课标下高中物理实验教学策略研究

黄细金

摘 要：《课标》下高中物理实验教学策略是指针对《课标》要求，采用适合高中物理实验教学的方法和策略，促进学生对物理知识的理解和实践能力的培养。文章通过总结和分析相关文献和实践经验，提出了一些实验教学策略，以期能为相关教育工作者提供帮助。

关键词：课标；高中物理；实验教学；策略

实验教学在物理学科中具有重要的地位，能够帮助学生巩固和应用所学的理论知识，培养科学素养和实践能力。然而，传统的实验教学模式存在着效果不佳、学生参与度低等问题。针对这些问题，《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课标》）要求教师采用一些创新的实验教学策略来提高教学效果。

一、探究式实验

（一）设计启发性问题

在《课标》下的高中物理实验教学中，教师可以通过设计启发性问题，引发学生的思考和探索，激发学生的学习兴趣，鼓励他们主动参与实验过程，并培养他们的观察能力和分析能力。在设计實验的过程中，教师从常见的现象或问题出发，引导学生思考为什么会发生这样的现象，并提出相应的问题。学生根据自己的观察和理论知识进行推理和解释，并积极参与实验，通过实际操作来验证自己的猜想。教师还可以设计一些具有挑战性的问题，引导学生进一步思考和探索。比如，让学生回答关于实验结果的预测，或者是关于实验过程的改进建议，可以让学生深入理解物理理论，并培养解决问题的能力和创新思维。

探究式实验的优势在于它能够激发学生的兴趣和主动性，促进学生的探索精神和实践能力的培养。通过实际操作和自主探索，学生将更加深入地理解物理原理，并将理论知识与实际应用相结合。

（二）鼓励学生提出自己的假设和猜想

在探究式实验中，学生主动地提出自己的假设和猜想，通过实验的观察和数据的分析，验证自己的猜想的正确性，能够激发学生的学习兴趣，培养学生的科学思维和创新能力。学生通过自主探究的过程，可以更加深入地了解物理实验的本质，理解物理原理的基础，提高自己的实验设计和数据分析能力。教师鼓励学生提出自己的假设和猜想也有助于培养学生的科学探索精神。在实验过程中，学生可以积极提问，思考问题，提出解决问题的方法和策略。促进自身的思维发展，培养创新能力和问题解决能力。

（三）提供学生合作交流的机会

通过让学生之间展开合作，可以促进学生之间思想碰撞与互相启发，提升学生对物理实验的兴趣与投入度。在这个过程中，学生讨论问题、协作解决难题，培养团队合作意识和解决问题的能力。通过合作交流，学生能够相互纠正和完善彼此的实验操作步骤，提高实验操作的准确性和实验数据的可靠性，更好地实现实验的科学性和严谨性。学生之间的交流也有助于拓展学生的实验思维，使他们能够从不同的角度思考和分析实验现象，培养其探究问题、解决问题的能力。为学生提供合作交流的机会可以促进探究式实验教学的深入开展，提高学生的实验操作技能和科学素养，有助于激发学生对物理学科的兴趣和热情。

例如，在学习“温度与热量”这一物理概念时，教师可以设计具有启发性的实验，如探究不同物体在相同温度下的热量传递过程。教师引导学生思考一个问题，为什么在相同温度下，金属杯感觉比塑料杯更冷？这个问题将激发学生的好奇心和思考欲望。学生可以提出自己的假设，如金属杯导热性更好，感觉更冷。然后，学生可以设计实验，使用相同温度的热水倒入金属杯和塑料杯中，并测量不同时间间隔下的温度变化。通过观察和数据分析，学生可以验证他们的假设是否成立。学生不仅学习了温度和热量传递的基本概念，还培养了实验设计、数据收集和分析的技能。同时，教师可以鼓励学生合作交流，让他们在小组内共同讨论实验结果并进行解释，互相启发，有助于促进学生科学思维和团队合作能力的发展。

二、模拟实验

（一）利用虚拟实验软件进行模拟实验

利用虚拟实验软件进行模拟实验，将为学生提供更灵活、安全且具有互动性的学习体验。通过虚拟实验软件，学生可以模拟真实实验的各个环节，从实验的设计和准备，到数据采集和分析，都能在虚拟环境中完成。虚拟实验软件的使用具有许多优点，它可以弥补实验条件不足的问题，使学生在没有昂贵设备或危险操作的情况下，仍然能够进行复杂的物理实验。虚拟实验软件提供了及时的反馈，帮助学生理解实验原理和结果，促进对物理概念的深刻理解。此外，学生可以在虚拟环境中反复练习，提高实验技能。

