金加團(tuán)　楊雪明

物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的一個(gè)重要部分.《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》明確把“物理課程應(yīng)致力于學(xué)生物理素養(yǎng)的形成與發(fā)展”放到了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要位置.只有通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所學(xué)的理論知識(shí).才能夠讓學(xué)生真正理解所學(xué)知識(shí)的實(shí)際意義，能夠幫助學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)有更透徹的理解，從而更有效地提高成績(jī).但是，部分高中物理教育工作者應(yīng)試教育思維根深蒂固，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)被嚴(yán)重忽視，成為高中物理教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié).由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)被忽視，導(dǎo)致了理論與實(shí)踐脫節(jié)嚴(yán)重，學(xué)生不能夠?qū)⒗碚撝R(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，對(duì)成績(jī)的提高與學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)帶來(lái)負(fù)面影響.

高中物理學(xué)科的核心素養(yǎng)包括：物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，加強(qiáng)和改革高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既符合物理作為一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科特征，又是高中學(xué)生物理核心素養(yǎng)形成的主要途徑.本文針對(duì)目前高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，闡述了高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性與意義，分析了目前高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問(wèn)題，并給出了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要突出時(shí)代性與先進(jìn)性，以學(xué)生為主體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，以及如何培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革建議.經(jīng)過(guò)幾年實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新與實(shí)踐，總結(jié)了所取得的主要經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐成效，供同行交流、指正！

1主要經(jīng)驗(yàn)

1.1培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的興趣

物理的教學(xué)始終離不開(kāi)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是激發(fā)學(xué)生探索自然、理解自然的興趣與熱情的催化劑，親手操作是培養(yǎng)學(xué)生物理技能和實(shí)踐能力的最佳途徑；此外親身的實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷能讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程、了解科學(xué)研究的方法，有助于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).

1.1.1在自主課堂上設(shè)計(jì)相關(guān)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)引入課題

在引入新課時(shí)，我們教師會(huì)選擇一些有趣、新奇和使學(xué)生感到意外的創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)，由創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)引入課題，激發(fā)學(xué)生探究欲望.比如：抓百元大鈔引入自由落體，將一百元的人民幣折成紙團(tuán)從一定高度自由下落，讓一位學(xué)生在下面用兩只手指來(lái)抓住，提高課堂趣味性；“巧勁拉書(shū)”突破超重失重規(guī)律教學(xué)，首先將兩本的物理書(shū)一頁(yè)一頁(yè)的疊在一起，叫兩個(gè)力氣大的男生將用力把書(shū)拉開(kāi)，他們不管怎樣使勁都無(wú)法將兩本書(shū)分開(kāi).再叫一個(gè)女生，偷偷告訴她秘籍，要求她把書(shū)從較低的地方輕輕上拋，等書(shū)到最高點(diǎn)時(shí)，兩只手分別抓住兩本書(shū)的邊緣將他們分開(kāi)了，這就是利用了完全失重的原理.這些創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)具有真實(shí)、形象、生動(dòng)的特點(diǎn)，對(duì)中學(xué)生有很強(qiáng)的吸引力，極易喚起他們的興趣，創(chuàng)造愉悅的物理學(xué)習(xí)環(huán)境，以激發(fā)學(xué)生的求知欲望.

1.1.2在自主課堂上，注重學(xué)生徒手做分組“小”實(shí)驗(yàn)

這些實(shí)驗(yàn)基本不需其他實(shí)驗(yàn)器材，主要利用雙手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如將雙手的食指肚正對(duì)接觸并用力擠壓來(lái)說(shuō)明“作用力與反作用力大小相等，方向相反、作用在一條直線上”；或用五指并攏來(lái)觀察遠(yuǎn)處日光燈光線的衍射現(xiàn)象.通過(guò)這些簡(jiǎn)單的“小”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生即加深了對(duì)物理知識(shí)的理解，又體會(huì)了做實(shí)驗(yàn)探究的樂(lè)趣.

1.1.3開(kāi)設(shè)《玩具中的物理》選修課，拓展學(xué)生視野

這門(mén)選修課從物理學(xué)角度介紹了從傳統(tǒng)玩具與現(xiàn)代玩具的設(shè)計(jì)原理，涵蓋高中物理的力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)的各個(gè)部分.比如不倒翁的原理，從力矩角度解釋不倒本質(zhì)；飛機(jī)和風(fēng)箏的原理，從流體力學(xué)角度闡明了尾翼設(shè)計(jì)的重要性.使用玩具進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，充分挖掘玩具的物理特點(diǎn)及刺激功能，對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和學(xué)生探索、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)可產(chǎn)生獨(dú)特的教育功能，可起到使用現(xiàn)成實(shí)驗(yàn)儀器所起不到的獨(dú)特作用.

