在新課程改革背景下，高中物理教學(xué)需要改變傳統(tǒng)灌輸式的教學(xué)模式，注重對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培育.物理實(shí)驗(yàn)作為物理學(xué)科的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和物理思維的關(guān)鍵環(huán)節(jié).然而，當(dāng)前高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍存在諸多問(wèn)題，制約了物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)效，影響了學(xué)生對(duì)物理學(xué)的興趣和理解.為改變這一現(xiàn)狀，教師需要突破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理念、內(nèi)容選擇、實(shí)施方法、技術(shù)應(yīng)用和生活聯(lián)系等方面進(jìn)行系統(tǒng)創(chuàng)新，構(gòu)建符合新時(shí)代要求的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略體系.

1傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的局限性

1. 1 以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主

在傳統(tǒng)的高中物理教學(xué)中，教師更傾向于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn).這種實(shí)驗(yàn)往往操作步驟和預(yù)期結(jié)果明確，學(xué)生只需要按照既定程序開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，并得到教材中的相關(guān)規(guī)律即可.驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)雖然能夠系統(tǒng)呈現(xiàn)物理概念和原理，但對(duì)于學(xué)生探究能力和創(chuàng)新思維的發(fā)展極為不利.在這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较拢瑢W(xué)生缺乏提出假設(shè)、設(shè)計(jì)方案、分析變量的機(jī)會(huì)，所以無(wú)法真正體驗(yàn)科學(xué)探究的完整過(guò)程.而教師過(guò)度關(guān)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和結(jié)論的標(biāo)準(zhǔn)化，忽視了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法和探究能力.長(zhǎng)此以往，學(xué)生就會(huì)形成對(duì)“標(biāo)準(zhǔn)答案”的依賴，這與新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)的物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)背道而馳.

1.2 學(xué)生參與度較低

受到課時(shí)安排、班級(jí)規(guī)模和設(shè)備條件的限制，多數(shù)實(shí)驗(yàn)課中，都是教師演示，然后小組再操作，這使得一些學(xué)生的參與感不強(qiáng).即便是在小組實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)槠鞑牡牟蛔悖袝r(shí)候也是一個(gè)人操作，其他人記錄觀察.這種情況下，學(xué)生缺乏充分的動(dòng)手機(jī)會(huì)，難以獲得直接的感性認(rèn)識(shí)和實(shí)踐體驗(yàn).此外，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中“一刀切”的統(tǒng)一模式忽視了學(xué)生的個(gè)體差異，使不同知識(shí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生無(wú)法獲得個(gè)性化指導(dǎo).部分學(xué)生因跟不上實(shí)驗(yàn)節(jié)奏而產(chǎn)生挫敗感，逐漸對(duì)物理實(shí)驗(yàn)失去信心；而學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生則因缺乏挑戰(zhàn)而感到枯燥.這種標(biāo)準(zhǔn)化模式導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中往往是被動(dòng)接受，缺乏主動(dòng)探索和質(zhì)疑的精神，無(wú)法培養(yǎng)真正的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新思維.與此同時(shí)，評(píng)價(jià)體系單一，過(guò)分強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，而忽略了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的思維發(fā)展和能力提升.同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，師生互動(dòng)不足，教師往往側(cè)重于指導(dǎo)學(xué)生完成既定實(shí)驗(yàn)步驟，而非引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入思考和探究討論.這也造成實(shí)驗(yàn)課程被簡(jiǎn)化為知識(shí)點(diǎn)講解和考點(diǎn)訓(xùn)練，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生功利心態(tài)，重結(jié)果輕過(guò)程，參與的主動(dòng)性和積極性明顯不足，進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果.

