于子童

(昆山經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)高級中學,江蘇 蘇州 215334)

實驗教學幫助學生建立物理模型,并運用所學物理知識去提升學生解決實際問題的能力,促進學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展[1].在課堂實驗教學中,學生可以將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐知識,這不僅能加深學生對物理理論知識的理解,而且這也將提高學生課堂學習效率和學習素養(yǎng).在其課程的教學設計階段,教師應充分重視有教育意義的實驗教學.針對現(xiàn)階段實驗教學中存在的問題,教師還應尋找課程創(chuàng)新的有效途徑,以確保實驗教學在節(jié)能環(huán)境中順利進行,充分發(fā)揮對高中實驗教學的積極導向作用,引導教學重視實驗探究,引導學生自己動手做實驗,切實提升實驗能力.

1 高中物理實驗教學的意義

1.1 優(yōu)化課程結(jié)構(gòu),培養(yǎng)學生學習物理的興趣

高中物理應試教育以教師在課堂上傳授理論應試知識為主,單一的教學方式導致學生對學習物理缺乏興趣.此外,枯燥的課程理論也大大降低了學生學習的興趣,從而導致物理課堂難以培養(yǎng)學生的情感.通過創(chuàng)新實驗教學,在課程中引入實驗活動可以優(yōu)化結(jié)構(gòu),為枯燥無味的理論課程增添趣味性.

1.2 體會知識生成過程

高中物理課程相對來說比較難,因為它的內(nèi)容對學生來說是抽象的,尤其是在高中階段.因此,學生在理解過程中經(jīng)常會遇到很多問題,導致學習效率低下.通過設計課堂實驗活動,把理論知識在實驗中轉(zhuǎn)化為具體的表達;通過學生參與實驗活動,加強學生的主體性地位,教師進一步引導學生從物理實驗直接體驗知識的產(chǎn)生過程,從而加深學生對物理知識的理解,提高學習物理的效率.

2 高中物理教學現(xiàn)狀

2.1 功利性強,設計不合理

由于高考的壓力,教師們逐漸把教學中心偏移到學生成績上來,針對高考題型給學生設計大量的題目,題海戰(zhàn)術(shù)對于學生短期內(nèi)提高物理成績是有效果的,但從長遠上看不利于學生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)[2].我們應注意到實驗教學在教學中的重要性并應用于課堂實驗教學,從而推動傳統(tǒng)教學的創(chuàng)新,打造更高效的課程學習平臺.然而,在實際教學中,大多數(shù)物理教師缺乏專業(yè)知識,在具體的實驗教學過程中只表述知識點,看起來好像在促進課堂教學,但由于教師缺乏合理的設計,大大削弱了教育價值并且滿足不了學生學習物理的需求.

2.2 缺乏獨立經(jīng)驗,實驗過程主觀性不平衡

素質(zhì)教育理念強調(diào)教師應在課程設置上始終以學生為主體,學生是課堂學習活動的真正主人.高中物理實驗往往以教師的示范為主,教師盲目追求課程的進步,忽視了課程發(fā)展應引導學生主觀設計實驗活動,導致學生缺乏獨立實驗經(jīng)驗.這種不平衡性是教師過度的主觀偏見,使教師難以通過實驗教學提高學生的科學素養(yǎng),大大降低實驗教學的意義.

3 高中物理實驗教學創(chuàng)新策略

3.1 創(chuàng)建物理情景,激發(fā)學生探究興趣

學生要對所學的內(nèi)容產(chǎn)生濃厚的興趣,才能積極參與后續(xù)的實驗過程并自主創(chuàng)新.通過物理情景培養(yǎng)學生的情感素養(yǎng),注重科學素養(yǎng),提倡學習方式多樣化是物理課程標準的基本理念之一.教師應在課前設計方面多花些心思,比如設計一個小游戲或放一個小短片等作為創(chuàng)新的方向,教師應該在新課前盡可能清晰地安排與物理知識直接相關的小設計,以激發(fā)學生對后續(xù)實驗活動的興趣.

例如,在用單擺測量重力加速度的教學中,首先肯定是要介紹測量重力加速度的重要意義,教師可以從學生感興趣的角度激發(fā)學生的學習興趣.學生們普遍對科幻電影有濃厚的興趣,并且能夠以此激發(fā)學生追求科學真理的精神.給學生播放《末日崩塌》影片中科學家預測地震時的片段,其一個重要指標是當?shù)刂亓铀俣鹊牟▌忧闆r,這跟我們的生活息息相關.教師借此引出學會重力加速度的測量尤為重要,并引導學生思考測量重力加速度有哪些方法.學生很容易想到自由落體測量重力加速度,鼓勵學生說出自己的方法并在課后留一個開放性作業(yè).這節(jié)課我們主要探究用單擺測重力加速度的方法,惠更斯其實在提出單擺周期公式之后,已用單擺測出了他當時所在地巴黎的重力加速度,我們沿著前人的足跡再現(xiàn)惠更斯的實驗,激發(fā)學生的學習好奇心,充分利用了實驗活動中的興趣因素直接激發(fā)學生的探究欲望.

