[摘 要] 物理實驗是高中物理學(xué)習(xí)的基石,它為學(xué)生打開了探索科學(xué)世界的大門,同時它也是連接理論與實踐的橋梁。在物理教學(xué)中,教師需要高度重視實驗教學(xué),以新課程理念為指導(dǎo),不斷創(chuàng)新實驗教學(xué)的內(nèi)容、方法和手段,從多方面提升學(xué)生的實驗技能和物理素養(yǎng),從而轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)以講帶做、死記硬背的實驗教學(xué)模式,提高實驗教學(xué)的有效性。
[關(guān)鍵詞] 高中物理;實驗教學(xué);開展策略;科學(xué)探究
物理實驗是高中物理教學(xué)的重要組成部分,它不僅能夠幫助學(xué)生理解和掌握物理知識,還能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和實踐能力。然而,在實際教學(xué)中,物理實驗教學(xué)存在著一些問題,如實驗設(shè)備不足、學(xué)生參與度不高、缺乏創(chuàng)新性等,一定程度上制約了學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展。為此,需要探索一些有效的實驗教學(xué)策略,通過設(shè)計創(chuàng)新實驗、結(jié)合實際生活、運用信息技術(shù)等方法與手段,增強實驗教學(xué)的趣味性,激發(fā)學(xué)生的實驗興趣。同時,教師也要認(rèn)清自身角色,充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用,為學(xué)生提供更多的動手操作機會,讓學(xué)生親身體驗物理知識的形成過程,培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和科學(xué)素養(yǎng)。
一、創(chuàng)設(shè)適宜情境,調(diào)動學(xué)生探究興趣
(一)結(jié)合學(xué)生生活創(chuàng)設(shè)情境
在高中物理實驗教學(xué)中,結(jié)合日常生活創(chuàng)設(shè)情境是教師經(jīng)常采用的一種教學(xué)方法。當(dāng)熟悉的、感興趣的生活場景呈現(xiàn)在眼前時,不僅會喚起學(xué)生曾經(jīng)的生活經(jīng)歷和已有的生活經(jīng)驗,還會使學(xué)生產(chǎn)生主動嘗試和探索的欲望。所以,教師要立足于學(xué)生生活,將一些蘊含物理知識的生活事例應(yīng)用到實驗教學(xué)導(dǎo)入中,激發(fā)學(xué)生主動探究的意識,使物理實驗充滿知識性。比如,在“平拋運動”教學(xué)中,可以以學(xué)生熱愛的籃球、排球、鉛球等體育運動為示例,創(chuàng)設(shè)生活情境,引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系自己的運動感受,總結(jié)平拋運動的特點,并鼓勵學(xué)生通過物理實驗驗證自己的結(jié)論,發(fā)現(xiàn)更多的物理奧秘,使學(xué)生不再是被動地接受知識。
還可以將一些有趣的生活現(xiàn)象引入實驗教學(xué)中,調(diào)動學(xué)生的探究欲望。比如,在教學(xué)“光的折射”時,首先利用多媒體展示美麗的彩虹圖片,讓學(xué)生進行觀看和欣賞,并且提出問題,讓學(xué)生思考“彩虹是怎樣形成的”。然后組織學(xué)生進行課堂討論,各抒己見。教師以此為突破口,切入實驗教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生對光的折射進行實驗探究。
通過這樣的情境設(shè)計,物理實驗教學(xué)更接地氣,學(xué)生認(rèn)識到物理知識不僅是書上的理論,還是解決生活問題的工具,從而深入理解物理概念,提高解決問題的能力和科學(xué)素養(yǎng)。