1. 3 實(shí)驗(yàn)與生活脫節(jié)

物理的本質(zhì)源于對(duì)自然現(xiàn)象的探索與解釋，但是以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和生活間的聯(lián)系不足.標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)大多是在理想條件下進(jìn)行的，且都是運(yùn)用專業(yè)的器材，因此結(jié)果的呈現(xiàn)也缺乏生活性.教材中的實(shí)驗(yàn)案例往往過(guò)于抽象，缺乏現(xiàn)實(shí)背景和實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，學(xué)生難以將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與生活實(shí)際聯(lián)系起來(lái).比如電路實(shí)驗(yàn)中使用的電源、電阻等元件形態(tài)與日常接觸到的電子產(chǎn)品差異較大，導(dǎo)致學(xué)生很難把學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中.這種與生活實(shí)際脫節(jié)的實(shí)驗(yàn)，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和內(nèi)在動(dòng)力.當(dāng)物理實(shí)驗(yàn)無(wú)法與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生共鳴時(shí)，學(xué)生便難以感受到物理學(xué)習(xí)的價(jià)值和意義，進(jìn)而對(duì)物理學(xué)科產(chǎn)生疏離感甚至抵觸情緒.

2巧設(shè)物理實(shí)驗(yàn)，提高物理教學(xué)實(shí)效的策略

2.1情境引導(dǎo)，點(diǎn)燃探究熱情

傳統(tǒng)的機(jī)械演示模式具有諸多弊端，如果能結(jié)合所學(xué)知識(shí)創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)那榫常敲淳湍苡行Ъぐl(fā)學(xué)生的探究熱情.情境引導(dǎo)能夠充分點(diǎn)燃學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)力.這要求教師能夠圍繞物理概念和規(guī)律本質(zhì)，創(chuàng)設(shè)具有懸疑性、挑戰(zhàn)性的問(wèn)題情境，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突和好奇心.教師可通過(guò)設(shè)置科學(xué)史上的關(guān)鍵問(wèn)題、展示反直覺(jué)的物理現(xiàn)象，或提出與教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的未知探究任務(wù)，讓學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲望.情境設(shè)計(jì)要注重開(kāi)放性，為學(xué)生提供思考空間，而非直接給出結(jié)論.實(shí)驗(yàn)前的預(yù)設(shè)性問(wèn)題能夠引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題觀察現(xiàn)象、收集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)象觀察到規(guī)律探究的思維過(guò)程.情境導(dǎo)入還應(yīng)當(dāng)注重趣味性與嚴(yán)謹(jǐn)性的平衡，避免為吸引學(xué)生注意力而偏離教學(xué)目標(biāo).

例如“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，教師可設(shè)計(jì)這樣的情境：展示兩段相同小車在不同作用力下運(yùn)動(dòng)的慢動(dòng)作視頻，請(qǐng)學(xué)生判斷哪個(gè)小車加速度更大，并初步猜想影響加速度的因素有哪些.接著引導(dǎo)學(xué)生思考：“如果我們想要精確測(cè)量和表達(dá)力與加速度的關(guān)系，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？”教師通過(guò)這樣的情境導(dǎo)入，將抽象的牛頓第二定律轉(zhuǎn)化為具體的探究任務(wù)，讓學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)，為后續(xù)的知識(shí)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ).

2.2精簡(jiǎn)優(yōu)化，聚焦思維建構(gòu)

如果物理實(shí)驗(yàn)步驟冗長(zhǎng)、內(nèi)容復(fù)雜，則很容易讓學(xué)生迷失在具體操作中，忽視對(duì)物理本質(zhì)思想的探究.基于此，教師需要對(duì)傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化.精簡(jiǎn)優(yōu)化并不是簡(jiǎn)單去除實(shí)驗(yàn)中的一些內(nèi)容和步驟，或者降低難度，而是要結(jié)合教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)去重構(gòu)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)聚焦關(guān)鍵變量和核心概念，剔除無(wú)關(guān)因素和煩瑣步驟，突出實(shí)驗(yàn)的物理本質(zhì).教師需明確實(shí)驗(yàn)的思維價(jià)值，通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)物理學(xué)家的思維方式，如控制變量法、模型建構(gòu)、定量分析等.實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)應(yīng)更加注重思維引導(dǎo)而非操作指令，給予學(xué)生足夠的思考空間，

