張強(qiáng)

【摘要】實(shí)驗(yàn)教學(xué)為學(xué)生提供動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，為學(xué)生的知識(shí)獲取提供直接經(jīng)驗(yàn)，在新課改背景下成為高中物理教學(xué)的重要方式.近年來(lái)，在教育均衡發(fā)展的大背景下，農(nóng)村的教育教學(xué)也進(jìn)行了深入改革，實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)始在農(nóng)村高中物理教學(xué)中得以展開(kāi).本文從農(nóng)村高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀出發(fā)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織方法進(jìn)行探究，以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，帶動(dòng)農(nóng)村高中物理教學(xué)質(zhì)量的提升.

【關(guān)鍵詞】高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；方法探究

農(nóng)村地區(qū)由于缺乏教育基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的推進(jìn)一直以來(lái)都是一個(gè)難點(diǎn).缺乏所需要的實(shí)驗(yàn)器材，只能由教師一人作演示使用，因而即使素質(zhì)教育理念在農(nóng)村地區(qū)已經(jīng)有所發(fā)展，教育者對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度也有所提高，但是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的推進(jìn)仍然十分困難.隨著教育投入向農(nóng)村地區(qū)的傾斜，農(nóng)村也逐漸具有了開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ).因而，現(xiàn)階段農(nóng)村實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)一步提升的關(guān)鍵在于如何結(jié)合農(nóng)村的教育實(shí)際來(lái)探索出更加適合農(nóng)村地區(qū)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式.

1 高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀分析

杜威的“從做中學(xué)”理念是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心，旨在讓學(xué)生在真正動(dòng)手實(shí)踐的過(guò)程中掌握物理知識(shí)，并產(chǎn)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，實(shí)現(xiàn)動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力等的發(fā)展.雖然現(xiàn)階段多數(shù)農(nóng)村地區(qū)也有了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)，但是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際效果仍然不夠理想.歸根結(jié)底，實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為一種新型教學(xué)方式，依然是在傳統(tǒng)教育理念的統(tǒng)攝下，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中仍然只能夠像一個(gè)“提線木偶”一樣聽(tīng)從教師的安排，因而也就削弱了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際作用.

農(nóng)村地區(qū)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常是安排在本節(jié)知識(shí)學(xué)完之后，并且在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前，教師通常會(huì)為學(xué)生發(fā)放實(shí)驗(yàn)單，上面會(huì)有詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)流程，包括每一步該如何操作，該使用何種實(shí)驗(yàn)器材等.在這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生仍然是按部就班地按照教師的指導(dǎo)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，本質(zhì)上還是教師完全控制的教學(xué)模式.在這種教學(xué)模式下，學(xué)生沒(méi)有發(fā)揮的空間，也就無(wú)從實(shí)現(xiàn)綜合能力、創(chuàng)新能力的發(fā)展，甚至其增加教學(xué)趣味性的作用隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)次數(shù)的增多也在逐漸減弱.

2 高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織方法

2.1 遵循實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一般原則

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為一種新型教學(xué)方式，在具有開(kāi)放性、靈活性的同時(shí)，也要遵循一些原則，才能保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際效果.

其一是科學(xué)性原則，即保證實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論是正確無(wú)誤的，才能夠?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極影響.

例如 教師可以讓學(xué)生在動(dòng)手操作之前，先結(jié)合自己的所學(xué)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，之后再將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上交給教師來(lái)查驗(yàn)，由教師來(lái)進(jìn)行指導(dǎo)修正.高中生雖然已經(jīng)有了物理基礎(chǔ)，但是實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往是針對(duì)新知識(shí)的，學(xué)生的理解不夠深刻，如果讓學(xué)生來(lái)主導(dǎo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，就有可能因?yàn)閷W(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備不足而造成實(shí)驗(yàn)的錯(cuò)誤，不僅不會(huì)幫助學(xué)生獲取物理知識(shí)，甚至還會(huì)威脅學(xué)生的生命安全.因而讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前先完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并由教師指導(dǎo)修正，就能夠確保實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，既充分尊重了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體地位，也避免了學(xué)生因?yàn)橹R(shí)儲(chǔ)備不足而造成實(shí)驗(yàn)失誤問(wèn)題的出現(xiàn).

