高中物理教學培養學生實驗能力淺析

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【摘要】本文探述了高中物理教學過程中，如何培養學生物理實驗能力。解析高中物理實驗教學現存問題，如實驗教學比重低、學生動手能力落后等，從培養學生的學習興趣、實驗表述能力、觀察能力、動手操作能力、思維能力、科學方法應用能力、創新能力、合作能力等角度，列舉高中物理實驗教學中，培養學生物理實驗能力的方法。期望本文能夠為廣大物理教學工作者帶來一定的參考作用。

【關鍵詞】核心素養；高中物理；教學；物理實驗

物理實驗能力是物理學科核心素養的基礎內容。在教學改革深入推進、素質教育全面開展的背景下，物理教師應加強訓練學生的實驗能力，立足于教學內容、教學目標，設計多元化的物理實驗，引導學生以分組合作形式，共享探究物理實驗，把握實驗要素、觀察實驗變化現象、總結實驗結果，得出結論，形成對物理知識深化理解，促使物理實驗能力的提升，進而能夠得心應手地應用物理定律解決生活中的問題，彰顯物理學科的寶貴價值。

一、高中物理實驗教學現存問題

（一）實驗教學比重過低

物理實驗是物理知識的承載體，是學生學習物理知識的基礎方法。但當前很多教師，受不合理教學觀念的影響，對實驗教學缺乏重視，開展實驗教學的意愿較差，在教學負擔較重時，往往會利用多媒體設備，以播放錄像的形式，代替實際的實驗教學，對于一些具有危險性的實驗，甚至會直接越過不講，這顯然會影響學生物理學習水平的成長，不宜于學生的長遠發展。

（二）學生動手能力落后

受應試教育的影響，當前很多學生對物理學科的學習都更側重于理論知識，對于常見的實驗習題，也僅是采取背記操作步驟、實驗現象的方式進行學習，參與物理實驗的積極性較低，動手操作能力發展滯后。在課程改革的號召下，顯然，上述問題為物理課堂帶來的困擾，已足以影響物理教學的順利進行。因此，教師亟需順應現代教育事業發展形勢，采取合適手段，加強對學生物理實驗能力的培養，促進學生物理核心素養的平衡發展。

（三）教師教學觀念傳統

物理課堂中，學生的實驗能力得不到成長的一個關鍵原因，是教師教學觀念的落后。當前，有很多教師，過于依賴以傳統教學模式進行教學，對一些涉及物理實驗的知識，往往僅會采取口頭教學的方式，以千篇一律的教學手段，將其傳授給學生，這必然會影響學生對物理實驗的學習興趣。此外，還有部分教師，在進行實驗教學時，過多應用教材設計好的物理實驗，很少設計創新性實驗，導致很多學生在未參與實驗時，就已從教輔資料中獲知了物理實驗的內容與結果，這顯然會使教學效果大打折扣。由此可見，在倡導教學創新的今天，教師亟需加強對物理實驗的創新設計，一方面調動學生對實驗的探究興趣，另一方面促使學生核心素養的發展。

二、例談高中物理教學對學生實驗能力的培養

廣義上來講，物理實驗能力包含一系列具體的素質、技能，如探究精神、實驗表述能力、實驗操作能力、觀察能力、思維能力等，此外，在實際的教學過程中，教師應重視激發學生的學習興趣，讓學生帶著更為濃厚的興趣，投入到對物理實驗的求索中，保證課堂教學效果。以下列舉幾點值得教師采用的策略：