(二)利用社會熱點創(chuàng)設(shè)情境
社會熱點是高中物理教學(xué)的重要資源。由于社會熱點往往具有較強的吸引力,將其引入物理實驗教學(xué),可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的參與度。在實驗教學(xué)中,可以利用社會熱點創(chuàng)設(shè)貼近時代、貼近社會的情境,使物理實驗教學(xué)變得更加豐富多彩、富有成效,促進學(xué)生全面發(fā)展。
比如,可以結(jié)合環(huán)保熱點,進行“能量轉(zhuǎn)換與守恒”實驗,讓學(xué)生了解新能源的開發(fā)和利用,深入探究社會熱點中的物理問題。還可以結(jié)合磁懸浮列車設(shè)計相關(guān)實驗,吸引學(xué)生的注意力,開闊學(xué)生的物理視野,使他們了解物理學(xué)科前沿應(yīng)用領(lǐng)域。通過這樣的情境創(chuàng)設(shè),將物理實驗與社會發(fā)展緊密連接起來,讓學(xué)生感受物理知識的價值和實用性,從而增強學(xué)生實驗探究的動力,使學(xué)生在實驗中變得更加積極、主動和投入。
二、運用信息技術(shù),增強實驗教學(xué)效果
(一)信息技術(shù)演示實驗
在信息化的時代背景下,信息技術(shù)為高中物理實驗教學(xué)提供了多種可能。在教學(xué)中可以合理地利用信息技術(shù)來演示實驗,既增添樂趣,又強化記憶,增強實驗教學(xué)效果。
教師可以制作精美的多媒體課件,將實驗過程以圖片、動畫、視頻等形式展示給學(xué)生,用詳細(xì)的文字說明、生動的演示配上課堂知識講解,幫助學(xué)生更好地理解實驗原理和步驟,讓學(xué)生掌握實驗器材的使用方法和技巧。
對于實驗中的重點知識,還可以借助多媒體的慢放、放大、重復(fù)播放等功能,進行突出顯示或反復(fù)講解,必要時還可以利用信息技術(shù)分解操作步驟,讓學(xué)生更為直觀地把握實驗細(xì)節(jié)和實驗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這樣既能為學(xué)生自主操作清除障礙,提高實驗的成功率,也能深化學(xué)生對實驗原理和物理知識的理解。
教師還可以進行實驗演示,并利用視頻直播技術(shù),組織學(xué)生在線實時觀看視頻,同時允許學(xué)生利用連麥、視頻、評論等功能與教師實時互動,及時解答學(xué)生的困惑,改善學(xué)習(xí)效果。
(二)虛擬仿真實驗
在高中物理教學(xué)中,經(jīng)常會有一些難以實現(xiàn)或存在一定危險的實驗,如天體運動、聚變、裂變等。按照傳統(tǒng)的教學(xué)方法,教師會口頭為學(xué)生講述這些物理知識,但由于缺乏親身體驗,學(xué)生很難理解其中的物理原理,學(xué)習(xí)質(zhì)量不高。而虛擬仿真實驗的出現(xiàn),將不可能變?yōu)榱丝赡堋?/p>
教師可以利用虛擬仿真軟件模擬真實的實驗環(huán)境,一方面將其作為演示工具為學(xué)生直觀展示復(fù)雜的物理現(xiàn)象或為學(xué)生進行實驗演示,另一方面讓學(xué)生在安全的環(huán)境中進行實驗操作,深入探究物理規(guī)律,培養(yǎng)實踐能力和科學(xué)精神。
比如,“閉合電路的歐姆定律”是高中物理中的一個重要知識點,它是電路中較為重要的內(nèi)容,并且有著廣泛的應(yīng)用場景。這節(jié)課的容量較大,對課堂教學(xué)效率有一定的要求,需要較多動手實驗的時間,而且對實驗的誤差要求也比較高,并且電源電壓需要恒定,內(nèi)阻盡量小。綜合考慮這些因素,我選擇了用虛擬實驗平臺來進行教學(xué)設(shè)計與實操,讓學(xué)生利用平板電腦來進行實驗,既節(jié)約了時間,又激發(fā)了學(xué)生的興趣與積極性。
三、注重過程指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)探究
(一)加強巡視,發(fā)現(xiàn)問題
