符瑞斌

【摘要】物理是以實驗為基礎的自然學科，高中學生學習物理感覺難度大，理解困難，與學生在學校的學習不重視實驗有一定的關系。教師應用好實驗教學資源，像科學家一樣對待科學，優(yōu)化學習物理的過程，幫助學生學好物理，愛學物理。

【關鍵詞】高中物理；實驗教學；科學思維；實驗素養(yǎng)

有人認為只要大量刷題，就能提高分數(shù)，實驗是在浪費時間，不重視物理實驗的現(xiàn)象比較普遍。然而提高物理教學效率，提高學生科學素養(yǎng)的有效方法正是加強物理實驗教學，筆者用課堂教學案例闡述如何利用物理實驗教學培養(yǎng)學生的思維能力、探究能力和動手操作能力。

一、物理實驗在高中物理學習中的重要性

1.學習科學家的科學精神，增強學習動力

物理基本概念建立、基本規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，總是與科學家的探究實驗有著密切關系，他們在平時生活、生產(chǎn)和科學研究中發(fā)現(xiàn)問題引發(fā)了探究欲望，便會提出合理的、大膽的猜想，并建立模型，擬定實驗方案，多次實驗，不斷修訂方案，驗證猜想，得到物理規(guī)律。探究未知的過程充滿艱辛，留下汗水，也經(jīng)歷過失敗，最終獲得成功的喜悅。科學家吃苦耐勞的精神、克服困難的勇氣、鍥而不舍的意志都是高中生學習物理知識時必備的品質，了解物理學發(fā)展歷史，理解科學家的研究方法、思維過程，也是學習物理的重要途徑。可見，學習物理并不是刷題這么簡單，盲目刷題就是空中樓閣，是功利主義的表現(xiàn)，不重視物理實驗的學習，不能產(chǎn)生濃厚學習興趣，缺乏學習動力，也難以掌握思維方法，不能學以致用，當然就感到學習困難了，更不會在今后的工作中有很強的解決問題的能力。

學生若喜歡上實驗，就會對身邊的事物產(chǎn)生好奇心，會嘗試用物理知識解釋現(xiàn)象，也會關心科技的發(fā)展，自然就加強了自身的物理觀念，強化了科學思維，物理學科素養(yǎng)得到提高。其課堂學習也會更積極主動，交流討論成為常態(tài)，并學會舉一反三，讓學習事半功倍。

2.有利于邏輯思維的培養(yǎng)，提高學生學習興趣

不少厭學的學生是因為物理課不做實驗，教師僅在黑板講授理論知識，致使學生無法理解透徹。因此教師必須重視實驗教學，讓學生喜歡物理實驗，喜歡學習。

通過實驗教學讓學生喜歡上物理之后，再引導學生帶著問題設計實驗，逐漸訓練學生的邏輯思維縝密性，了解實驗探究科學奧秘的過程與方法，即了解實驗目的，懂得選擇實驗儀器，理解實驗原理，會設計實驗步驟，并在實驗中想方設法減小誤差，應用數(shù)學知識處理數(shù)據(jù)得到實驗結論。實驗過程可以幫助學生有效地鞏固物理知識，也可以跟其他實驗方法加以對照，將零碎的物理知識串聯(lián)起來，使得物理知識學習更具邏輯性，能幫助學生實現(xiàn)物理知識的遷移與靈活應用。

實驗教學是多樣化教學的重要方式之一，教、學、評是一個整體，學生在平時學習物理知識過程中，如果都是教師講、學生聽，教學方式太單一，太枯燥，天天死記硬背，學生怎么會有興趣學習？這種學習方式必然效率很低。因此，通過圍繞高中物理知識點來開展創(chuàng)新實驗，使得物理知識的整個學習過程變得更加有趣了，學生也可以通過自己動手的方式來完成創(chuàng)新實驗，從中獲得快樂和自信。