（二）利用多媒体技术展示模拟实验过程

通过多媒体技术，教师可以展示虚拟实验的详细过程，如实验设备的搭建、数据采集、分析和结果展示等，使实验过程更加生动和直观，学生可以通过观看屏幕上的模拟实验，清晰地看到各个步骤和操作细节，有助于学生对实验的整体理解。教师可以通过动画、图形、视频等多种媒体形式呈现实验过程，满足不同学生的学习需求。例如，有些学生更容易通过视觉方式理解实验过程，而有些学生更喜欢听到解释，多媒体技术可以满足学生的不同学习风格。多媒体技术还可以强化学生的实验设计和分析能力。在虚拟实验中，学生可以自己调整实验参数，观察不同结果，培养他们的实验设计和数据分析能力，有助于他们更好地理解科学方法和实验原理。

（三）提供学生自主操作的模拟实验环境

提供学生自主操作的模拟实验环境可以帮助学生更深入地理解物理概念。通过模拟实验，学生能亲自操作并观察物理现象，通过调整实验条件、收集数据和分析结果来探索物理规律，更好地理解抽象的物理理论知识。在自主操作的模拟实验中，学生需要自己制订实验计划、选择适当的工具和方法，以及解决可能出现的问题。这样的练习有助于他们培养独立思考和解决实际问题的能力，另外，提供学生自主操作的模拟实验环境还可以增强学生的实验技能。学生可以在虚拟环境中多次实验，熟练掌握实验操作技巧，提高实验的准确性。

例如，在学习《光的传播与反射》一课时，利用模拟实验可以为学生提供宝贵的学习机会。通过虚拟实验软件，学生可以模拟光线在不同介质中的传播和反射过程，观察光线与不同材料交互的现象。他们可以自主调整入射角度、介质类型，以及光线的波长，然后观察和分析反射和折射的情况，使学生能够深入理解光的性质和反射定律，而无需亲自进行真实实验，避免了潜在的安全风险和设备限制。通过多媒体技术展示模拟实验过程，教师可以将这一过程生动地呈现给学生，通过动画和图形展示光线的传播和反射，以及实验中使用的工具和设备，使学生更好地理解光的特性和实验步骤，使学习过程更加生动和直观。

三、开放性实验

（一）提供清晰的实验目的和基本要求

在开展开放性实验时，教师要精心设计实验的目的和基本要求，确保它们明确、具体，以便学生理解和明晰实验的核心目标[1]。实验的目的和要求还应当在教学过程中向学生明确传达，确保学生能够理解实验的意义和预期的结果。实验目的是指实验的总体目标，通常表现为解决一个特定的物理问题或验证一个物理原理。实验目的要与学生所学的相关知识和技能联系起来，帮助学生将实验与课堂内容相结合，提高学习的深度和广度。实验的基本要求是实现实验目的所必须满足的条件和步骤，实验的基本要求应当具体而清晰，如实验所需的材料、仪器，以及实验的操作步骤。实验基本要求的清晰阐述对学生具有指导作用，能够帮助他们明白如何进行实验，取得预期的结果。通过提供清晰的实验目的和基本要求，学生更容易理解实验的意义，提高学习的参与度，培养科学探究和实验设计的能力。

（二）鼓励学生自主设计实验方案

通过鼓励学生自主设计实验方案，激发学生的兴趣和好奇心，学生能够深入理解物理学的基本概念和原理。學生在设计实验方案的过程中，需要考虑实验的目的、方法、材料和数据处理等多个方面，促使他们深入思考物理学的核心问题，能够提高他们的实验技能和创造力[2]。鼓励学生自主设计实验方案也有助于培养学生的团队合作能力和沟通技巧，在实验设计过程中，学生需要与同学合作，讨论和制订实验方案，有助于培养他们的合作精神和团队协作能力。同时，学生还需要向教师和同学清晰地表达他们的实验思路和计划，能够提高他们的沟通技巧和表达能力。鼓励学生自主设计实验方案不仅有助于学生更深入地理解物理学知识，还能够培养他们的实验技能、团队合作和沟通能力，为其综合素质的发展提供有力支持。

（三）引导学生进行实验数据的处理和分析

在引导学生进行实验数据的处理和分析的过程中，学生不仅是实验的执行者，还要充当数据分析师，能够培养其独立思考和问题解决能力。学生在实验中要积极参与实验设计，提出问题，选择合适的实验方法和仪器，有助于培养他们的实验设计和问题解决能力。在实验过程中，学生也要认真记录观测数据，如记录测量结果、实验条件和观察现象等信息，确保数据的准确性和完整性[3]。在数据采集完成之后，学生还要进行数据的整理和处理，如计算平均值、标准差等统计参数，以便更好地理解实验结果。学生还要通过数据分析来得出结论，验证他们的假设，并与理论模型进行比较。