學(xué)生是實驗教學(xué)的主體,在學(xué)生做實驗的過程中,教師也不能只做旁觀者,而要加強課堂巡視與指導(dǎo),成為學(xué)生的學(xué)習(xí)伙伴,促進教與學(xué)的發(fā)展。因為學(xué)生在實驗中可能會遇到各種問題,也可能會遇到一些風(fēng)險,所以教師的巡視與指導(dǎo)是必不可少的。
教師要漫步于實驗室,走進學(xué)生群體中,留心觀察每一個學(xué)生的實驗操作,留意他們的每一個動作,及時發(fā)現(xiàn)可能存在的問題,并給予有針對性的指導(dǎo)。針對個別學(xué)生的困難,教師要走到他們身邊,耐心為其解答疑惑,手把手地糾正錯誤,讓他們在實踐中不斷進步,養(yǎng)成良好的物理學(xué)習(xí)習(xí)慣。
對于實驗中的關(guān)鍵步驟,教師還可以親自為學(xué)生示范,讓學(xué)生近距離清晰地看到正確的操作方法,使他們更快地掌握操作技巧,提高實驗效率。
教師還要給予學(xué)生準(zhǔn)確的反饋,肯定學(xué)生的努力,指出其需要改進的地方。通過實驗中的師生互動,學(xué)生感受到教師的關(guān)注與支持,在實驗過程中更加用心、更加投入,實驗課堂更加精彩。
(二)設(shè)置問題,啟發(fā)思考
在學(xué)生實驗的過程中,巧妙的提問可以激發(fā)學(xué)生的思維活力,發(fā)揮問題的指引作用。在巡視的同時,教師可以基于實驗現(xiàn)象提問,如讓學(xué)生說一說自己觀察到了何種實驗現(xiàn)象,并讓學(xué)生運用物理知識進行解釋,引導(dǎo)學(xué)生將理論與實踐有機結(jié)合起來,提高學(xué)習(xí)層次。也可以針對實驗設(shè)計進行提問,如讓學(xué)生思考這樣設(shè)計實驗的目的是什么、實驗是否還有改進的空間等,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。也可以對實驗數(shù)據(jù)進行提問,讓學(xué)生思考實驗數(shù)據(jù)反映的物理規(guī)律,并引導(dǎo)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)做進一步的分析,提升思維能力。還可以結(jié)合實際應(yīng)用提問,拓展學(xué)生思維,讓學(xué)生想一想該實驗在現(xiàn)實生活中有何意義,增強其學(xué)以致用的意識。
除了教師問學(xué)生外,還要鼓勵學(xué)生自我提問與討論,如實驗過程中有何疑惑、如何解惑等,促進學(xué)生間的思維碰撞與合作學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生主動思考、勇于提問的學(xué)習(xí)習(xí)慣,激活實驗課堂氛圍,使實驗過程變得更加充實。
四、發(fā)揮合作功效,促進學(xué)生主動參與
在實驗教學(xué)中,小組合作是提升教學(xué)有效性的重要方式。通過小組合作,學(xué)生可以相互交流協(xié)作,共同完成實驗任務(wù),構(gòu)建物理高效課堂。
首先,教師可以根據(jù)學(xué)生的實際情況,按照能力、性格、性別等將學(xué)生劃分若干小組,使每個小組都有不同層次的學(xué)生,最大限度地發(fā)揮每個學(xué)生的優(yōu)勢,依靠小組成員的相互配合完成實驗。
其次,教師要根據(jù)教學(xué)需要和學(xué)生的最近發(fā)展區(qū),設(shè)計具有探究價值的學(xué)習(xí)任務(wù),為學(xué)生提供自主探究的空間,鼓勵小組成員之間相互討論、交流,分享思路,共同制訂實驗方案,共同解決實驗中遇到的問題,從而提高實驗效率,培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神。
