符瑞斌

【摘要】物理是以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，高中學(xué)生學(xué)習(xí)物理感覺難度大，理解困難，與學(xué)生在學(xué)校的學(xué)習(xí)不重視實驗有一定的關(guān)系。教師應(yīng)用好實驗教學(xué)資源，像科學(xué)家一樣對待科學(xué)，優(yōu)化學(xué)習(xí)物理的過程，幫助學(xué)生學(xué)好物理，愛學(xué)物理。

【關(guān)鍵詞】高中物理；實驗教學(xué)；科學(xué)思維；實驗素養(yǎng)

有人認(rèn)為只要大量刷題，就能提高分?jǐn)?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(xué)效率，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的有效方法正是加強物理實驗教學(xué)，筆者用課堂教學(xué)案例闡述如何利用物理實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)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(xué)習(xí)中的重要性

1.學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)精神，增強學(xué)習(xí)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(xué)家的探究實驗有著密切關(guān)系，他們在平時生活、生產(chǎn)和科學(xué)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(xué)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(xué)習(xí)物理知識時必備的品質(zhì)，了解物理學(xué)發(fā)展歷史，理解科學(xué)家的研究方法、思維過程，也是學(xué)習(xí)物理的重要途徑?？梢姡瑢W(xué)習(xí)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(xué)習(xí)，不能產(chǎn)生濃厚學(xué)習(xí)興趣，缺乏學(xué)習(xí)動力，也難以掌握思維方法，不能學(xué)以致用，當(dāng)然就感到學(xué)習(xí)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(xué)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(guān)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(xué)思維，物理學(xué)科素養(yǎng)得到提高。其課堂學(xué)習(xí)也會更積極主動，交流討論成為常態(tài)，并學(xué)會舉一反三，讓學(xué)習(xí)事半功倍。

2.有利于邏輯思維的培養(yǎng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

不少厭學(xué)的學(xué)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(xué)生無法理解透徹。因此教師必須重視實驗教學(xué)，讓學(xué)生喜歡物理實驗，喜歡學(xué)習(xí)。

通過實驗教學(xué)讓學(xué)生喜歡上物理之后，再引導(dǎo)學(xué)生帶著問題設(shè)計實驗，逐漸訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維縝密性，了解實驗探究科學(xué)奧秘的過程與方法，即了解實驗?zāi)康?，懂得選擇實驗儀器，理解實驗原理，會設(shè)計實驗步驟，并在實驗中想方設(shè)法減小誤差，應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理數(shù)據(jù)得到實驗結(jié)論。實驗過程可以幫助學(xué)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(xué)習(xí)更具邏輯性，能幫助學(xué)生實現(xiàn)物理知識的遷移與靈活應(yīng)用。

實驗教學(xué)是多樣化教學(xué)的重要方式之一，教、學(xué)、評是一個整體，學(xué)生在平時學(xué)習(xí)物理知識過程中，如果都是教師講、學(xué)生聽，教學(xué)方式太單一，太枯燥，天天死記硬背，學(xué)生怎么會有興趣學(xué)習(xí)？這種學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)過程變得更加有趣了，學(xué)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(xué)習(xí)重心、平衡、振動等物理內(nèi)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(xué)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(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，學(xué)生也能樹立起學(xué)習(xí)物理知識的信心。

3.幫助學(xué)生抓住物理學(xué)習(xí)的主線

由于物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，重要的概念和規(guī)律大都與實驗相關(guān)，若平時重視實驗的學(xué)習(xí)，就會把握物理學(xué)習(xí)的重點，達(dá)到良好的學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)方式，學(xué)生能夠更好地理解物理知識中的難點以及重點內(nèi)容，并能對重點以及難點知識進(jìn)行針對性練習(xí)，實現(xiàn)對難點內(nèi)容的掌握。

例如學(xué)習(xí)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(jìn)行的。方案一，利用運動學(xué)的位移公式，通過比較兩個不同質(zhì)量的滑塊在相同時間內(nèi)的位移，得到兩個滑塊的加速度之間的關(guān)系；方案二，利用打點計時器記錄小車在不同時間內(nèi)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(dǎo)軌、傳感器等儀器也能設(shè)計實驗，為學(xué)生的學(xué)習(xí)打開了思路。

利用實驗突破學(xué)生的學(xué)習(xí)難點。如關(guān)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(jìn)行仔細(xì)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(yīng)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(xué)中提高學(xué)生思維能力的策略