例如，在学习《电流和电路基本定律》一课时，教师需要明确实验的目的和基本要求，确保学生理解实验的核心目标，如验证欧姆定律或基尔霍夫定律。这些目标要与学生已学的知识联系起来，帮助他们将实验与课堂内容紧密结合，提高学习的深度和广度。教师要鼓励学生自主设计实验方案，让他们考虑实验的方法、所需材料和数据处理方式，激发学生的好奇心和探究精神，帮助他们深入理解电流和电路基本定律。学生在合作中共同讨论和制订实验方案，培养了团队合作精神和沟通技巧。在实验过程中，学生需要积极参与数据的记录、整理和分析。学生不仅是实验的执行者，还要充当数据分析师的角色。此过程培养了他们的独立思考和问题解决能力，同时也有助于他们更好地理解电流和电路的基本定律。通过数据分析，学生能够验证他们的假设，将实验结果与理论模型进行比较，进一步加深对物理原理的理解。

四、探究性实验

（一）提供学生实验的参考资料和指导

《课标》下的高中物理实验教学注重培养学生的探究精神，其中探究性实验是一个重要的教学策略。在进行探究性实验时，为了有效引导学生，教师可以提供给学生实验的参考资料和指导，为学生提供必要的实验背景知识、实验目标，以及实验步骤的概要，以便学生能够更好地理解实验的目的和设计。参考资料的内容可以是相关的理论知识、先前的研究结果、实验的预期结果等，为学生提供实验研究起点，帮助他们开始实验自己的研究问题[4]。

教师的指导是探究性实验的另一个重要方面，教师可以提供实验步骤、操作技巧、安全注意事项以及数据采集和分析的建议，有助于确保学生实验的顺利进行，帮助学生获得准确和可靠的实验数据。教师还可以就可能遇到的问题和困难提供建议，提高学生解决问题的能力。然而，重要的是教师要提供适度的指导，要鼓励学生自主探究。学生要积极思考和提出问题，而不仅仅是按照指导步骤执行实验，尝试不同的方法，进行数据分析，提出结论，并讨论实验的局限性和改进方案。这有助于培养自身的批判性思维和解决问题的能力，提升科学素养。

（二）引导学生进行实验变量的选择和控制

《课标》下高中物理实验教学强调探究性实验，教师扮演了重要的引导者角色，帮助学生培养科学探究的能力。学生需要学会选择实验中的关键变量，教师可以通过提出问题、引导讨论和示范等方式，帮助学生确定需要关注的变量，培养学生的问题意识和实验设计能力。学生还需要学会控制实验中的变量，确保实验结果的可靠性和有效性。教师要教导学生如何使用实验设备，采取适当的操作步骤，并对可能的干扰因素进行有效控制。这样有助于培养学生的实验技能和数据分析能力。在引导学生进行实验变量的选择和控制时，教师可以采用启发式提问、小组合作等教学策略，激发学生的兴趣和思考，促使他们积极参与实验过程。此外，教师还可以提供反馈和评价，帮助学生改进他们的实验设计，提高实验质量。

（三）鼓励学生总结实验规律和解释现象的原理

在探究性物理实验中，学生不仅要完成规定的步骤，更重要的是通过观察、测量和分析数据，自己总结实验规律和解释观察到的现象的原理。教师要引导他们分析实验数据，找出数据之间的关联和规律。通过这个过程，学生将学会如何提取有关物理现象的信息，得出结论。培养观察力和逻辑思维能力能让他们更好地理解和记忆所学的知识。学生不仅需要知道实验结果，还需要理解为什么会得出这样的结果，教师要引导学生探讨背后的物理原理，促使学生对物理原理产生更为深刻的理解。

结束语

合理的高中物理实验教学策略可以有效提高学生的学习积极性和实践能力，帮助学生对物理知识有深入的理解。这要求教师具备一定的专业素养和教学经验，还需要关注学生个体差异和学校教学条件等因素的影响。

参考文献

[1]耿碧玉.新课标下高中物理实验教学探究[J].学周刊，2023（28）：73-75.

[2]成响元.新课标下高中生物实验教学的有效策略研究[J].科学咨询（教育科研），2023（8）：197-199.

[3]韩琦.探究新课标下高中物理实验教学的有效策略[J].数理天地（高中版），2023（12）：67-69.

[4]赵蕊，牛昱，吴云飞，等.新课标下物理实验教学中培养学生创新能力的教学设计及策略研究：以《电容器的电容》为例[J].经济师，2023（6）：146-147，149.

本文系福建省“十四五”规划课题2022省级课题：“深度学习视域下中学物理智慧课堂有效教学的研究”（课题批准号：FJJKZX22-231）研究成果）。