现阶段高中物理教学中创新实验的设计与教学实践研究

2022-11-20王勤

读与写 2022年31期

王勤

(贵州省思南中学贵州思南 565100)

由于物理是一门典型的自然科学类科目，不少知识原理都是前人经过反复实验探究而得出的，这充分表明实验教学的重要性，做好同理论教学的补充工作，让两者相互促进与发展，建立起完善的教学体系。高中物理教师应以新课标为导向创新实验教学的内容与方式，把抽象的物理知识变得具象化，由此降低学生的理解难度，促使他们高效率的学习物理知识。

1.利用“冲突思维”完成试验演示

在进行创新实验时，教师可以将实验过程进行分解，以便于加深学生对相关知识理解，掌握相关物理知识的本质，可以帮助学生将所学知识与实验现象融合在一起，提高他们的逻辑思维能力。但是在这一过程中需要注意的是，教师应时刻关注学生的注意力，避免学生出现注意力不集中等情况，以致于对教学质量与教学效率造成影响。以压缩气体点火实验为例，教师在进行讲解时，不可以在初期就告诉学生最终答案，即压缩空气点火是可以实现的。这种做法很难让学生感到信服，教师可以利用相似实验引发学生的思考，比如利用打气筒向干瘪的球内充气，当充气完成后，学生可以发现，打气筒是热的，然后此时教师应让学生发挥自己的想象力，思考这一现象出现的原因，然后再用打气筒在空气中打气，验证学生的说法，当完成对比试验后，教师再进行压缩空气点火实验就更容易让学生接受、理解实验结果。而且在实验结束后，教师可以向学生布置一些“冲突思维”问题，让学生对相关知识进行深度挖掘。

2.丰富教学内容，积极开展团体合作

基于核心素养背景下开展物理实验教学还需要注意的是学生差异性对教学效果的影响。以往的实验环节中教师的实验标准千篇一律，忽视了学生的能力差异，使用同样的标准指引其完成实验并不具备针对性，教师需要意识到生活环境、知识储备和思维发展等情况对高中生的能力影响，不断丰富教学内容，积极开展团体合作，制订个性化的实验标准，从而缩短学生之间的能力差异，使得每个学生都能对自己的物理水平有清晰的认知，知道接下来的实践方向，更好地完成实验教学发展。

比如：在进行“能量守恒定律”的知识学习时，本节课的主要内容是带领学生了解能量守恒定律相关细节，知道能量的转化对能量总量的影响，结合机械能和内能的概念更好地树立物理思维，深化学科素养。为了减少学生的差异性影响，教师可以在实验环节将其依据不同的学科能力强弱结合，根据能量守恒定律相关实验要求设计不同的操作任务，分别操作打点计时器、安装铁架台、记录数据结果等，通过打点计时器各点到0点的距离计算相应的势能，进一步验证能量守恒定律，学生在相互学习的过程中也完善了个人的思维和创新能力，大胆提出更多验证方法，加强知识记忆和理解。

3.拓宽实验途径，发展学生的创新思维

要利用物理实验教学来促进学生创新思维的发展，很显然，仅仅在课堂内进行是远远不够。学校外更广阔的空间里，有着极为丰富的实验机会与素材，是发展学生创新思维的最佳契机。所以，可以将实验教学的主场拓展至课堂外，利用现实环境，结合生活实际，通过素材的变化、实验道具的变化而激发学生的好奇心与探究意识，还可以很好的开拓学生的视野，从不同的角度来理解物理，培养学生的创新思维与创造能力。比如，鼓励学生结合环境对物理实验的材料进行改革，对物理实验的过程进行重新设计，并结合实验来验证改革与设计的可行性与有效性。在这个过程中，培养学生发现问题，解决问题的能力，发展学生的创新思维增进学生间、师生间的交流与合作。营造更加融洽的学习氛围，使得物理学科除了具备教育功能外，还兼具人文关怀，更全面的落实素质教育的核心理念。

4.运用科技成果，优化实验流程

在客观因素的影响下，很多学校的物理实验设备比较落后，难以满足学生的学习需要。也有部分学生配有先进的实验设备，但是教师却很少使用，同样导致了学生的物理实验效果比较差。面对这样的情况，学校需要更新实验设备，鼓励教师勇于尝试运用科技成果，以优化物理实验流程。我们都知道，在物理实验中，有一些实验环节是具有一定危险性的，无论是教师还是学生在操作的时候都会有受伤的风险。在这样的环节中，教师可以适当借助微课，将物理实验课程录制下来，并将需要认真分析、悉心观察的细节，通过放大、倍速慢放、动画分解等方式形象地呈现到学生眼前，提高学生的实验学习效率，深化学生对物理实验的理解。

