尤飛鵬

摘 要：高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ岢隽烁叩囊?，在教學(xué)中適度開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)資源顯得至關(guān)重要。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，闡述在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)資源的開(kāi)發(fā)和利用，以提高學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)；資源開(kāi)發(fā)；物理學(xué)科素養(yǎng)

高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）指出，實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)科的重要方式。物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解和獲得，對(duì)于提高學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)也有積極的意義。因此，適度開(kāi)發(fā)高中物理實(shí)驗(yàn)資源，開(kāi)展適合教學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，顯得至關(guān)重要。

1 高中物理實(shí)驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)的必要性

高中物理實(shí)驗(yàn)資源包括教材中的實(shí)驗(yàn)資源和一些有價(jià)值的課外資源。課外資源可以來(lái)自于對(duì)科技館和博物館的實(shí)地考察，對(duì)實(shí)驗(yàn)室儀器的充分利用，科技小實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，多媒體設(shè)備的使用等。若能合理地開(kāi)發(fā)和利用物理實(shí)驗(yàn)資源，它將能更好地服務(wù)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提供給學(xué)生更多動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。

長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)只局限于教材實(shí)驗(yàn)，而且教學(xué)模式過(guò)于單一，大多停留于教師的演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。由于教材實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和課時(shí)分配的局限，在教學(xué)中，學(xué)生常常被要求按規(guī)定的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行，且盡可能地得到與教材一致的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生根本沒(méi)有自己的想象空間，思想受到極大的約束?？梢?jiàn)，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不利于學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，更不能滿足有較強(qiáng)動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)探究能力的學(xué)生的需求，教學(xué)的質(zhì)量與效果將大打折扣。

隨著社會(huì)科技進(jìn)步，對(duì)學(xué)生能力的要求已進(jìn)入一個(gè)全新的階段。教師應(yīng)打破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念，呼應(yīng)新課標(biāo)要求，合理利用課外資源開(kāi)發(fā)新實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生有更多動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。

2 物理實(shí)驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)的研究與實(shí)踐

下面以本校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐來(lái)闡述物理實(shí)驗(yàn)資源可以從哪幾個(gè)方面進(jìn)行開(kāi)發(fā)與利用。

為培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力，提高學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)，本校以開(kāi)發(fā)與利用校內(nèi)實(shí)驗(yàn)資源為主，偶爾還組織學(xué)生參觀體驗(yàn)校外實(shí)驗(yàn)資源。

2.1 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)學(xué)生探究

伴隨著課程改的步伐，探究式教學(xué)也悄然融入了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。物理探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)提倡的是讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，選擇實(shí)驗(yàn)所需器材，小組討論實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集分析數(shù)據(jù)，討論總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，從而歸納出相關(guān)的物理概念與規(guī)律。鑒于此，我校開(kāi)放了部分的物理實(shí)驗(yàn)室，供學(xué)生進(jìn)行課外探究實(shí)驗(yàn)等。

本校的具體做法是，每天下午放學(xué)時(shí)間，開(kāi)放部分實(shí)驗(yàn)室，并安排教師進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。每間實(shí)驗(yàn)室櫥柜里排放著常用及應(yīng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究所需的器材，供學(xué)生自己選擇。實(shí)驗(yàn)室講臺(tái)桌上排放著一本實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的使用情況登記表，要求學(xué)生進(jìn)行使用登記。學(xué)生主要以小組為單位，進(jìn)行不同的探究小實(shí)驗(yàn)或課外小實(shí)驗(yàn)。 每隔一段時(shí)間，教師要求學(xué)生對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果要進(jìn)行階段性、總結(jié)性匯報(bào)。

開(kāi)放物理實(shí)驗(yàn)室，使物理實(shí)驗(yàn)由課內(nèi)拓展到課外，由封閉到開(kāi)放。同時(shí)使實(shí)驗(yàn)室的器材得以充分的利用。學(xué)生利用已有器材設(shè)計(jì)活動(dòng)進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，或結(jié)合利用廢舊材料及日常用品進(jìn)行課外實(shí)驗(yàn)，使自身所學(xué)的物理知識(shí)能學(xué)以致用，物理學(xué)知識(shí)與思維的碰撞得到充分的展示，動(dòng)手能力和“提出問(wèn)題，解決問(wèn)題” 等能力進(jìn)一步得到鍛煉。

2.2 開(kāi)展科技小實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐

物理科技小實(shí)驗(yàn)與生活息息相關(guān)，它把物理學(xué)知識(shí)很好地與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，有著趣味性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便、用時(shí)少等特點(diǎn)。學(xué)生在有限的課余時(shí)間，能夠較高效地完成，并掌握一定的實(shí)踐技能。

教師收集了“擺運(yùn)動(dòng)的觀察”、“全反射”、“地磁場(chǎng)發(fā)電”等科技小實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐操作。例如在“地磁場(chǎng)發(fā)電”小實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生設(shè)計(jì)了“轉(zhuǎn)門發(fā)電”即在教室門的四角釘上釘子，用漆包線繞制形成一個(gè)幾十匝的大線圈，線圈接上LED燈，當(dāng)學(xué)生開(kāi)和關(guān)教室門時(shí)，便可觀察到LED燈亮的現(xiàn)象。在這個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生明白了地磁場(chǎng)發(fā)電的原理并體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)成功的喜悅感。

開(kāi)展科技小實(shí)驗(yàn)，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也拓寬了他們的知識(shí)面，讓學(xué)生明白“物理來(lái)源于生活，生活處處是物理” 。