1.引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計合理實驗步驟，培養(yǎng)邏輯思維能力

實驗步驟的設(shè)計應(yīng)采用整體思維，實驗的各步驟之間應(yīng)存在關(guān)聯(lián)性。在物理實驗課中，學(xué)生理論聯(lián)系實際，學(xué)以致用，驗證所學(xué)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(xué)生思考、操作，教師沒必要講解，學(xué)生親自做實驗，學(xué)生經(jīng)過實驗、思考，經(jīng)歷體驗性學(xué)習(xí)，對所學(xué)知識才會印象深刻。這樣能幫助學(xué)生培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、思考問題的習(xí)慣，通過動手實踐掌握最基礎(chǔ)的高中物理知識，為今后學(xué)習(xí)物理打下堅實的基礎(chǔ)。

先思考清楚再觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗結(jié)果，處理實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論。這是實驗課的基本要求。又如學(xué)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(nèi)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(xué)生將平時所學(xué)習(xí)到的物理知識與物理實驗有機(jī)融合起來，單擺實驗要在豎直平面內(nèi)完成擺動，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灴梢院芎玫嘏囵B(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度。

另外本實驗中可引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)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(shè)計測量一頁紙張的厚度的實驗，怎么做到誤差?。客ㄟ^本實驗的學(xué)以致用學(xué)生實現(xiàn)了對物理知識的有效運用、整合，學(xué)生感悟到測量微小量可以應(yīng)用累計法以達(dá)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(xué)中發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)敢于質(zhì)疑的科學(xué)精神

實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)和科學(xué)態(tài)度方面有不可替代的作用。在重視學(xué)習(xí)教材的同時敢于挑戰(zhàn)權(quán)威，質(zhì)疑教材。

例如課本“單擺”這節(jié)內(nèi)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(jìn)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(jìn)行實驗，可見挖掘?qū)嶒灥慕逃齼r值十分必要。

將習(xí)題與實驗比較之后對某道高考題也應(yīng)提出質(zhì)疑：速度圖像顯示，汽車勻加速運動4小時，速度達(dá)到60km/h。若學(xué)生能思考：這在實際生活中存在嗎？讓學(xué)生在敢于質(zhì)疑，積極思考中提升探究能力。久而久之，學(xué)生會形成用實驗研究的習(xí)慣進(jìn)行自主實驗，提升學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。此外，在這一過程中，學(xué)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(xué)生積累物理學(xué)習(xí)經(jīng)驗。例如進(jìn)行“伏安法測電阻”的實驗之后，學(xué)生能更好地理解物理模型與進(jìn)行誤差分析。可見通過實驗學(xué)習(xí)物理，可以很好促進(jìn)學(xué)生對高中物理理論知識的學(xué)習(xí)，有利于難點知識的突破。

3.實驗教學(xué)中教授科學(xué)研究方法，培養(yǎng)科學(xué)探究能力

提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，需要教師對教材進(jìn)行再創(chuàng)造。如學(xué)習(xí)“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(nèi)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(jié)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(jié)論，在實驗過程中體現(xiàn)科學(xué)研究的方法，學(xué)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(xué)生思維能力，舉一反三的例子。

課本中有制作“反應(yīng)時間測量尺”的習(xí)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(xué)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(guān)系”時，不是讓學(xué)生對照教師給出的步驟按部就班進(jìn)行實驗，而是要科學(xué)設(shè)計思考問題：實驗時為什么把長木板設(shè)置成斜面進(jìn)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(zhì)量，需要重新“平衡摩擦力”嗎？這些問題通過實驗的探究讓學(xué)生比較容易理解。另外，在學(xué)習(xí)“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(xué)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(guān)的練習(xí)題進(jìn)行了鋪墊。

綜上所述，堅持有意義的物理實驗教學(xué)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(xué)過程中，教師設(shè)計因人施教的多樣化教學(xué)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(xué)生實驗和課外實驗，認(rèn)真?zhèn)浜脤嶒炚n，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需要，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會物理，會學(xué)物理。讓物理實驗優(yōu)化課堂設(shè)計，通過實驗過程讓學(xué)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(xué)，創(chuàng)設(shè)“老師教得不累、有成就，學(xué)生學(xué)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(xué)效果，形成“友愛、歡笑、學(xué)習(xí)”的新時代師生關(guān)系。

【參考文獻(xiàn)】

[1]房超平.思維第一，全面提升學(xué)習(xí)力[M].北京：教育科學(xué)出版社，2018.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[3]中華人民共和國教育部.中國高考評價體系[M].北京：人民教育出版社，2019.

[4]李春密.核心素養(yǎng)導(dǎo)向的高中物理教學(xué)設(shè)計[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2019.

[5]劉俊.運用創(chuàng)新實驗，提高高中物理復(fù)習(xí)質(zhì)量[J].數(shù)理天地（高中），2022（06）.