例如學(xué)習(xí)\"驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的時(shí)候，可以把傳統(tǒng)的多步驟實(shí)驗(yàn)進(jìn)行革新，通過(guò)核心問(wèn)題探究的模式精簡(jiǎn)實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)前要明確目標(biāo)：驗(yàn)證兩物體碰撞前后總動(dòng)量守恒.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要環(huán)節(jié)有：準(zhǔn)確測(cè)量碰撞前兩物體的質(zhì)量和速度，精確記錄碰撞后兩物體的速度，對(duì)比計(jì)算碰撞前后系統(tǒng)總動(dòng)量.簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置，采用氣墊導(dǎo)軌減小摩擦力的影響，使用電子門計(jì)時(shí)器直接測(cè)量速度，避免學(xué)生在復(fù)雜計(jì)算中迷失.教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注數(shù)據(jù)處理方法和誤差分析，思考實(shí)驗(yàn)條件對(duì)結(jié)果的影響，從而深刻理解動(dòng)量守恒的物理本質(zhì)和適用條件，實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)象到規(guī)律的思維建構(gòu).

2.3層級(jí)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性發(fā)展

在物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生之間的差異性是比較大的，為了滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，需要采取分層設(shè)計(jì)的策略，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，具體而言，要從實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、指導(dǎo)方式和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)四個(gè)方面入手.教師要科學(xué)評(píng)估班級(jí)學(xué)生的物理基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)技能和認(rèn)知水平，將學(xué)生劃分為不同發(fā)展層次，并基于評(píng)估結(jié)果，為不同層次學(xué)生設(shè)計(jì)難度遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)和挑戰(zhàn)，確保每位學(xué)生都能獲得適合自己的成長(zhǎng)空間.層級(jí)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)差異性與包容性的統(tǒng)一，既要保證基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)全體學(xué)生開(kāi)放，又要為學(xué)有余力的學(xué)生提供拓展性探究機(jī)會(huì).教師指導(dǎo)方式應(yīng)隨學(xué)生能力水平靈活調(diào)整，從直接指導(dǎo)逐步過(guò)渡到間接引導(dǎo)，最終促進(jìn)學(xué)生自主探究.

例如以\"用單擺測(cè)量重力加速度”實(shí)驗(yàn)為例，可實(shí)施三級(jí)層次設(shè)計(jì)：第一層次為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生按照明確的實(shí)驗(yàn)步驟，測(cè)量單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系，計(jì)算重力加速度值；第二層次為提升實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并分析和控制影響實(shí)驗(yàn)精度的因素（如擺角大小、空氣阻力等)，提高測(cè)量精度；第三層次為拓展實(shí)驗(yàn)，學(xué)生探究單擺周期與擺球質(zhì)量、振幅的關(guān)系，或?qū)Ρ炔煌?jì)時(shí)方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響.層級(jí)設(shè)計(jì)讓不同基礎(chǔ)的學(xué)生都能在各自起點(diǎn)上獲得成長(zhǎng)，真正在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)現(xiàn)個(gè)性化發(fā)展.

2.4技術(shù)融合，拓展實(shí)驗(yàn)邊界

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，其在教育領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)也逐漸凸顯，這為拓展實(shí)驗(yàn)邊界、提升教學(xué)實(shí)效提供了全新思路.教師應(yīng)充分利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、高速攝像等現(xiàn)代化設(shè)備，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可視化程度.例如，虛擬仿真技術(shù)可用于模擬危險(xiǎn)性高、成本昂貴或難以直接觀察的物理現(xiàn)象，彌補(bǔ)實(shí)體實(shí)驗(yàn)的不足；云平臺(tái)和協(xié)作工具支持學(xué)生跨時(shí)空開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，促進(jìn)資源共享和協(xié)作探究.

例如在\"氣體的等溫變化”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，傳統(tǒng)玻璃U型管實(shí)驗(yàn)難以實(shí)時(shí)測(cè)量和可視化呈現(xiàn)氣體狀態(tài)變化過(guò)程，教師可引入數(shù)字壓強(qiáng)傳感器和溫度傳感器，連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)密閉氣體在等溫條件下壓強(qiáng)與體積的變化關(guān)系，之后用計(jì)算機(jī)繪制 p-V 實(shí)時(shí)曲線，直觀呈現(xiàn)波義耳定律，使學(xué)生可清晰地觀察到壓強(qiáng)與體積的反比關(guān)系.同時(shí)，還可通過(guò)調(diào)整不同的氣體溫度，探究溫度對(duì) ?-V 曲線的影響.在物理實(shí)驗(yàn)中融入先進(jìn)技術(shù)，使得抽象的內(nèi)容更加直觀可感，讓學(xué)生可以將抽象的微觀現(xiàn)象與宏觀現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，深化對(duì)物理知識(shí)的理解.

