高中物理创新实验教学策略探究

高财远

摘 要：物理是一门以实验为基础的学科，物理学科的发展和进步离不开物理实验，学生物理核心素养的形成和发展也离不开实验，特别是随着课改的不断推进和深化，实验教学已从原来简单地让学生掌握实验步骤和实验结论到现在更加注重学生实践能力和创新能力的培养。在新的教育形势下，教师需要对传统实验教学模式进行改进和创新，加强对学生实验设计和实验创新等能力的培养和训练，指导学生运用物理知识解决实际问题，让学生做到学以致用，全面提升学生的能力与素养。

关键词：高中物理；实验教学；情境；项目；第二课堂

中图分类号：G63          文献标识码：A          文章编号：1673-9132（2023）13-00６７-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2023.13.0２２

物理实验在高中物理教学中占据着十分重要的地位，它不仅可以让学生亲历物理知识的形成过程，帮助学生更好地理解和掌握物理知识，还有助于学生物理素养和物理技能的养成，同时也是培养学生创新精神的“沃土”。在传统的物理课堂上，教师用口头讲实验代替了学生做实验，用教师演示实验代替了学生自己动手操作，而且在很多教师和学生眼中，实验总是处于被动的位置，教师为了帮助学生应付考试而教，学生也是为了分数才学。这种应试型的实验教学模式已经无法适应当前物理教学改革的趋势，也难再满足学生的学习需求。为此，高中物理教师需要创新实验教学策略，运用现代化的教学手段和多样化的教学方法提升实验教学的趣味性、知识性和探究性，为学生提供动手操作的时间和空间，让学生在亲身体验中掌握物理知识、方法和技能，提升学生的科学素养，为国家和社会培养高素质、应用型的人才。

一、高中物理实验教学存在的问题

（一）实验教学内容单一

在当前的教育教学中，很多教师和学生都存在着“一考定终身”的观念，认为高考决定着学生未来的人生走向，因此把提高物理成绩作为教与学的起点和终点，把学生困在题海中，打消了学生学习的积极性。教师以提高学生的应试能力和解题能力作为教学的主要目标，围绕教学大纲和考试大纲为学生提供大量实验题，用刷题的方式训练学生解决实验题的能力，导致学生学到的都是死知识，缺乏实战经验和物理思维能力。当学生面对一些新颖、靈活的实验问题时就会束手无策、无从下手，不能把所学的物理知识有效迁移到新的物理实验中，违背了实验教学的初衷。

（二）实验教学方式单调

物理实验是一项充满趣味性的教学活动，其教学形式应当是灵活多样的，但在实际教学中并非如此。有些教师没有认识到实验的重要性，为了节省课堂教学时间，把很多需要学生动手操作的实验用多媒体进行演示或者只是口头“讲”实验，虽然学生也能够从中了解到实验过程和实验结论，但是语言描述和动画模拟并不能替代现场实验对学生的吸引力，甚至还会导致学生对实验结论产生怀疑的态度，影响科学素养的形成。高中生对外界事物具有浓厚的好奇心和强烈的求知欲，在实验教学中教师没有意识到学生的这一心理特点，往往是把实验的结果先告诉学生，然后再利用实验进行验证，这种验证性的实验教学模式挫伤了学生的探究欲望。

（三）学生实验能力薄弱

高中物理所涉及的知识点多且复杂，知识也比较抽象，给学生的物理学习带来了一定的难度，导致学生对实验的积极性不高，即使有意愿加入到实验教学中，也仅仅是对实验现象感兴趣，无法掌握实验的本质，学生缺乏实验基础，造成了实验效率偏低的现象。教师不让学生参与到实验设计、仪器选择、成果展示等活动中，师生之间的互动相对较少，限制了学生的思维发散。还有些学生参与实验教学的目的不正确，他们往往只是为了应付考试而参与实验，在课外很少主动设计和思考实验，实验能力薄弱，不能将所学的物理知识灵活地运用到实验中。

二、高中物理创新实验教学策略

（一）创设实验情境，激发探究兴趣

物理是一门以实验为主的学科，物理实验在物理教学中具有重要的作用。在实验教学中，如果教师采用长驱直入的方式，很容易让学生抓不住重点、找不到关键，影响物理实验效率。所以，教师可以结合实验内容和实验目的创设与之相关的实验情境，将特定的情境作为实验教学的铺垫，把视觉形象和实验教学的价值结合起来，让学生在视觉感知下进行积极的思维活动，激发学生的探究兴趣。良好的物理实验情境可以开阔学生的视野，降低物理实验的理解难度，发挥学生的主体地位，形成比学赶超的学风，深化对物理实验的认知，构建起系统化的物理知识网络。