例如學習重心、平衡、振動等物理內容時都可以做小實驗，如用折疊小刀，以銳角方式插入鉛筆筆尖附近，使小刀和鉛筆成為一體，并讓小刀成半折疊狀態(tài)，這樣鉛筆的筆尖就能立在手指上形成不倒翁了。此外，開放物理實驗室，學生可以在親自完成物理實驗的過程中再次加深對物理知識的印象，提高學生的動手能力，培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)，學生也能樹立起學習物理知識的信心。

3.幫助學生抓住物理學習的主線

由于物理學是以實驗為基礎的自然科學，重要的概念和規(guī)律大都與實驗相關，若平時重視實驗的學習，就會把握物理學習的重點，達到良好的學習效果。對課本上的實驗加以思考、創(chuàng)新，也是一種思維提升的學習方式，學生能夠更好地理解物理知識中的難點以及重點內容，并能對重點以及難點知識進行針對性練習，實現(xiàn)對難點內容的掌握。

例如學習牛頓第二定律時，教材編寫了兩個實驗方案，每個實驗方案都反映了不同的思路，但都是圍繞測量加速度進行的。方案一，利用運動學的位移公式，通過比較兩個不同質量的滑塊在相同時間內的位移，得到兩個滑塊的加速度之間的關系；方案二，利用打點計時器記錄小車在不同時間內的位移，用位移公式和速度公式，計算加速度。此外利用光電門、氣墊導軌、傳感器等儀器也能設計實驗，為學生的學習打開了思路。

利用實驗突破學生的學習難點。如關于滑動摩擦力方向的判斷，可能與運動方向相同，也可能與運動方向相反，但一定與相對運動方向相反。用物塊、木板做個實驗，進行仔細觀察、思考、討論，就能很好地突破難點了，也為靜摩擦力方向、電磁感應現(xiàn)象中線圈或電磁鐵受到的磁場力（安培力）方向的判斷掃清障礙。

二、在物理實驗教學中提高學生思維能力的策略

1.引導學生設計合理實驗步驟，培養(yǎng)邏輯思維能力

實驗步驟的設計應采用整體思維，實驗的各步驟之間應存在關聯(lián)性。在物理實驗課中，學生理論聯(lián)系實際，學以致用，驗證所學知識；也可以發(fā)現(xiàn)問題，探究解決方案。例如使用打點計時器時，觀察所用的電源是直流電還是交流電？先釋放小車還是先接通電源呢？還是都可以？這樣的問題讓學生思考、操作，教師沒必要講解，學生親自做實驗，學生經(jīng)過實驗、思考，經(jīng)歷體驗性學習，對所學知識才會印象深刻。這樣能幫助學生培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、思考問題的習慣，通過動手實踐掌握最基礎的高中物理知識，為今后學習物理打下堅實的基礎。

先思考清楚再觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗結果，處理實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結論。這是實驗課的基本要求。又如學生在開展“利用單擺測定重力加速度”實驗時，教師提出啟發(fā)性的問題：觀察擺球做的運動是不是直線運動？是不是在同一豎直平面內的運動？還是做橢圓運動？再提出實驗操作的技巧問題：怎么操作能減少實驗誤差？怎樣保證擺角在小角度范圍？幫助學生將平時所學習到的物理知識與物理實驗有機融合起來，單擺實驗要在豎直平面內完成擺動，通過嚴謹?shù)膶嶒灴梢院芎玫嘏囵B(yǎng)學生的科學態(tài)度。

另外本實驗中可引導學生應用“比較法”再思考另一個問題：本實驗是用累計法測量單擺周期的，設計測量一頁紙張的厚度的實驗，怎么做到誤差??？通過本實驗的學以致用學生實現(xiàn)了對物理知識的有效運用、整合，學生感悟到測量微小量可以應用累計法以達到減小實驗誤差的目的，從實驗中獲得成功的喜悅。