3.2 強調(diào)學生的主體性,準備足夠的實驗材料

為了改善實驗教學中主體性失衡的狀況,教師應及時采取措施轉(zhuǎn)變教育觀念,實現(xiàn)學生在實驗過程中的主體地位.只有尊重學生的地位,才能通過實驗提高學生的物理素養(yǎng).為了真正增強學生在實驗環(huán)節(jié)中的主體性,而并不僅僅只是給學生演示實驗,教師應準備好充足的實驗材料和具體的實驗方法,提供學生參與課堂的條件,使學生能通過自己動手操作理解課堂內(nèi)容獲取知識.

學生根據(jù)所選擇的器材,動手操作實驗,給學生一段時間,4人為一小組,分工合作,完成實驗.觀察學生的操作過程,收集學生在實驗過程中出現(xiàn)的問題并展示,引導學生思考,讓他們自己去發(fā)現(xiàn)問題.例如在測重力加速度教學時,搜集到以下問題(1)擺動的α角度過大對實驗有何影響?(2)懸點沒有固定:提出學生做實驗時兩種不同的懸掛方式.應該選用哪種方式?為什么?(3)擺球不在同一豎直面內(nèi)擺動,而是圓錐擺,圓錐擺和單擺的周期相同嗎?通過實驗觀察并提出問題,學生可以更深刻學到本實驗應該注意的事項以及誤差分析的原因.學生以這種方式加深對物理的理解,最終達到提高學生學習效率的教學目標.

3.3 促進演示的數(shù)字化,并提供具體指導

高中生在實驗方面的經(jīng)驗相對較少,教師需要演示實際過程中的實驗步驟和具體實驗方法.這是一個重要的參考標準,指導學生更有效地進行實驗,規(guī)范學生的實驗操作,并獲得良好的實驗經(jīng)驗.在實驗教學創(chuàng)新方面,教師可以借助數(shù)字化多媒體進行實驗數(shù)據(jù)處理創(chuàng)新,數(shù)字化儀器其內(nèi)部有傳感器和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)可以自動進行物理實驗數(shù)據(jù)的監(jiān)測和收集,并對數(shù)據(jù)進行簡單的統(tǒng)計分析和處理,防止學生在數(shù)據(jù)計算過程中出現(xiàn)失誤,保證整個物理實驗的準確性[3],而學生也對數(shù)字化儀器充滿好奇和探究欲望.

教師可以利用數(shù)字化平臺測量當?shù)刂亓铀俣?與學生實驗數(shù)據(jù)做對比.如圖所示,打開手機Phyphox軟件,建立單擺模型如圖1,測量擺長,在手機軟件中輸入擺長.然后拉起一個小角度,松手等穩(wěn)定后,暫停軟件記錄結(jié)果,重復做多次(得到以下數(shù)據(jù)如圖2).三次結(jié)果取平均值為9.56 m/s2.

圖1 搭建物理模型

圖2 重力加速度的實驗數(shù)據(jù)

在新課程實驗教學理念的轉(zhuǎn)變下,傳統(tǒng)的實驗課與創(chuàng)新探究實驗課做對比,師生行為大有不同(表1).

表1 兩種類型實驗課對比

傳統(tǒng)模式弱化了課堂中師生的交流,使學生長期處在被動的學習狀態(tài)之下.所以在新時期的教育理念指導下,教師必須以新穎的教學思想設計有效的教學策略,使學生的學習狀態(tài)向主動轉(zhuǎn)變,培養(yǎng)學生的自主學習意識[4].從實驗理論上看,采集數(shù)據(jù)的過程僅僅是一種模仿形式,通過對比,利用數(shù)字化平臺大大縮減了數(shù)據(jù)采集時間,其優(yōu)勢就凸現(xiàn)出來.

3.4 提質(zhì)增效

“雙減”政策頒布之后,教師需要及時適應新政策,響應“減負增效”的具體要求,“減負增效”的前提是課堂提質(zhì)增效,達成教學目標.在課堂上設置優(yōu)質(zhì)精選題目,使學生當堂掌握,從而提高學習效率,減少課后題海作業(yè).大部分學生喜歡一定的挑戰(zhàn)性,在解決問題、克服困難的過程中獲得自信和成就感[5].因此把題海作業(yè)設置為開放性自主實驗作業(yè),更能激發(fā)學生的興趣.例如:用所學知識設計它他方法測量重力加速度.

綜上所述,高中物理課堂實驗教學改革的目的是為了更好地開展實驗教學,通過這種方式,學生可以通過實驗真正形成體驗式學習.課堂實驗教學打破了傳統(tǒng)教學方法帶來的限制,從而提高學生的綜合素質(zhì).