理论助推实验 优化实验设计

刘勇

摘 要：物理实验对学生的学习能力提出了更高的要求，能够运用科学思维，物理逻辑进行实验探索，从而得出物理现象和规律，落实物理学科素养的生成.教师应立足于物理实验教学，将物理理论知识与实验教学相结合，促进高中物理教学质量的提升.

关键词：高中物理；实验教学；理论

中图分类号：G632   文献标识码：A   文章编号：1008-0333（2024）15-0085-03

实验教学是高中物理教学中必不可少的一个环节，通过实验，学生能够直观地感受到相关运动规律，体验物理相关理论的推导过程，从而提升对物理知识的掌握能力，还可以帮助学生发展创新思维，提升动手实践能力，更高效地促进素养的提升.但是在当前的高中物理教学中，教师未能合理规划物理理论知识教学与实验教学的时间分配，导致实验教学环节没有得到应有的重视，学生对理论知识的理解也仅仅停留于表面.所以，随着物理学科地位的提升，进一步优化高中物理实验教学十分必要.教师应探索物理理论与实验相结合的现实意义，从而将其落实在教学过程中，推动高中物理教学的健康发展.

1 高中物理实验教学的价值分析

1.1 促进理论知识的理解

高中物理旨在探索生活中的规律，帮助学生建立科学与生活的实际联系.但是仅凭高中物理理论知识的讲解，并不能引起学生的学习共鸣，反而会导致学生对物理学习产生偏差，无法感知抽象的理论知识，所以高中物理教学中，开展实验教学是十分有必要的[1].理论教学能够使学生掌握基础知识，学会用物理的眼光看待问题，实验教学则能激发学生学习兴趣，深化对理论知识的理解，所以两者缺一不可.通过理论知识能够为学生提供实验依据，教师也应在教学过程中平衡二者的关系，保证实验教学的开展.

1.2 提升物理学习的兴趣

单一的授课模式会导致高中物理课堂教学略显枯燥，这也是学生无法对物理学习提起兴趣的原因之一.在长期的升学压力和传统的考试模式下，导致大部分教师在教学过程中更注重刻板的知识讲解，忽略了对学生学习兴趣的培养.实验的融入能够改变传统教学模式带来的弊端，让抽象难懂的物理理论知识得以用实验的方式呈现出来.在实验过程中，学生可以自主操作，不断地观察实验过程的变化，甚至可以结合先进的信息技术手段促进物理实验的多样性.在这一过程中，学生能够体会到物理学习的趣味性，从而改变学生对物理学科的固有认知，缓解学习过程中的压力，获得学习的乐趣.

1.3 促进知识的迁移运用

物理实验是对生活中存在的现象进行观察、分析、归纳、总结的过程，从物理学科的角度来看，是理论知识点的迁移运用，从生活的角度来看，是实际生活现象的具体呈现.所以，通过实验不仅能够将学生刻板的理论知识呈现出来，也是学生对生活现象的解释与说明.在传统的教学模式中，教师将物理知识视为独立的知识点，不仅没有通过实验环节呈现出来，也没有对其进行补充说明，建立与生活的联系[2].这导致学生认为物理学习的作用不大，仅仅应对考试即可，这种错误的思想限制了学生的思维发展，也限制了知识的迁移运用.实际上，掌握物理实验方法，能够帮助学生解决许多生活中的问题，能够让学生独立地面对问题、解决问题，这也是高中物理教学的最终目标，使其形成终身学习的意识，将物理与现代生活产生关联，培养学生的社会参与意识和社会责任感.

2 高中物理实验教学的对策分析

2.1 洞悉理论知识，做好实验准备

理论知识是开展物理实验的基础，也是学生从中探索、分析的基本要素.教师在开展实验教学前，应注重对学生物理理论知识的传授，完善学生对物理理论知识体系的构建，不断丰富学生的物理思维，使其能够灵活运用物理理论知识展开实验探究，优化整体的实验过程，促进学生综合能力的提升.

以必修一“实验：探究小车速度随时间变化的规律”这一实验的教学为例.在开展实验前，教师应带领学生对实验中所涉及的理论知识进行复习，使学生能够掌握

所有知识点，预防在实验过程中因为知识的模糊导致实验数据与结果产生偏差.比如，本节课主要考查学生对重物牵引下

小车速度与时间变化规律的掌握情况，教师可以运用课堂5～10分钟的时间，带领学生复习旧知.通过理论知识的复习，一方面可以检测学生的学习情况，考查其是否能够通过实验进一步深化对理论的认知；另一方面还是对学生学习能力的考查，以便教师更好地制定实验教学策略，将学生按照学习情况分组，使其在合作的模式下得到应有的收获.在实验的教学过程中，很多教师容易忽略理论知识的复习，一味地注重新知识的传授，这导致学生在学习时需要不断接受新的知识，忽略了对已有知识的巩固，长此以往，学生容易对物理学习产生抗拒的心理，不仅不利于学生对基础理论知识的掌握，还会影响实验整体的效果，无法保证学生物理综合能力的提升.所以教师需要重视理论的渗透，使学生能够洞悉理论中蕴含的物理原理，并将其迁移应用至实验过程中，最终达到理想的学习效果.

2.2 鼓励实验探究，培养创新能力

理想的物理实验教学是学生能够推陈出新、在教材的基础上进行自主探究、实现主动质疑、主动设计实验、主动探索结论的过程.也就是说，物理实验教学中教师应鼓励学生探究能力的深化，从掌握基础的理论知识、完成基础的实验操作向灵活运用理论知识、自主设计实验过程转变[3].在这一过程中，学生能够不断寻找创新的实验方法，掌握基础的实验过程的同时，深化对物理理论知识的理解和应用.所以，教师应鼓励学生在现有的基础上进行优化，培养学生对物理知识的质疑与解答，能够举一反三，从中设计新的物理实验，为创新能力的培养提供帮助.