其二是直觀性原則，即所選擇的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃寣W(xué)生切身體驗(yàn).高中階段很多物理實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象都不夠明顯，學(xué)生很難觀察得到，這樣的實(shí)驗(yàn)就沒(méi)有多大的效果.

例如 必修一中“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)生進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)就能夠找到自己所需要的數(shù)據(jù)，之后再結(jié)合自己的所學(xué)知識(shí)對(duì)小車(chē)的速度進(jìn)行計(jì)算即可.這樣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生可以直接用自己的眼睛來(lái)觀察，可以直接用自己的手來(lái)觸摸、操作等，符合直觀性的特點(diǎn).

其三是趣味性原則，即要確保實(shí)驗(yàn)形式多樣、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象神奇、實(shí)驗(yàn)過(guò)程有趣.近年來(lái)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在農(nóng)村高中物理教學(xué)中的開(kāi)展已經(jīng)比較頻繁，學(xué)生的新鮮勁已經(jīng)過(guò)去，因而教師就要從實(shí)驗(yàn)本身下功夫，多選擇一些比較有趣的實(shí)驗(yàn)來(lái)組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的參與度，也能夠起到提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的作用.

2.2 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要類(lèi)型

2.2.1 測(cè)量型實(shí)驗(yàn)

測(cè)量型實(shí)驗(yàn)相對(duì)來(lái)說(shuō)難度最小，學(xué)生能夠使用一些工具對(duì)某項(xiàng)物體進(jìn)行測(cè)量，有利于學(xué)生形成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度.

例如 必修三中第十一章中的實(shí)驗(yàn)“導(dǎo)體電阻率的測(cè)量”就是典型的測(cè)量型實(shí)驗(yàn).在本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要先向?qū)W生介紹各種測(cè)量工具，讓學(xué)生了解測(cè)量工具的結(jié)構(gòu)、作用以及使用方法、原理.本環(huán)節(jié)已經(jīng)屬于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，因而在執(zhí)教過(guò)程中教師不能采用單純的講授法，而是要堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原則，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體.

教師可以先為學(xué)生提供三種不同的測(cè)量工具，并逐一對(duì)測(cè)量工具進(jìn)行講解.在對(duì)測(cè)量工具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行講述時(shí)，學(xué)生需要結(jié)合教師的講授在測(cè)量工具中找到相應(yīng)的位置.在對(duì)測(cè)量工具的使用方法進(jìn)行講授時(shí)，學(xué)生要跟著教師的提示來(lái)一步步使用工具進(jìn)行測(cè)量.第一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生了解各種測(cè)量工具的使用方法、原理等相關(guān)信息，能夠提升學(xué)生的動(dòng)手能力，為學(xué)生后續(xù)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行創(chuàng)造條件.

接著，在“金屬絲電阻率的測(cè)量”實(shí)驗(yàn)中，教師要先向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康?除了最后要測(cè)量金屬的電阻率之外，學(xué)生還需要掌握螺旋測(cè)微器以及游標(biāo)卡尺的使用方法，還要學(xué)會(huì)使用電流表、電壓表、伏安法來(lái)測(cè)量電阻的方法.

在明確本次實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹?，教師就可以向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)原理.本實(shí)驗(yàn)相對(duì)來(lái)說(shuō)有一定的難度，如果不給學(xué)生介紹實(shí)驗(yàn)原理，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)就可能出現(xiàn)差錯(cuò).為此，由教師來(lái)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)原理，提前幫助學(xué)生解答一些思維誤區(qū)，能夠減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的可能性，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科學(xué)性.緊接著，教師要為學(xué)生逐一展示本次實(shí)驗(yàn)所需要使用的實(shí)驗(yàn)器材，包括螺旋測(cè)微器、毫米刻度尺、電壓表、電流表、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等.