5.改进实验设备，充实物理实验教学内容

物理实验教育的开发，对实验装置有特定的要求。学校应根据高中阶段物理教学内容组建相应的物理实验设备，为学生的物理实验操作提供相应的材料支持。此外，由于物理学的主题本身具有很强的理论性、逻辑性和抽象性，所以在教学时，教师要改变原来的教学观念，积极创新教学模式，让学生能学到更多。近年来，在信息技术蓬勃发展的背景下，随着尖端技术的引进，高中物理實验教学的有效性大幅提高。在进行实验的过程中，即使是以教材为基础的情况下，操作顺序的指导是固定的，但学生得到的实验结果也有可能不同。这时，教师可以利用多媒体视频，直观地展示实验的过程。指导学生分析自己的实验步骤，进行有针对性的改进。这对于提高学生的自我实践能力非常有帮助。

6.创设趣味情境，培养学生物理学习兴趣

在传统教学过程中，学生学习物理知识的方法就是课堂上教师生硬的灌输。学生的学习完全由物理教师主导，在教学过程中，教师没有给予学生自主学习、自主探究的空间，因此，学生很难找到学习的乐趣，很快就会丧失对学好物理的信心。为了改变教师主导学习的局面，确立学生在学习过程中的主导地位，物理教师需要适当改变教学模式来促进学生对物理学习的兴趣，通过创设趣味物理情境，设计课题趣味小实验，帮助学生找到适合自己的学习方法，构建适合学生个人的物理模型。例如，在学习静电场这一部分知识时，在课堂导入环节，物理教师可以通过问题“高压电线上电压那么强，为什么小鸟落在高压电线上不会触电呢？”，由于此现象在日常生活中十分常见，学生纷纷积极思考其中的原因，接下来物理教师就可以引出关于电流以及电压的相关知识。这样的讲解方式让学生在学习前就有了相关的思考过程，学生学习起来就会比较轻松。除此之外，由于这部分内容在初中物理知识有所涉略，学生对此已经有了一些基本的认识，物理教师就需要对这部分内容进行深入讲解，不能只讲解基本物理概念，还需要注重学生的探究学习过程，培养学生对物理的学习兴趣。在讲解了基本的原理知识以及相关概念后，物理教师还可以为学生展示关于电的一些应用，如高楼大厦上的避雷针等。

7.合理使用多媒体，帮助学生理解知识

由于学生在学习过程中没有深刻理解物理抽象性的知识，导致在面对實验时会出现无从下手的情况，无法自主完成实验，因此教师物理教学的效果并不是很显著。而多媒体可以将抽象的物理知识、实验步骤转换为动态、形象的，因此在新课改的背景下发挥着不可替代的作用。在物理实验教学中，教师可以制作相关的实验视频或实验课件，提高教学的可见度。加上教材中一些物理实验无法向全班学生展示，而多媒体可以为学生展示实验的慢镜头，或者重复播放具有困难的操作，提高学生对实验过程的理解。

例如，教师在讲授电磁振荡这一部分内容时，为了使学生对这一节课内容有更清晰的理解，教师必须组织学生进行动能的实验教学。但是在实验教学中，学生只能观察到随着时间的变化，电流的方向和大小在改变，而其中磁场的变物理生却无法通过肉眼观察到，在没有感官认识的前提下，学生无法深入理解本节课的抽象性知识，因此教师可以通过微课视频或者flash课件的方式，将实验过程中电场与磁场的变化展示出来，将实验中电荷流动的现象直观地展示给学生，使学生对教师将的物理知识形成系统的了解，帮助学生形成图像思维，在物理实验教学中能迅速投入到学习状态中，跟上教师的思路。