最后,教師要在課堂中設(shè)置成果展示環(huán)節(jié),留出足夠的時間,讓每個小組展示他們的實驗結(jié)果和心得,分享實驗經(jīng)驗與教訓(xùn),促進小組之間的學(xué)習(xí)與交流。教師也要對小組合作學(xué)習(xí)進行評價,給予學(xué)生反饋和鼓勵,要讓學(xué)生感受到自己的努力得到了認(rèn)可,進一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。
此外,教師還可以引入競爭機制,讓小組之間進行競賽,比一比誰的實驗數(shù)據(jù)最準(zhǔn)確、誰的實驗設(shè)計最新穎,以賽促學(xué),激發(fā)學(xué)生強烈的求勝欲。
五、開展課外實驗,強化學(xué)生實踐能力
(一)組建實驗社團,豐富實驗活動
組建實驗社團是高中物理實驗教學(xué)的一種大膽嘗試,它使物理探究不再局限于課堂上的有限時間,讓學(xué)生有了更多親自動手做實驗的機會,不僅豐富了實驗活動,更提高了學(xué)生的實踐能力。
教師可以定期舉辦形式多樣的實驗社團活動,如有趣的實驗競賽、展示活動、校外實踐等,為學(xué)生展示物理實驗的趣味和魅力,吸引更多學(xué)生的關(guān)注,激發(fā)學(xué)生的參與熱情。
教師還要從學(xué)生的興趣和生活出發(fā),為學(xué)生精心設(shè)計豐富多彩的實驗項目,如增設(shè)與生活緊密相關(guān)的實驗、引入前沿科技領(lǐng)域的實驗或者與教材有關(guān)的拓展實驗等,滿足學(xué)生的多元興趣和需求,開啟一扇扇通往知識寶庫的大門。
如果條件允許,教師還要促成物理實驗社團與其他學(xué)科社團的合作,實現(xiàn)知識的交叉與融合,為學(xué)生帶來全新的學(xué)習(xí)體驗,最大限度地發(fā)揮實驗的效能。
此外,教師還要在社團中定期開展交流活動,組織學(xué)生進行實驗心得分享、小組討論,讓思想的火花在交流中迸發(fā),讓學(xué)生在物理實驗的道路上攜手前行,共同進步。
(二)鼓勵家庭實驗,拓展實驗空間
家庭實驗是高中物理實驗教學(xué)的有效補充,能夠為學(xué)生的物理學(xué)習(xí)帶來更多的樂趣與收獲,增進學(xué)生對物理知識的理解和運用,促進其科學(xué)探究精神的發(fā)展。
所以,在教學(xué)中,教師可以結(jié)合課堂知識或?qū)嶒炋骄績?nèi)容,提出一些拓展性的問題,讓學(xué)生將物理實驗帶回家,利用家中的日常生活用品自制實驗設(shè)備,親自動手探索、驗證;或利用家中物品對教材中的傳統(tǒng)物理實驗進行改進與創(chuàng)新,通過替代材料、改進實驗裝置等,探索新的實驗方法,以獲得更好的實驗效果,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。
另外,教師還要鼓勵學(xué)生從自己的興趣出發(fā),利用已學(xué)物理知識自主設(shè)計一些實驗,自由地施展才華,使物理實驗不再是枯燥的課程任務(wù),而是學(xué)生自主探索的樂趣所在。
總之,“教無定法”,提升高中物理實驗教學(xué)的有效性是一個長期且持續(xù)的過程,教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的需求和教學(xué)形勢,不斷探索新的教學(xué)方法,從多角度激發(fā)學(xué)生的實驗熱情和主動性。同時,還要積極營造良好的實驗教學(xué)環(huán)境,注重現(xiàn)代信息技術(shù)的融合與應(yīng)用,以提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。相信通過我們的共同努力,高中物理實驗教學(xué)必將迎來更加美好的明天。
參考文獻
[1]孫婷. 核心素養(yǎng)下高中物理實驗教學(xué)探究[J]. 文理導(dǎo)航(中旬),2024(2):28-30.
[2]張先鋒. 探究新課標(biāo)下高中物理實驗教學(xué)的有效策略[J]. 數(shù)理天地(高中版),2023(22):72-74.
[3]王苗苗. 高中物理課堂有效開展實驗教學(xué)淺談[J]. 讀寫算,2022(13):64-66.