2.實驗教學中發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)敢于質疑的科學精神

實驗教學在培養(yǎng)學生物理學科素養(yǎng)和科學態(tài)度方面有不可替代的作用。在重視學習教材的同時敢于挑戰(zhàn)權威，質疑教材。

例如課本“單擺”這節(jié)內容第3題，由圖像中得出單擺的周期8秒，振幅1厘米。從實際實驗操作考慮，若按照這個數(shù)據(jù)進行實驗，測量重力加速度，其實驗過程誤差將比較大，甚至難以進行實驗，可見挖掘實驗的教育價值十分必要。

將習題與實驗比較之后對某道高考題也應提出質疑：速度圖像顯示，汽車勻加速運動4小時，速度達到60km/h。若學生能思考：這在實際生活中存在嗎？讓學生在敢于質疑，積極思考中提升探究能力。久而久之，學生會形成用實驗研究的習慣進行自主實驗，提升學生的自主創(chuàng)新能力。此外，在這一過程中，學生可以掌握高中物理知識中的重點以及難點，也可以在出現(xiàn)了實驗錯誤之后及時改正錯誤，在實驗中幫助學生積累物理學習經(jīng)驗。例如進行“伏安法測電阻”的實驗之后，學生能更好地理解物理模型與進行誤差分析?？梢娡ㄟ^實驗學習物理，可以很好促進學生對高中物理理論知識的學習，有利于難點知識的突破。

3.實驗教學中教授科學研究方法，培養(yǎng)科學探究能力

提高學生的學習能力，需要教師對教材進行再創(chuàng)造。如學習“自由落體運動”時，教材只簡單提到牛頓管實驗，但沒有具體的操作方法，需要教師按照實驗基本要求完善演示實驗。不是只做一組數(shù)據(jù)，而是多做幾次對比實驗，觀察輕重不同物體在有無空氣阻力時的運動情況，并得到玻璃管內的空氣越少，重的物體與輕的物體下落快慢的差別逐漸減小的結論，再合理外推得到?jīng)]有空氣阻力時，所有物體自由下落一樣快的結論，在實驗過程中體現(xiàn)科學研究的方法，學生在課堂上明白了這個實驗也是一個思想實驗，這就是教師創(chuàng)造性地使用課本，提高學生思維能力，舉一反三的例子。

課本中有制作“反應時間測量尺”的習題，師生一起按照實驗報告的格式完成它：列表描點、畫位移圖像。把表格中計算的數(shù)據(jù)描在紙帶上，學生會發(fā)現(xiàn)它跟勻變速直線運動的紙帶非常相似。

例如組織實驗“探究物體加速度與力的關系”時，不是讓學生對照教師給出的步驟按部就班進行實驗，而是要科學設計思考問題：實驗時為什么把長木板設置成斜面進行實驗？實驗時為什么繩子拉力就是小車的合力了？若改變車的質量，需要重新“平衡摩擦力”嗎？這些問題通過實驗的探究讓學生比較容易理解。另外，在學習“摩擦力”時，可以增加一個探究實驗：小車在長木板上，傾角從0度逐漸增大，觀察小車先相對長木板靜止、再滑動。讓學生以這個實驗為背景理解靜摩擦和動摩擦就不那么難了，也為今后做相關的練習題進行了鋪墊。

綜上所述，堅持有意義的物理實驗教學研究，改變觀念，不斷創(chuàng)新，是立德樹人的需要，是為黨育人、為國育才的需要。在高中物理教學過程中，教師設計因人施教的多樣化教學方式，堅信有探究價值的物理實驗課堂是有意義的，堅持做好演示實驗、學生實驗和課外實驗，認真?zhèn)浜脤嶒炚n，滿足學生學習需要，引導學生學會物理，會學物理。讓物理實驗優(yōu)化課堂設計，通過實驗過程讓學生的解決問題能力和動手能力得到提升，使其邏輯思維、創(chuàng)新思維、批判思維得到有效增強。通過實驗教學，創(chuàng)設“老師教得不累、有成就，學生學得舒服、有興趣”的高效課堂，追求“簡單且深刻，簡約有邏輯”的教學效果，形成“友愛、歡笑、學習”的新時代師生關系。

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