1.1.4定期舉行趣味性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)大賽

大賽讓學(xué)生經(jīng)歷“提出問(wèn)題——猜想假設(shè)——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)——實(shí)踐實(shí)驗(yàn)——分析評(píng)估——交流總結(jié)”的探究過(guò)程，如“水火箭的制作與發(fā)射比賽”“雞蛋撞地球比賽”“紙橋承重比賽”等.進(jìn)一步培養(yǎng)了動(dòng)手、歸納、交流的能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，同時(shí)也體驗(yàn)到科學(xué)探究的喜悅，加深了對(duì)物理規(guī)律的理解和信任，領(lǐng)悟到一定的科學(xué)思想和精神，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的全面養(yǎng)成.

1.2提高自身修養(yǎng)，提高實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力，傳播實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念

作為教學(xué)活動(dòng)的主導(dǎo)者，教師首先要對(duì)實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的重要性有足夠的認(rèn)識(shí)，其次要充分利用教材中已有的實(shí)驗(yàn)資源，并能夠根據(jù)教學(xué)實(shí)際設(shè)計(jì)一些創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì).物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，是教師秉承新課程標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放性理念，由課程的復(fù)制者走向課程的創(chuàng)造者的有效嘗試.它可以有效促進(jìn)學(xué)生自主、富有個(gè)性地學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生的科學(xué)探究能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)大有裨益.

1.3創(chuàng)設(shè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)大廳、操作性實(shí)驗(yàn)室和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室

1.3.1大廳實(shí)驗(yàn)

在學(xué)校大廳走道制作一系列展板，向?qū)W生介紹物理學(xué)最為經(jīng)典的、最為前沿的實(shí)驗(yàn)，在大廳里擺放能讓學(xué)生直接動(dòng)手操作的儀器.實(shí)驗(yàn)裝置可以激發(fā)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手操作理解實(shí)驗(yàn)的方法和原理，引領(lǐng)他們走進(jìn)物理世界.

1.3.2操作性實(shí)驗(yàn)

操作性實(shí)驗(yàn)設(shè)立于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室內(nèi).設(shè)立這些實(shí)驗(yàn)的目的，主要是進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的興趣，引發(fā)學(xué)生的思考，培養(yǎng)學(xué)生的物理思想，初步形成一定的科學(xué)意識(shí)和素養(yǎng).

有些實(shí)驗(yàn)，學(xué)生無(wú)法通過(guò)自己的思考和簡(jiǎn)單的閱讀或自學(xué)去理解其原理和內(nèi)在的物理概念，而學(xué)生觀察到了某種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后又有迫切需要解開(kāi)這些謎團(tuán)的意愿，我們就轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)室中，在老師的帶領(lǐng)幫助下解開(kāi)這些謎團(tuán).有些演示實(shí)驗(yàn)無(wú)法在大廳放置，我們將這些實(shí)驗(yàn)放在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，一方面老師可以現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，另一方面對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的保護(hù)也比較好.還有一部分針對(duì)參加物理競(jìng)賽的學(xué)生開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)，我們也將它設(shè)立在操作實(shí)驗(yàn)室內(nèi).

1.3.3開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)

這是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建的重點(diǎn)，真正能夠鍛煉學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的方式，只有通過(guò)自己的動(dòng)手體驗(yàn)和感悟才能做到.

我們創(chuàng)建創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的目的主要是要培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題質(zhì)疑能力、發(fā)散想象能力和遷移獨(dú)創(chuàng)能力.因此在設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方式的時(shí)候改變了以往僅僅服從于教材和教學(xué)需要的模式，而是以滿足學(xué)生的需求和促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展為宗旨的模式.傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)更注重的是對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟的要求，而對(duì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新、改造和再開(kāi)發(fā)支持不夠.傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)盡管有其成熟、經(jīng)典、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膬?yōu)勢(shì)，但是對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，顯得有些力不從心.

學(xué)生的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)主要依托學(xué)習(xí)包展開(kāi).在高中階段，主要有以下四個(gè)學(xué)習(xí)包：自由落體、太陽(yáng)能的利用、自動(dòng)控制和模塊機(jī)器人以及電磁波.除了要充分利用教材上的材料和內(nèi)容外，還要適當(dāng)?shù)募尤胝n外拓展部分.

2實(shí)踐成效

2.1一年一次的物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)大賽成為了學(xué)?？萍脊?jié)傳統(tǒng)的比賽項(xiàng)目

學(xué)生參與積極性高，探索科學(xué)知識(shí)的愿望強(qiáng)烈，在校園內(nèi)形成了良好的科技創(chuàng)作氛圍.