高中物理教学中的很多实验在物理学史上具有关键意义，这些实验是一代又一代的科学家智慧与汗水的结晶，推动了物理学科的发展。在实验教学中，教师可以用物理学史的内容为学生创设实验情境，通过动画、视频等方式演示物理学家的实验探究过程，还可以结合教学内容讲述相关物理学家的生平事迹、取得的研究成果等，把物理实验与丰富多彩的历史背景相结合，深化学生对物理知识的感知，引导学生以科学家为榜样，树立崇高的理想和信念，同时也可以激发实验探究的兴趣和自信。教师可以从网络中查询当前的物理前沿资料，利用多媒体展示当前物理学领域取得的成就，让学生在感叹强大科技力量的同时增强实验动力，激发学生发明创造的欲望。高中生已经具备一定的生活经验，但这些生活经验并不是完全正确的，有时也会成为学生思维的障碍。教师可以从学生的生活经验和已有认知出发，为学生创设形式多样的问题情境，在学生的已有认知和实验现象之间有意地制造矛盾和冲突，引导学生在观察中提出问题，并通过自主实验加以验证，鼓励学生自我修正和自我完善，培养科学态度。

（二）改良传统实验，发展探究能力

传统的物理实验相对枯燥，缺乏吸引力和新鲜感，学生在学习的时候容易感到厌烦。为此，教师可以鼓励学生发挥聪明才智，对这些传统实验加以改良，使改造后的实验更加贴近学生的实际情况，更容易激发学生的参与兴趣。在当下，“从生活走向物理”是高中物理教学的重要理念，教师要树立生活化的教育观，指导学生将生活元素融入物理实验中，利用易得的生活材料和废旧物品对传统实验进行改进和创新，用生活物品替代传统的实验器材，还可以在不影响实验结论的前提下改变实验步骤、实验环境、实验条件，打破教条主义，培养学生的科学创新精神。

物理实验改良要体现创新性和综合性的特点，鼓励学生发挥聪明才智，提出各种各样的想法，设计新型实验，揭示物理原理。教师可以设计主题式的改良实验活动，给学生抛出实验主题，激活课堂，使学生自主获取新知识。比如人教版高中物理实验《研究平抛运动》，要求学生通过经历实验探索过程，锻炼思考的全面性、准确性。如果教师只是按照教材中的实验方案进行教学，学生很快就会失去兴趣，并且不会再进行深入的研究，使物理实验水平受到限制。如今，教师给学生发放思维导图，将与本节课内容有关联的内容都展示出来，鼓励学生创新求变，自主设计出实验方案，并且进行讨论和计算，得出实验结论。有的学生提出利用斜面小槽等器材，让钢球从斜槽上滚下来，冲过水平槽飞出后做平抛运动，由此来深入研究平抛运动，理解平抛运动是匀变速运动，其加速度为g。还有的学生提出利用有孔的塑料瓶向外喷水，以此来研究平抛运动，以形象直观的方式给学生以清晰的认识，强化知识与生活相联系的意识。

（三）运用项目教学，丰富学习体验

物理教学的主要目的重在培养学生的实践能力和探究能力，这就需要教师多为学生提供动手操作的条件和机会，让学生经历探究的过程，在实验中学习科学知识和科学探究的方法，提高分析问题和解决问题的能力。在日常教学中，教师可以引入项目式教学，学生通过合作完成某一特定的学习项目，带来一种全新的学习体验，形成具有特色的实验课堂。项目的完成过程就是物理知识的学习过程，有利于改善学生被动学习的现象，构建高效的物理实验课堂。教师要尊重学生的个体差异，同时也要突出学生的主体地位，和学生一起确定实验项目任务，使实验项目学习的主题更加贴近学生的学习兴趣，使学生积极主动地加入项目的实施过程中。

为了保证项目完成的效果，教师可以采用小组合作学习的方式，按照“组间同质，组内异质”的原则把学生进行科学合理的小组划分，并对每个小组进行职责分工，在小组内设置小组长、操作员、记录员、观察员等，通过分工协作和小组成员间的交流与讨论，让学生深刻理解实验原理、了解实验现象、得出正确实验结论，拓宽物理思维，培养学生的合作意识。在实验项目实施过程中，教师还可以利用信息技术搭建网络交流平台，利用微信、钉钉等软件组建班级学习群，让学生在群内进行实时互动，相互交流经验，共同探讨在实验中遇到的困难和问题，打破课堂时间与空间的限制，实现实验教学中的实时互动和互相学习，活跃实验教学气氛。在实验项目结束后，教师还要鼓励学生用图片、视频等形式呈现项目成果，讓每个小组派一名代表向教师和其他学生讲述小组的实验过程和实验心得，让每个小组的学生都能收获成功的喜悦，同时也可以从教师和其他学生的评价中对自己小组的实验加以反思，产生更多新想法、新思路，培养学生科学严谨的学习态度。