以必修二“生活中的抛体运动”为例，本节课主要引导学生掌握抛体运动的定义和性质、知道射高射程及其与抛射角的关系、理解掌握斜抛运动的规律，并能分析一些简单的斜抛运动问题.本节课在教学活动中，更注重对学生理论知识的教学，为了能够使学生进一步把握相关的定义和规律，教师可以鼓励学生主动思考，并开展简单的小实验.比如，提出引导问题：实际生活中你见过哪些抛体运动？引导学生结合实际生活展开思考.教师还可以鼓励学生用实验的方式介绍生活中的抛体运动，如铅球运动、杂技表演等，引导学生在熟练的物理情境中运用抛体运动.简单的实验能够激发学生的思考与质疑，在实验过程中，学生能够更加直观地感受到抛体运动的运动轨迹，助力学生对理论知识的理解，从而总结出抛体运动的受力特点、运动特点、速度变化特点以及对称性特点，进一步加深学生对物理知识的理解.同时，教师还可引导学生以小组为单位，互相探讨在生活中见过的抛体运动，并且通过简单的操作观察其运动的轨迹和特点，通过合作的学习形式，进一步总结实验中存在的物理规律，加深学生对知识的运用与迁移能力.所以，物理教学不应单纯地围绕教材展开，教师应规避传统教学理念的束缚，鼓励学生主动发散思维，将理论知识以实验的方式呈现出来，鼓励学生自主实验，并从中体会物理的应用，让物理实验教学得到优化与提升.

2.3 重视实验评价，养成学习习惯

高中物理实验教学活动离不开评价，学生物理学科素养的生成也不能完全靠测验成绩来衡量.多维度、全方面的评价体系更能够体现出学生在实验过程中的表现，也是教师反思实验教学不足的重要途径.所以在经历实验教学后，教师必须以评价完善对学生学习过程的总结，具体考查学生对理论知识、实验现象、数据总结、结论推理等方面的能力，才能够有针对性地继续开展实验教学，促进学生实验能力的持续优化.所以，评价活动对于开展高中物理实验具有重要的影响，教师也应合理构建评价体系，从而真正地促进学生物理学科素养的生成.

以必修二“科学探究：向心力”这一实验为例，实验主要引导学生掌握向心力的大小以及影响因素，能够灵活运用向心力公式展开计算，同时考查学生科学实验的态度，以及其实验过程中的表现.对此，教师可以设计如下维度的评价指标：（1）知识技能方面：能够熟练说出向心力的作用以及来源；能够准确说出影响向心力大小的因素；能够运用向心力公式F（向）=Mω2r进行相关的计算，计算准确无误且快速.（2）实验过程方面：能够准确描述实验的理论原理与设计原理，能够妥善完成实验的步骤，并完整记录实验现象和数据，能够针对数据展开分析；能够设计出研究向心力的大小与角速度关系的实验，并且写出实验步骤与原理，得出实验结论.（3）实验态度方面：能够遵循实验的步骤，准确收集实验数据；能够在实验合作中进行有效沟通，探讨与向心力相关的理论知识，得出结论；能够善于发现问题，敢于质疑传统观念，勇于提出创新性实验方案.通过设计以上维度的评价指标，可以全方位地考查学生在实验过程中的具体表现，从理论知识、实验能力以及实验态度等方面，对学生进行评价，还可以利用信息技术手段，生成学生的评价维度表，从而对学生的实验过程进行科学性的评价，让评价能够展示出学生知识迁移能力与核心素养的提升与否，更具有教育参考价值.同时，教师还可以鼓励学生根据评价指标内容对自己的学习能力和小组同学的学习能力展开进一步的评价，使评价的主体更加多元化，不仅从教师的角度对学生的实验过程展开评价，还要从学生的角度进一步生成评价.通过这一环节的评价，不仅能够帮助学生正视自身存在的不足，还能够促进学生得到多样化的反馈和建议，提升其批判性的思维能力的发展[4].所以，评价也是优化高中物理实验过程的一项重要指标，教师应重视评价对学生的积极影响，能够在实施实验教学创新的同时，推动实验评价的落实，使评价内容对学生起到标榜的作用，增强学生对实验的重视程度，培养学生的科学态度和责任意识.

3 结束语

总而言之，随着素质教育理念的进一步落实，传统的高中物理教学模式已经不能适应时代的发展，教师应转变教学观念，注重对学生实践能力、探究能力的培养.物理实验教学则可以契合素质教育理念的要求，既能够促进学生对理论知识的深化理解，还能够给予学生一个自主时间、探究创新的平台.因此，物理教师应重视实验教学的地位，发挥其最大的价值，真正地将学生置于物理学习情境中，感受物理的魅力.

参考文献：

［1］李燕.立足核心素养，优化实验设计，开展深度教学：高中物理实验教学再思考 [J].学周刊，2024（2）：100-103.

[2] 史拴林.基于智慧课堂的高中物理实验教学策略研究 [J].数理天地（高中版），2023（24）：93-95.

[3] 许晓玲.高中物理实验教学中培养学生科学思维的有效路径探析[J].求知导刊，2023（32）：32-34.

[4] 郭松为.基于核心素养评价的高中物理实验操作考试探索：以“探究平抛运动的特点”为例 [J].湖南中学物理，2023，38 （11）：86-89.

［责任编辑：李 璟］