提高高中物理教师创新实验教学素养的策略

王 晶

(江苏省如皋中学,江苏 南通 226500)

自从新一轮课程改革推行以来,在高中物理教学中,对实验教学提出更高的要求,而且在新课改背景下,实验教学所占比例越来越大.教师要给予高度重视与格外关注,对原有实验进行科学合理的创新,提高自己的实验教学素养,带给学生更为新颖的学习体验,同步培养他们动脑思考、动手操作与动口交流等多项能力.

1 创新实验教学模式,提升学生参与程度

1.1 鼓励学生自主操作,提高实验教学质量

在新时期教育背景下,教学主体已经由教师转变为学生,在高中物理教学中,无论是在理论知识讲授环节,还是实验操作环节均是如此.教师首先需及时转变教育观念,明确学生的主体地位,创新实验教学模式,提升他们的参与程度.在高中物理实验教学环节,教师应为学生提供更多亲自动手操作实验的机会,自己则从旁做到指导者与辅助者的工作,鼓励他们通过自主操作探究物理世界的神奇,使其积累更多物理学习经验,提高实验教学质量[1].

例如,在进行“弹力”教学时,教师先要求学生拿出事先准备好的钢丝、铜导线、橡皮筋、弹簧、竹片等材料,通过观察、触摸、把玩等活动感知这些材料的特点,使其结合亲身体验交流各自的感受,让他们初步认识塑性、弹性、弹力等概念.接着,教师指导学生亲自动手实验,在同一弹簧或者橡皮筋下面挂不同数量的钩码,认真观察实验现象,交流自己的想法,使其探究橡皮筋或者弹簧的形变程度与弹力大小之间的关系,引导他们得到三种不同的结论:弹簧的伸长与拉力成正比;可用于工程技术上;能够根据同样的道理设计制作一个简单的测力计.之后,教师带领学生演示实验:用弯曲的铁片把小球弹出,弯曲的橡皮泥无法把小球弹出,弯曲的铁片不与小球接触,无法把小球弹出,使其通过实验对比分析与讨论弹力产生的条件,知道弹力的作用过程.随后教师引导学生继续自主操作实验,使其研究与归纳弹力的方向,帮助他们不断积累实验学习经验,逐步提升实验教学的整体质量.

1.2 引入小组合作模式,升华实验教学效果

高中物理知识同初中相比,不仅广度有所提升,难度与深度自然也在增加,有时学生仅靠个人经验与知识很难顺利完成实验任务,还极易陷入到困境之中,影响他们的正常学习,这时就要引入小组合作模式,使其在互帮互助中完成实验探究.具体来说,高中物理教师在实验教学中可根据实际情况安排小组合作实验任务,一起制定实验方案,使其顺利完成实验操作,突破疑难障碍,升华实验教学效果[2].

比如,在开展“摩擦力”教学时,教师先要求学生回顾与描述初中时期所学的摩擦力概念,指导他们动手做一个小实验:用逐渐增大的水平力推动地面上的桌子,直至推动一段距离,使其体会且分析桌子受到推力及摩擦力的作用,对静摩擦力与滑动摩擦力产生感性认识.接着,教师组织学生在小组内研究静摩擦力,操作如下实验:在水平桌面上放置一个小木块,用弹簧测力计沿着水平方向用较小的力拉木块但保持木块不动,并不断缓慢地增大拉力,注意观察弹簧秤的示数变化,使其发现随着拉力的逐渐增大,弹簧秤的示数也在不断变大,然后继续实验:在弹簧测力计指针下轻塞一个小纸团,会随指针移动,作为指针到达最大位置的标志.以刚才的实验为基础继续用力,当拉力达到一定的值时木块开始移动,这时拉力会突然变小,要求他们记下最大值,讨论后发现静摩擦有限度.随后教师继续组织学生在小组内研究滑动摩擦力,使其结合控制变量法探讨影响滑动摩擦力大小的因素,锻炼他们的合作实验能力.

2 借助信息技术优势,创新物理实验形式

2.1 利用信息技术手段,模拟物理实验现象

在高中物理教学中,创设适宜的教学环境具有一定的促进作用,特别是在实验教学中,教师可以结合具体教学内容打造良好的课堂环境,引入相应的物理实验,让学生知道这一物理现象产生的原因,激起他们的学习兴趣,使其表现得更为积极.为顺应新时代的发展趋势,教师可借助信息技术优势创新物理实验形式,利用信息技术手段模拟一些难以演示或者较为微观的物理实验现象,直观、清晰地呈现在学生面前,促使他们透彻理解知识[3].