2.2創(chuàng)設(shè)了校園科技長(zhǎng)廊

向?qū)W生介紹物理最為經(jīng)典的、最為前沿的實(shí)驗(yàn).拓展學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生探索科技的欲望，提升了學(xué)校的影響力.

2.3建立了多個(gè)實(shí)驗(yàn)室

交通事故研究、拋體運(yùn)動(dòng)研究（豎直上拋、平拋、斜拋）、超重與失重、水波干涉、聲速的測(cè)量、逆風(fēng)行舟、翻身陀螺、飛機(jī)升力演示儀、傅科擺、陀螺儀、啄木鳥(niǎo)、凱爾特魔石、昆特管、比利時(shí)咖啡壺、多米諾骨牌、不會(huì)掉下來(lái)的圓環(huán)、耦合單擺、圓偏振駐波、動(dòng)量守恒演示儀、超聲霧化器、迷你鍋爐、太陽(yáng)能發(fā)電、卡文迪許扭秤等.

電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)室：安培力演示儀、電磁炮、赫茲諧振器、避雷針原理、光電效應(yīng)、雅各布天梯、靜電擺球、富蘭克林輪、磁懸浮演示儀、磁阻尼擺、磁阻尼管、溫差發(fā)電演示儀、自感現(xiàn)象演示儀、互感現(xiàn)象演示儀、電流秤、高壓輸電模型、光的偏振現(xiàn)象、全息照片、輝光放電、自動(dòng)控制電路、腳踏發(fā)電機(jī)、法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)、地磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流、沖擊電流計(jì).

2.4確立了開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的四個(gè)主要學(xué)習(xí)包

2.4.1自由落體

自由落體學(xué)習(xí)包的課內(nèi)任務(wù)主要是探究自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.而在此之外，我們還建立若干子課題，這些子課題包括驗(yàn)證型的和探究型的.驗(yàn)證型的例如：重力加速度的精確測(cè)量，重力加速度和緯度的關(guān)系等；探究型的例如：測(cè)人體反應(yīng)速度，對(duì)雨滴的下落的研究，重力加速度的測(cè)定方法等.

2.4.2太陽(yáng)能的利用與新能源的開(kāi)發(fā)

太陽(yáng)能的利用除了完成課內(nèi)任務(wù)以外，還聯(lián)系能量的轉(zhuǎn)化、新能源的開(kāi)發(fā)和利用等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行展開(kāi).

有關(guān)太陽(yáng)能的子課題有：建造太陽(yáng)能發(fā)電塔、提高太陽(yáng)能發(fā)電效率的方法、太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)及其發(fā)電效率等；有關(guān)新能源的子課題有：太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)斯特林熱機(jī)的研究、制作風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能照明、LED照明技術(shù)、聲音制冷等.

2.4.3自動(dòng)控制和模塊機(jī)器人

自動(dòng)控制在課內(nèi)部分比較簡(jiǎn)單，因此我們要求學(xué)生和創(chuàng)造發(fā)明課結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行一些較為復(fù)雜的邏輯電路的設(shè)計(jì)和制作，并且應(yīng)用這些邏輯電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制功能，能夠做出成品，應(yīng)用到教室或是家庭中.如防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、自動(dòng)感應(yīng)燈光系統(tǒng)、交通信號(hào)燈的自動(dòng)控制等.

模塊機(jī)器人即可利用樂(lè)高機(jī)器人參加機(jī)器人比賽，也可以獨(dú)立設(shè)計(jì)機(jī)器人，還可以把一個(gè)機(jī)器人進(jìn)行模塊化，每個(gè)小組設(shè)計(jì)一個(gè)模塊，最后組裝成為一個(gè)可以運(yùn)行的機(jī)器人，作為一個(gè)完整的項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行.這個(gè)項(xiàng)目的重點(diǎn)是小組統(tǒng)籌協(xié)作和通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能.

2.4.4電磁波

電磁波的常識(shí)和種類(lèi)是課內(nèi)所要求的，除此之外我們還可以進(jìn)行電磁波的測(cè)量、電磁波對(duì)生物的影響、無(wú)線通信技術(shù)（信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)）、天線的設(shè)計(jì)等課題的研究.還可以進(jìn)行輻射的研究，比如核輻射的測(cè)量、核輻射和電磁輻射的區(qū)別等等.