8.借助创客理念创设真实的物理实验情境

在探究库伦定律期间，教师可以利用创客理念创设真实物理实验情境，把电学和力学联系起来，让学生用对比与联系的方法来探究电学知识。教师可以先把两条粘在桌子上的透明胶带飞速拉起并且靠近，这时候两条透明胶带互相排斥;之后，在分别用毛皮摩擦过的橡胶棒和丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器，这时候验电器会张开一定角度。以上都是教师教师自创的小实验，这种动态化的实验活动能够激发学生的学习主观能动性，教师可以把这个实验过程用视频的方式录制下来，让学生反复思考与观看，激发学生的知识探究欲。这些小实验结束之后，学生通过趣味物理实验现象，能够提出很多问题：“日常的透明胶带是如何带电的？两条胶带排斥是否因为带着相同的电荷？橡胶棒和玻璃棒是怎样给验电器带电的？”通过这些问题提出、解决，最终得出结论：“电荷间存在相互作用力，这种现象主要是电荷间相互作用引发的。”

9.利用信息化、数字化技术，优化教学效果

随着时代的快速发展，基于信息技术的多媒体、电子白板、微课、数字化教学得到了广泛应用，为物理课程开展实验教学指明了方向。这一新技术的应用，让物理实验教学更加多元化，燃起学生的兴趣，且信息技术拥有丰富的资源，能够对实验现象和实验流程进行全方位讲解，让学生有效掌握步骤，洞悉实验的原理。因而，要想创新实验教学，物理教师就要充分运用现代信息技术、数字化，构建出多元化实验情境，有力激发学生的探究意识，帮助学生进一步探析物理的原理，真正实现实验教学效率的提升。如在“电容器电容”的实验中，传统实验教学下学生根本无法有效测量出电容器所带电荷量与两极板间的电势差，学生也就难以定量实现对电容器电容的研究及分析。这时教师就可以采用数字化实验系统，让学生利用电流传感器、电压传感器及计算机软件，直观地展現出电容器的放电过程，并结合数据测绘出电容器的充电、放电u-t、i-t曲线，然后让学生分析图象得到电势差，并计算出电荷量，然后对此过程重复4次。通过利用数字化实验，实现对实验工具、流程的创新，并通过直观的数据分析验证学生的猜想，让学生经历一个假设、分析的过程，既发散学生的创新能力，也能有效提升学生的图像信息处理能力。

10.课前通过微课预习展示实验流程

智慧课堂与传统物理教学基本模式的一大显著区别，即把帮助学生吸收知识的环节放在课前阶段，为学生后续的学习创建更广阔的思考时间和空间，很大程度上促进学生参与物理实验探究活动的自发性。例如，运用微课实施智慧课堂，教师根据物理实验内容，设计需要学生预习的微课，有助于增强学生的课堂参与感。以“感应电流的方向”为例，该实验是学生掌握“楞次定律”的重要铺垫，也是物理知识的难点。教师应提前对该实验展开分析，寻找突破点，进而转化为微课视频的重要内容，制作学习指导单，让学生利用课余实际完成预习。微课视频包括：复习回顾感应电流产生条件和对磁通量的理解与展示磁铁N插入线圈，观察电流计的表针变化，N拨出，S插入等情况下电流表指针变化情况。引导学生填写学习指导单，思考引起变化的原因，为课堂教学做好知识铺垫，引发学生积极深入思考。

11.通过智慧课堂布置课件作业

智慧课堂是当今新颖且高效的教学形式之一。第一，教师要通过作业来打开学生的物理视野，在实验中，并不是所有的实验都是严谨严肃的，也有一些趣味性实验，教师可以从学生的日常生活出发，结合学生已有的生活经验布置生活物理实验，用实验拓展学生的知识面。教师所布置的实验内容，只要和物理知识相关即可，让学生在实验中充分地发挥自身的想象力，然后教师可以对汇总的方案进行分析，选择几个比较合适的项目进行投票表决，确定出方案后，教师可以让学生以视频记录的方式完成实验，对于学生不太理解的地方，教师要仔细讲解，同时让学生用自己的逻辑去理顺整个实验流程，对于其中不合理的地方，教师要加以引导，提升其项目的执行能力，提高物理学习的热情。第二，教师要让学生在作业中回顾实验的内容以及知识内化，教师应结合近几年的考题布置实验作业，在学生做完实验后，教师可以向学生教授相应的整理方式，让学生尝试对实验的内容进行整合，让学生学会用文字去表述其中的環节，从而让学生能够了解到实验涉及的知识点，以及应该如何应用这些知识点解决难题，进而顺利地完成练习。第三，在一些课外的实验活动或者生活实验活动中，教师可以让学生结合已有的知识和经验，在生活中进行实践，设计出合理的实验过程，并且通过实验操作验证自己的猜想，帮助学生形成实验思维，学会用物理知识解决实际问题。