以上都屬于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的準(zhǔn)備工作，接下來(lái)才是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)，即實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì).為了凸顯生本教育理念，教師要給學(xué)生留出充分的時(shí)間來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).如，教師可以讓學(xué)生以小組為單位結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)器材等來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程.經(jīng)過(guò)小組討論出來(lái)的實(shí)驗(yàn)步驟能夠凝聚學(xué)生集體的力量，相較于學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)，出錯(cuò)的可能性更小.到了時(shí)間之后，教師可以讓每個(gè)小組派出一位代表來(lái)說(shuō)明本組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，由教師以及其他小組來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)調(diào)整.這一步綜合應(yīng)用了教師評(píng)價(jià)與學(xué)生評(píng)價(jià)兩種形式，幫助學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行了調(diào)整.

在實(shí)驗(yàn)步驟都調(diào)整完善之后，學(xué)生就可以以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)測(cè)量直徑、連接電路、測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度、求解電阻、整理器材的步驟之后，本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)就已經(jīng)基本完成了.最后，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，讓學(xué)生回顧實(shí)驗(yàn)過(guò)程，從中掌握一些基本的實(shí)驗(yàn)方法，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng).

2.2.2 觀察型實(shí)驗(yàn)

觀察型實(shí)驗(yàn)就是對(duì)物質(zhì)的外觀、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、變化等進(jìn)行觀察，能夠幫助學(xué)生獲得直接的感性認(rèn)識(shí)，能夠讓學(xué)生在觀察過(guò)程中總結(jié)出一般事物的規(guī)律，有利于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力.

例如 必修二中的“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”就需要學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程，從中總結(jié)出機(jī)械能守恒這一客觀規(guī)律.如教材中的參考案例一就是對(duì)自由下落物體的機(jī)械能進(jìn)行探究，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生觀察重物在兩點(diǎn)間動(dòng)能以及重力勢(shì)能的變化，通過(guò)對(duì)這一現(xiàn)象的觀察，學(xué)生才能夠驗(yàn)證機(jī)械能是否是守恒的.在這樣的觀察型實(shí)驗(yàn)中，實(shí)際上是由特例到一般的過(guò)程，學(xué)生需要從這些現(xiàn)象中來(lái)總結(jié)機(jī)械能守恒定律，這正是觀察型實(shí)驗(yàn)的一般特點(diǎn).

2.2.3 探索型實(shí)驗(yàn)

探索型實(shí)驗(yàn)是難度最大的實(shí)驗(yàn)類(lèi)型，需要學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩?lái)借助實(shí)驗(yàn)進(jìn)行自主探究，還要在探究之后對(duì)規(guī)律進(jìn)行歸納總結(jié)，是培育學(xué)生創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力的重要載體.

探索型實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中出現(xiàn)的次數(shù)很多，如必修一中“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，必修二中“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”等屬于探索型的實(shí)驗(yàn)類(lèi)型.這類(lèi)實(shí)驗(yàn)都需要學(xué)生先結(jié)合自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)設(shè).在本次實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要采取控制變量法，在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，需要保證物體質(zhì)量是不變的，在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，需要保證物體所受的力相同.保證物體質(zhì)量不變比較容易，但是如何才能讓物體在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所受的力是相同的呢？這就需要學(xué)生結(jié)合以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行探究.

此外，為了直觀清晰地表達(dá)加速度與力、質(zhì)量間的關(guān)系，學(xué)生還需要對(duì)數(shù)據(jù)的處理方式進(jìn)行探究.多數(shù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄一般都是在表格中，但是本次實(shí)驗(yàn)仍然將數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單地記錄在表格中無(wú)法直觀呈現(xiàn)三者之間的關(guān)系.因而，本次實(shí)驗(yàn)還需要學(xué)生掌握利用圖像來(lái)處理數(shù)據(jù)的方法，學(xué)生需要合理安排圖像中橫縱坐標(biāo)所表達(dá)的含義，之后再將實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)繪制在表格中，觀察加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系.本次實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生探究的內(nèi)容很多，對(duì)學(xué)生各項(xiàng)能力的考查也十分深入，能夠從多方面來(lái)提高學(xué)生的綜合能力，有利于學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培育.