2.5形成了一套基于自主課堂的物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性設(shè)計(jì)的方法

如“找不足”列舉法、“談理想”列舉法和“知識(shí)交集法”來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新.“找不足”列舉法，顧名思義，就是列舉事物的缺點(diǎn)或不足之外，再針對(duì)性地提出解決方法和措施.其中，找到事物的缺點(diǎn)或不足之處是本方法應(yīng)用的重點(diǎn)；“談理想”列舉法，這是一種通過(guò)提出對(duì)事物的希望或理想，進(jìn)而探究解決方法和措施的創(chuàng)新技法，其應(yīng)用要點(diǎn)在于如何提出合理的希望或理想；“知識(shí)交集法”則是對(duì)相關(guān)聯(lián)的知識(shí)原理、實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì).

2.6促使科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成向基本核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化

主要表現(xiàn)在我們的學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力提高了，與他人的團(tuán)結(jié)協(xié)作、溝通討論能力加強(qiáng)了，學(xué)習(xí)態(tài)度更加端正了，思考問(wèn)題更加嚴(yán)謹(jǐn)了，做事的責(zé)任心也更強(qiáng)了.

3問(wèn)題思考

只有通過(guò)訓(xùn)練有素的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，才能使學(xué)生在獲取物理知識(shí)的同時(shí)，潛移默化地形成良好的科學(xué)素養(yǎng)，如：嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng). 同樣，只有加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，才能培養(yǎng)出具有較強(qiáng)動(dòng)手能力的學(xué)生，而這種能力正是日后成為合格勞動(dòng)者所必需的勞動(dòng)技能素質(zhì)的基礎(chǔ).中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要注重方法滲透，要注意階段性和層次性，由低到高有觀察法、實(shí)驗(yàn)法、控制變量法、推理法、類(lèi)比法、數(shù)學(xué)法、等效法、近似法、假設(shè)法、模型法等.教師要明白學(xué)生對(duì)思想方法的領(lǐng)悟是一種潛移默化的滲透過(guò)程，而不可把方法當(dāng)作知識(shí)向?qū)W生灌輸，其滲透過(guò)程是循序漸進(jìn)的、潛意識(shí)的，不同年級(jí)對(duì)同一方法的滲透是螺旋遞進(jìn)的不能一步到位.我國(guó)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究起步較晚， 開(kāi)放式教學(xué)方法的實(shí)施更無(wú)從談起， 目前， 多數(shù)高中物理實(shí)驗(yàn)還是普遍采用傳統(tǒng)式、灌輸式的教學(xué)方法， 尤其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用啟發(fā)式、引導(dǎo)式等教學(xué)方法相對(duì)較少.正因?yàn)槿绱耍?學(xué)生利用物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)客工作的人很少；在實(shí)驗(yàn)完畢后， 由學(xué)生自己利用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的學(xué)生更是寥寥無(wú)幾.進(jìn)一步來(lái)講， 利用數(shù)字物理實(shí)驗(yàn)室， 解決生產(chǎn)和生活中實(shí)際問(wèn)題的學(xué)生， 以及橫向拓寬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的學(xué)生就更少了.這一切都充分地說(shuō)明了學(xué)生的實(shí)際操作能力是非常有限的， 也暗示著目前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)還存在著許多方法上的問(wèn)題.

3.1物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與實(shí)踐是一門(mén)可以通過(guò)學(xué)科素養(yǎng)的落實(shí)轉(zhuǎn)為學(xué)生素質(zhì)的課程

雖然我們?cè)谶@門(mén)課程的教學(xué)上已經(jīng)取得一定的成果，但這是一門(mén)持續(xù)性的課程，我們依然要思考“物理能留給學(xué)生終身受用的東西是什么？”這個(gè)問(wèn)題，我們希望通過(guò)我們的努力，能培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成，讓學(xué)生成為全面發(fā)展的人，促進(jìn)核心素養(yǎng)教育的發(fā)展.

3.2在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)建伊始，還有許多不足和疏漏之處，很多問(wèn)題在創(chuàng)建的過(guò)程中逐步去發(fā)現(xiàn)和解決

學(xué)生探究開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，也是對(duì)我們創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的完善起到十分重要的作用.只有做好積累工作，逐步地將學(xué)習(xí)包擴(kuò)大，形成學(xué)生自己的學(xué)習(xí)包，這樣的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室才能不斷地自我完善和不斷地推陳出新，這才是名副其實(shí)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室.這些并不是完全由老師來(lái)完成，而是主要由學(xué)生來(lái)參與完在.也正是這樣，才能突出創(chuàng)新教學(xué)的思想，突出學(xué)生的主體作用.讓學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新與實(shí)踐中形成學(xué)科核心素養(yǎng)，成為全面發(fā)展的社會(huì)需要的人才.