（四）引入信息技术，开发学生潜力

信息技术的发展为物理实验的改进和创新提供了有利条件，教师可以把数字化的实验系统融入实验教学中，利用先进的信息技术手段，让学生更直观地观察物理现象，更深刻地揭示物理规律，促进学生对物理知识的主动构建，养成良好的实验习惯。由于学生观察力有限，有时很多实验现象观察不到，有时数据过多、过大，很容易造成实验误差。为此，教师可以利用传感器来感应实验过程中的微小变化和瞬间变化，并将其生成图像、表格、视频等，实现实验过程的可视化、直观化，把实验误差降到最小，提高实验结论的准确性，加深学生对物理实验的了解。

演示实验是实验教学中必不可少的内容，但受教学空间和实验本身的限制，有些实验现象学生在课堂上是观察不到或观察不清的。以前遇到这样的情况，教师就会要求学生死记硬背实验结论，不做进一步的拓展和延伸，脱离了学生的实际水平。在新时期，教师可以引入实物展台，把演示实验的操作过程利用投影进行放大，提高实验的可见度。还可以利用手机或录像机拍摄下实验的全过程，在课堂教学中用视频或AI技术进行展示，通过放大、暂停、慢放、动画模拟等功能，让学生更直观地看到实验过程，减少学生观察的难度。同时，物理教师可以利用微课视频辅助实验教学，使学生在物理实验的学习中更有针对性和方向性，丰富物理思维。比如人教版高中物理实验《探究加速度与力、质量的关系》，教学的重难点是使学生在研究三个物理量之间关系的同时运用相应的运动学公式解答物理问题。在教学中教师将每一个知识点制作成微课视频，并且上传到班级共享平台中，学生根据实际需要进行观看学习，不仅能够提升自主学习能力，还有利于锻炼逻辑思维能力，体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

（五）开辟第二课堂，感受实验乐趣

物理实验教学不用局限在课堂上，还要积极开辟第二课堂，给学生提供宽松的施展空间，提供更丰富的物理实验资源，让不同水平的学生都能够在第二课堂活跃起来，尽情享受实验带来的乐趣。在第二课堂上，教师要培养一个又一个的“实验达人”，使学生保持快乐的心情，设计具有独特性和科技性的物理实验，最大限度地提升高中生的物理核心素养。值得注意的是，第二课堂需要师生共同维护，在实际工作中有些教师只做旁观者，给学生布置了实验任务就结束了，无法发挥物理实验的实效。

为了挖掘物理学科的文化魅力，打造第二课堂品牌，学校可以开展校园物理科技节，引导学生在科技节里展示自己的才能，设计各种新型的物理实验器材，或在物理论坛或者网站中发表自己的言论等，聚焦学生能力培养，使高中生的想象力和创造力得到锻炼。物理实验不应该是独立的，要与其他学科有效融合。在高考中有些物理实验与化学实验被设计成一道题，这就要求高中生不仅掌握扎实的物理基础，还要对化学知识有清晰的认识，这样才能够轻松解决物理实验问题，激发学生对物理学科学习的兴趣。教师还要鼓励学生制作物理手抄报，在制作过程中对物理知识的掌握更牢固，而且还优化了学生的语文思维和绘画能力，让学生从感性认识上升到理性认识。

三、结语

总而言之，高中物理实验教学的创新和变革是势在必行的，符合新课程改革的要求，有利于凸显物理教学的优势和特色，增强学生的物理实验素养。作为高中物理教师，我们必须坚定教学信念，积极开发多样化的实验环节和实验内容，并善于运用信息技术构建轻松的学习情境，融入先进的物理理念，帮助学生掌握科学的实验方法和实验思想，实现全面发展。

参考文献：

［1］ 庞莉.高中物理创新实验教学策略研究［J］.考试周刊，2021（55）.

［2］ 邱瑞常.高中物理创新实验教学的实践及意义［J］.新课程，2016（5）.

［3］ 张文成.浅谈高中物理创新实验教学策略［J］.文渊，2019（6）.

［4］ 雷海涛.谈高中物理创新实验教学的有效开展［J］.数码设计，2019（3）.