2.3 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)流程

2.3.1 確定課題

受傳統(tǒng)教育觀念的影響，農(nóng)村地區(qū)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往是按照教材中的實(shí)驗(yàn)流程直接進(jìn)行的，缺乏必備的教材分析與學(xué)情分析等，這是限制實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的主要原因.針對(duì)這一問(wèn)題，教師必須優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)流程，以保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際效果.本部分以必修三中第十二章中的實(shí)驗(yàn)“電池電動(dòng)勢(shì)能和內(nèi)阻的測(cè)量”為例.

實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是圍繞一個(gè)課題展開(kāi)的，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是實(shí)驗(yàn)的名稱(chēng).實(shí)驗(yàn)課題的確立需要經(jīng)過(guò)教學(xué)內(nèi)容分析與學(xué)情分析兩個(gè)步驟.

該實(shí)驗(yàn)位于“電能 能量守恒定律”一章中，新課標(biāo)多個(gè)方面的要求都與本章的教學(xué)存在重合之處.比如，理解閉合電路歐姆定律，學(xué)會(huì)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，這些都是最為基本的.此外，在“能源與可持續(xù)發(fā)展”一欄目中，學(xué)生還需要了解能量間的相互轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)環(huán)境污染的危害，了解有哪些方式可以達(dá)到節(jié)能的效果.因而本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)需要從電路部分以及能源部分兩個(gè)角度來(lái)進(jìn)行.

現(xiàn)階段高中物理所使用的是新教材，與舊教材相比，新教材中的章節(jié)更少，但是卻能夠?qū)?yīng)舊教材中的很多知識(shí).比如，第一節(jié)中“電路中的能量轉(zhuǎn)化”對(duì)應(yīng)著舊教材中的“焦耳定律”，第二節(jié)“閉合電路的歐姆定律”則對(duì)應(yīng)舊教材中的“電動(dòng)勢(shì)”“歐姆定律”“閉合電路的歐姆定律”以及“多用電表的原理”.對(duì)新教材中這些變化進(jìn)行分析，不難發(fā)現(xiàn)其滿足了新課標(biāo)對(duì)能量學(xué)習(xí)的綱領(lǐng)性要求，也凸顯了核心素養(yǎng)中的能量觀.對(duì)此，實(shí)驗(yàn)課題的確定可以結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，沿用教材中的實(shí)驗(yàn)名稱(chēng).

2.3.2 確定教學(xué)目標(biāo)

結(jié)合本實(shí)驗(yàn)在教材中所處位置，以及新課標(biāo)的要求，可以將實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)確定為掌握使用電壓表以及電流表測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)以及內(nèi)阻的方法，并且學(xué)會(huì)使用圖像法來(lái)求解電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.

2.3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的進(jìn)行還是需要學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，教師可以先為學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)原理，之后再引導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì).比如，教師可以為學(xué)生講解伏安法、伏阻法和安阻法三種方式，讓學(xué)生來(lái)自由選擇一種方式來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì).

2.3.4 實(shí)驗(yàn)反思總結(jié)

教師要引導(dǎo)學(xué)生撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括姓名、班級(jí)這些基本信息，還有實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等.

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高中物理教學(xué)的重要方式，在新課改背景下已經(jīng)成為提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)不容忽視的手段.在教育高質(zhì)量發(fā)展的背景下，教師要從農(nóng)村地區(qū)的教學(xué)實(shí)際出發(fā)，探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科學(xué)方式，以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)物理素養(yǎng)的提高.

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