2.3 改進(jìn)課本實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新

課本實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中分為演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，探究性實(shí)驗(yàn)等，由于教學(xué)設(shè)備和教學(xué)時(shí)間的局限，很多實(shí)驗(yàn)都無(wú)法落實(shí)。因此，教師可以適當(dāng)?shù)貜钠鞑?，方法等角度去改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，使教材實(shí)驗(yàn)更易于操作，用時(shí)更短，對(duì)物理知識(shí)的滲透與獲得同樣地得到實(shí)現(xiàn)。

司南版《斜拋運(yùn)動(dòng)》中的教材實(shí)驗(yàn)（圖1），存在著表達(dá)不清、原理出錯(cuò)等缺點(diǎn)，筆者對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)（圖2），用大容量礦泉水瓶代替玻璃瓶，既擴(kuò)大容量又提高安全系數(shù)；用滴帶代替導(dǎo)管，使水的流速可以控制；加裝了直尺、三角板和量角器（圖3）用于測(cè)量射程、射高和拋射角。制作后的儀器具有操作簡(jiǎn)單、過(guò)程安全、結(jié)論準(zhǔn)確、整理方便等特點(diǎn)，能生動(dòng)、定量地得出斜拋運(yùn)動(dòng)物體的射高和射程與初速度和拋射角的關(guān)系，可讓學(xué)生自己動(dòng)手由實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，效果非常良好。

教師改進(jìn)課本實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)更豐富的實(shí)驗(yàn)情境，呈現(xiàn)更清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新的欲望，從而提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平和育人效果。教師在教學(xué)中可以鼓勵(lì)學(xué)生利用自己所學(xué)的知識(shí)去改進(jìn)課本實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.4 編制校本課程，豐富學(xué)生知識(shí)

校本課程是教師根據(jù)自己學(xué)校的條件及學(xué)生的特點(diǎn)，編制并實(shí)施的課程。校本課程作為國(guó)家課程的補(bǔ)充，具有形式靈活，體現(xiàn)學(xué)校特色，符合本校學(xué)生需求等特點(diǎn)。高中物理實(shí)驗(yàn)資源校本課程，不僅給學(xué)生一個(gè)開(kāi)放的空間，讓學(xué)生在做中學(xué)，提高了學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣，而且給學(xué)生補(bǔ)充了豐富的物理學(xué)科知識(shí)。

本校物理教研組長(zhǎng)組織組內(nèi)各位教師認(rèn)真學(xué)習(xí)和研究了高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)，校本課程理論，以及多種教育理論。以此為依據(jù)，教師挑選、改編一些適合本校學(xué)生發(fā)展的物理實(shí)驗(yàn)資源，并制訂成冊(cè)——《高中物理實(shí)驗(yàn)資源匯編》。教材中的每個(gè)實(shí)驗(yàn)都配有背景資料、工具與材料、活動(dòng)過(guò)程、說(shuō)明與延伸等。課程在高一、高二年段以研究性學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行實(shí)施，得到絕大多數(shù)學(xué)生的肯定。

校本課程的實(shí)施，超越了教材與課堂的局限，使教師關(guān)于新課程新教法的理念得以有效地提升。學(xué)生通過(guò)校本課程的學(xué)習(xí)，在知識(shí)、技能、合作意識(shí)等都有明顯的進(jìn)步，學(xué)習(xí)行為由“被動(dòng)”變?yōu)?“主動(dòng)”，科學(xué)思維得到提升，學(xué)習(xí)成績(jī)得以提高。

3 基于物理實(shí)驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)和利用的幾點(diǎn)收獲

3.1 提高教師的教學(xué)素養(yǎng)

高中物理實(shí)驗(yàn)資源的開(kāi)發(fā)和利用需要教師通過(guò)理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐，提高自己的專業(yè)水平，指導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程遇到的物理學(xué)問(wèn)題。在這過(guò)程，教師對(duì)新課程理念的踐行有更深刻的理解，自身的教學(xué)素養(yǎng)也得到提升。

3.2 培養(yǎng)學(xué)生探究的思維品質(zhì)

在高中物理核心素養(yǎng)中，科學(xué)探究是重要的組成部分。實(shí)驗(yàn)的探究過(guò)程能讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的歷程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法并建構(gòu)相關(guān)物理知識(shí)及規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)資源的開(kāi)發(fā)和利用中，教師給予學(xué)生自主探究的機(jī)會(huì)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，創(chuàng)新思維、批判性思維得到鍛煉，學(xué)生學(xué)會(huì)了從不同角度提出問(wèn)題，解決問(wèn)題，學(xué)會(huì)了記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行有效地分析歸納，深化了知識(shí)理解。

3.3 提升學(xué)生的實(shí)踐能力

在學(xué)科教學(xué)中滲透STEM教育理念[STEM是科學(xué) （Science）， 技術(shù) （Technology）， 工程 （Engineering），數(shù)學(xué) （Maths）這四個(gè)單詞首字母的縮寫][ 1 ]，是科學(xué)教育研究的一個(gè)熱點(diǎn)。物理學(xué)是一門與STEM有著緊密聯(lián)系的學(xué)科，在教學(xué)中重視的是學(xué)生的思考方法與實(shí)踐而不是知識(shí)點(diǎn)。

教師通過(guò)“開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)”、“開(kāi)展科技小實(shí)驗(yàn)”給學(xué)生一個(gè)全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦，激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)小組合作精神。通過(guò)“校本課程的實(shí)施”，創(chuàng)設(shè)與物理學(xué)相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題，讓學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)嘗試解釋與解決問(wèn)題，以提升學(xué)生實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳定允，王莉華.高中物理實(shí)驗(yàn)資源的開(kāi)發(fā)和利用[J].教育理論與實(shí)踐，2011（11）：12-17.