2.5生活鏈接，構(gòu)建知識(shí)橋梁

從本質(zhì)來(lái)看，物理知識(shí)與生活具有密切聯(lián)系，只有把物理知識(shí)和學(xué)生的日常生活聯(lián)系起來(lái)，才能促進(jìn)學(xué)習(xí)實(shí)效的提高.物理知識(shí)來(lái)源于生活，同時(shí)也服務(wù)于生活，所以將兩者聯(lián)系起來(lái)，除了進(jìn)行日常生活的舉例以外，還需要構(gòu)建“雙向橋梁”.教師要善于從學(xué)生熟悉的生活場(chǎng)景中提煉物理問(wèn)題，設(shè)計(jì)貼近生活實(shí)際的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用物理思維解釋日常現(xiàn)象.在選擇實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，可適當(dāng)采用生活常見(jiàn)物品代替?zhèn)鹘y(tǒng)器材，拉近實(shí)驗(yàn)與生活的認(rèn)知距離.生活鏈接還應(yīng)注重物理知識(shí)的應(yīng)用轉(zhuǎn)化，幫助學(xué)生將實(shí)驗(yàn)中獲得的規(guī)律和方法遷移到生活實(shí)際問(wèn)題的解決中，使其體會(huì)物理學(xué)習(xí)的價(jià)值和意義.

例如在學(xué)習(xí)“熱力學(xué)第一定律”時(shí)，教師可設(shè)計(jì)生活化實(shí)驗(yàn)，探究能量轉(zhuǎn)化與守恒規(guī)律.首先，準(zhǔn)備保溫杯、溫度計(jì)、電熱棒和功率計(jì)等簡(jiǎn)易器材，指導(dǎo)學(xué)生測(cè)量電熱棒在保溫杯中工作一定時(shí)間后水溫的升高情況，計(jì)算輸入的電能與水吸收的熱量之間的關(guān)系；之后通過(guò)分析能量轉(zhuǎn)化過(guò)程及其效率，讓學(xué)生真切體會(huì)到熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì).實(shí)驗(yàn)后，教師要引導(dǎo)學(xué)生思考：家用電器的能效標(biāo)簽反映了怎樣的物理原理？熱泵空調(diào)為何能實(shí)現(xiàn)“省電”效果？這種從實(shí)驗(yàn)到生活應(yīng)用的拓展，使學(xué)生理解熱力學(xué)定律不是抽象的公式，而是指導(dǎo)能源利用和技術(shù)創(chuàng)新的基本準(zhǔn)則，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的能源憂患意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展觀念.

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，巧設(shè)物理實(shí)驗(yàn)是提高高中物理教學(xué)實(shí)效的關(guān)鍵途徑.通過(guò)情境引導(dǎo)點(diǎn)燃學(xué)生探究熱情，精簡(jiǎn)優(yōu)化內(nèi)容，聚焦物理思維建構(gòu)，層級(jí)設(shè)計(jì)滿足個(gè)性化發(fā)展需求，技術(shù)融合拓展實(shí)驗(yàn)形式邊界等，形成了一套系統(tǒng)完整的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略體系，這些策略既立足于當(dāng)前教育改革的實(shí)際需要，又指向未來(lái)科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo).未來(lái)，教師應(yīng)不斷反思和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生在實(shí)踐中探索、在創(chuàng)新中成長(zhǎng)，推動(dòng)高中物理教學(xué)質(zhì)量的整體提升，為培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)的新時(shí)代人才奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).

【本文系2024年廣東省中小學(xué)教師數(shù)字素養(yǎng)提升工程專項(xiàng)科研課題“智能手機(jī)在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究\"（課題編號(hào)：GDSZSYKT2024158）的階段性研究成果】

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