（一）培養學生的學習興趣

學生參與物理實驗的興趣不足，嚴重影響物理實驗質量。從古至今，大多數物理學家，都是在好奇心的驅使下，對物理知識展開一遍又一遍的求索，最終得知了物理現象的真諦。因此，學生對物理實驗的興趣不足，也可解讀為學生對物理現象、物理實驗的過程與結果缺乏好奇心與求知欲。建議教師在教學時，采用生活化教學法，借助生活中特殊的物理現象，喚起學生對物理知識的求知欲，再引導學生帶著對物理知識的好奇心，編制實驗方案，完成實驗操作，體驗物理知識在腦海中建構而成的成就感。此外，借助物理學家的事例、真實的物理學史料來激勵學生也是不錯的選擇。物理學科史上的每一項重大突破，都是以實驗為基礎，因此，將物理學史中的實驗范例，與教材中的物理知識結合在一起進行教學，能夠調動學生的學習積極性，也能夠培養學生的科學態度，增強其對科學家的崇敬感，彰顯物理學科德育功能。以對“電磁感應規律”的教學為例，在課堂導入環節中，教師可應用多媒體技術，為學生展現與法拉第有關的資料，將法拉第花費十年時間探索電磁感應規律、經歷千百次實驗失敗，終于得到了理想的實驗結果的故事簡要介紹給學生，讓學生正視物理學習中遇到的困難，潛心探究物理實驗，不斷突破困難，獲得物理學習水平的提升。

（二）培養學生的實驗表述能力

實驗表述能力是實驗能力的基礎之一。物理語言是嚴謹的、規范的，當前很多學生，在物理課堂中，不懂得如何規范地使用物理語言描述物理現象，不僅導致教師難以準確了解學生的學情，久而久之也限制了學生自身的成長發展。由此可見，在物理實驗教學中，教師亟需為學生傳授一些正確的實驗表述方法，訓練學生的實驗表述技巧，引導學生發現物理知識的嚴謹美、規范美。例如，在教學“牛頓第二定律”的過程中，教師應在指導學生進行物理實驗的同時，引導學生思索如何從a與F成反比、a與m成反比，得出F=ma，如何用科學的語言，描述物理結論，促進學生物理探究能力的平衡發展。

（三）培養學生的觀察能力

對于一個完整的物理實驗而言，觀察實驗現象、實驗結果，是必備環節。例如，對“用雙縫干涉測光的波長”這一實驗的探究，就很考驗學生的觀察能力。在實驗過程中，學生應仔細觀察亮暗條紋的變化，在此基礎上，得出準確的實驗結論；再如，對“勻變速直線運動”這一實驗的研究，就需要學生盡可能手眼并用，在打點計時器打下的紙帶中，選取點跡最為清晰的一條，舍棄密集的點跡，從便于測量的部位，選取一個開始點O，之后隔5個點取一個計數點，分別記作A、B、C、D，最終得出S1、S2、S3。上述實驗中，實驗結果準確與否，與觀察能力息息相關。在實驗教學過程中，教師應不吝引導學生細致觀察，手眼并用，從實驗細節入手，全面把握實驗現象，形成對物理知識的深層次認知。

（四）培養學生的操作能力

操作能力是物理實驗能力的基礎。實驗教學過程中，教師應加強對學生操作能力的訓練，引導學生通過實驗操作，更好地探究物理現象，透過物理現象，更好地總結物理規律，真正提升學生的物理實驗能力。以對“物體變化與外力做功之間的關系”實驗的教學為例，教師可先引導學生，利用如下方法探究實驗：做功方面，以一根、兩根、三根橡皮筋，改變外力做功，其他條件不變，此為控制變量法。亦可引導學生從轉化法的角度，探究這一實驗，結合小滑塊在光滑曲面上上升的高度，探究動能的大小，將動能轉化為動力勢能來測量。此外，還可引導學生用驗證牛頓第二定律的實驗器材來操作，此時，外力做功為mgs，理想模型方法下，繩子拉力T≈mg。可利用打點計時器，求出兩個點之間的速度，即v1、v2，從而求出動能的變化。上述幾種不同的實驗方法，體現的物理思想是不同的，教師可引導學生以小組為單位，分別測驗上述幾種實驗方法，感受對不同物理實驗的具體操作，發展物理實驗能力。