以“万有引力定律”教学为例,由于本节课涉及到的知识比较抽象,纯粹凭借教材内容对万有引力进行解读,学生理解起来难度较大,而借助常规实验演示的方式,也难以让他们把万有引力知识同实验联系起来,很难想象出万有引力定律的画面与情境.在这一情况下,教师应事先根据课本知识通过网络渠道搜集一些有关太阳与行星在太空中运动的视频,以此当作万有引力的实验现象,利用信息技术手段模拟出来,在播放过程中继续运用信息技术标注出太阳和行星之间的相互作用力,为学生带来直观实验现象,使其清晰看到太阳和行星相互吸引的运动轨迹,让他们切实意识到万有引力的存在,且形成深刻印象与牢固记忆.这样在这一过程中,其实就是借助现代化信息技术把抽象的万有引力现象演示、模拟出来,还原实验现象,让学生明显看到与课本内容相契合的现象,使其把物理知识同实际实验现象关联起来,促使物理知识的学习不再抽象,驱使他们更好地理解万有引力原理.

2.2 运用信息技术仿真,优化物理实验环境

高中物理是一门实践性和实验性均比较强的科目,实验更是贯穿于整个物理教学.不过实验也有着一定的规律性,为帮助学生探寻出准确结果,他们往往需要反复操作同一个实验,使其最终获得预期学习效果.随着新课改的推进,高中物理实验教学模式也在不断创新,信息技术已经得到广泛运用,教师可以运用信息技术的仿真手段优化物理实验环境,突破时间与空间的限制,带给学生良好的学习体验,帮助他们轻松理解与掌握实验中蕴涵的知识.

在“电源和电流”教学中,本节课运用学生已经学过的等势体上电荷分布和转移情况,引领他们分析恒定电场形成的过程,并引出电源和恒定电流的定义及物理意义.通常情况下,教师会直接拿出电流表,讲授电流表的使用方法、注意事项等内容,指导学生利用电流表实物进行实验操作,不过在操作过程中会不少问题,如:一些同学担心把电流表损坏,不敢操作;有的同学则认为无法直接看到电源产生电流的过程,以及不同电流大小在导线中的传送情况,这样他们的实验操作能力很难得到锻炼与提升,更是无法深刻理解相关理论知识.这时教师可利用信息技术手段打造仿真的实验环境,指导学生利用计算机软件操作实验,使其自主完成实验操作,以免出现损坏实验仪器的情况.

3 创新物理实验操作,提高实验教学素养

3.1 适当改进原有实验,助推学生高效学习

教材中安排了不少实验,但是有的实验现象不是特别明显,或者效果一般,对其进行创新或者改进是相当有必要的,这也是提高高中物理教师创新实验教学素养的有效途径之一.具体来说,高中物理教师在平常的实验教学中,可以根据实际情况与教学需求适当改进原有实验的装置、操作方式及流程等,带给学生更为直观与明显的现象,使其更好地理解物理原理与规律,助推他们高效学习[4].

比如,在实施“超重和失重”教学时,教材中安排的内容是人在加速上升的电梯中对地面的压力这一实际问题,虽然能很好地体现出生活化教学理念,但是课本中提供的实验是在电梯地板上放一个台秤,让人站在台秤上面,当电梯加速向上或者向下运动时,可以根据台秤的示数看到超重与失重现象,这显然不切实际,无法在课堂上演示出来.此时,需要教师设计能在课堂上完成的实验.

3.2 引入数字化的实验,带领学生精准探究

数字化实验是信息技术与科学技术不断发展和更新下的产物,一般由数据采集器、传感器以及计算机辅助软件等构成,具有测量、采集与处理数据的功能.在高中物理教学中,要想提高高中物理教师创新实验教学素养,引入数字化实验是相当有必要的,而且还是高中物理实验实现现代化、提升实验档次、加速同国际接轨的一个重要途径.对此,高中物理教师应巧妙引用数字化实验,为学生提供更为精确的数据,带领他们精准探究物理原理与规律[5].

总之,在高中物理教学活动中,实验教学的重要性不言而喻,是对理论知识很好的补充、验证与还原,关系到整体教学质量的高低,教师应给予格外关注与认真对待.结合物理学科的特点制定多元化的教学策略,真正提高创新实验教学素养,引导学生在实验助力下对物理原理进行研究与探索,使其手、脑、口均得到锻炼,提升他们的物理综合素质.