（五）培養學生的思維能力

“思維能力”這一素養極其重要，在物理實驗教學中，更多體現為學生為檢驗某一猜想而編制實驗方案或進行實驗操作的思路。在實驗教學過程中，教師應加強對學生的思維訓練，鼓勵學生靈活、獨立地思考物理現象，啟迪學生的深層次思維，促進學生思維品質的發展。以對“驗證動量守恒”實驗的教學為例，實驗中，質量為m1與m2的小球將發生碰撞，碰前m1運動，m2靜止。依據動量守恒定律，可得m1v0=m2v2+m1v1，此時驗證速度問題，轉化為了驗證位移問題，即驗證m1OP=m1OM+m2ON是否成立。教師可帶領學生思索出現這種轉化的原因，學生依據實驗裝置（如圖1），不難分析出其中蘊藏的道理：小球飛離斜槽后做平拋運動，兩球下落速度相同，因此飛行時間也相同，可將m1v0=m2v2+m1v1轉化為m1v0t=m2v2t+m1v1t，時間t取小球下落時間，得v0t=OP，v1t=OM，v2t=ON，便得到了m1OP=m1OM+m2ON。顯然，學生對上述實驗現象的探究，分別用到了類比思維與簡化思維，物理實驗探究的繁瑣步驟得到了一定的簡化，學生的思維也得到了一定的啟迪，思維品質得到了發展。之后，教師可引導學生圍繞這一實驗，以假說—演繹—驗證的思路，總結實驗內容，發展學生的物理學習思維、鍛煉學生的核心素養。

（六）傳授學生科學方法

高中物理實驗教學過程中，教師應高度重視對學生良好實驗習慣的培養，不遺余力、不失時機地為學生傳授一些經典的物理實驗探究方法，提升學生的物理實驗學習效率，培養學生的科學探究素養。例如，實驗推理法就是極為典型的物理實驗研究方法，如帕斯卡實驗推理；理想化實驗方法屬于科學抽象方法，如伽利略理想實驗方法；分析綜合法也是典型的物理實驗研究方法，如牛頓就是在實驗基礎上，利用這一方法，得出了牛頓三定律。教師可在物理實驗演示教學中，培養學生對上述物理實驗方法的掌握。如對于“平拋運動”演示實驗，教師應引導學生思索，如何證明物體在豎直方向上做的是自由落體？重點應觀察哪些實驗細節？久而久之，學生的物理學習水平與物理實驗設計能力均能夠得到長足的發展。

（七）培養學生的合作能力

高中物理教學中，很多實驗都需要學生以小組合作形式完成。因此，培養學生的合作能力，也是培養學生物理實驗能力的重要一環。教師應著力挖掘物理實驗中考驗學生合作能力的元素。如對一個實驗裝置的設計，往往需要多名學生的共同參與；對電學實驗的實物連接，也需要多名學生進行合作，教師可引導學生進行組內分工：有的學生負責滑動變阻器，有的學生負責電源，有的學生負責用電器……各部分連接正確的情況下，學生就能夠較為成功地制作出整個實物裝置，之后就可以較為順利地完成整個實驗。對于一些發生速度較快的實驗現象，教師可引導學生以小組分工，決定由誰觀察實驗現象、由誰記錄實驗現象，讓小組中每一名學生都能夠參與物理實驗探究，在探究完畢后，也可坐在一起討論物理實驗，久而久之，學生的分工能力、合作能力與人際交往能力都會得到明顯的發展。

三、結束語

綜上所述，當前高中物理課堂中，學生的物理實驗能力發展得不容樂觀。為強化學生的物理實驗能力，教師應加強對實驗教學的改革，不斷汲取先進的教學方法，將各種別開生面、別出心裁的物理實驗一一呈現于學生面前，從啟迪學生的表述、觀察、思維、創新等一系列能力素養出發，潛移默化、循循善誘地發展學生的物理實驗能力，在實驗實踐中不斷提升，強化學生對物理現象的理解、對實驗細節的把握，促進學生核心素養的長遠發展。

【參考文獻】

[1]劉群豐.重視高中物理教學過程滲透培養物理實驗能力[A].2019年教學研究與教學寫作創新論壇成果集匯編（一）[C]，2019：364-366.

[2]郭慧慧.基于科學探究能力培養的高中物理實驗合作學習實踐研究[D].伊犁：伊犁師范大學，2019.

作者:楊年 單位:江蘇省通州灣中學