邵克岷

(江蘇省連云港開發(fā)區(qū)高級中學(xué),江蘇 連云港 222000)

2017版課標(biāo)指出“在高中物理課程中,應(yīng)注重科學(xué)探究,尤其應(yīng)注重物理實驗,這在培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和科學(xué)態(tài)度等方面具有重要地位”[1].實驗教學(xué)是引導(dǎo)學(xué)生分析和探究具體問題、強化學(xué)生物理概念理解、促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展的有效教學(xué)手段.高中物理課程的教學(xué)內(nèi)容因具有抽象性及理論化等特征,學(xué)生往往難以正確理解并形成物理觀念.實驗教學(xué)可以將物理現(xiàn)象以較為直觀的方式清晰展示,便于學(xué)生在概念理解的基礎(chǔ)上形成正確的物理認(rèn)知,進(jìn)而使其物理學(xué)科的綜合學(xué)習(xí)能力得以明顯提高.

1 高中物理實驗教學(xué)的價值考量

1.1 展示實驗過程,讓學(xué)生在觀察中興趣得以激發(fā)

高中物理課程與初中相較而言,學(xué)習(xí)內(nèi)容具有較高的抽象性,甚至與學(xué)生的現(xiàn)實生活經(jīng)驗也缺乏必要的關(guān)聯(lián).實驗教學(xué)可以為學(xué)生直觀展示物理現(xiàn)象的發(fā)生過程,學(xué)生在觀察過程中可以將現(xiàn)實生活與物理知識的學(xué)習(xí)有效關(guān)聯(lián),進(jìn)而在教師的引導(dǎo)、啟發(fā)下,對實驗現(xiàn)象發(fā)生的內(nèi)在物理原理,以及可能得以推廣應(yīng)用的生活場景,產(chǎn)生濃厚的探究興趣.

1.2 動手實驗操作,讓學(xué)生在體驗中主動融入課堂

傳統(tǒng)的高中物理教學(xué)以單向輸出方式為主,學(xué)生極易產(chǎn)生枯燥乏味的內(nèi)心感受,長此以往,必將喪失持續(xù)學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力.實驗教學(xué)不僅體現(xiàn)了“以生為本”的教學(xué)理念,更是基于學(xué)生對未知領(lǐng)域的探究心理,讓學(xué)生在動手操作中體驗物理學(xué)科的奧秘,再輔之教師的耐心指點及細(xì)致講解,學(xué)生的主觀學(xué)習(xí)欲望明顯增強,進(jìn)而自覺主動融入課堂教學(xué)活動.

1.3 揭示物理真相,讓學(xué)生在實踐中形成正確理解

高中物理學(xué)科知識具有理論化特征,如教師僅以文字?jǐn)⑹龅姆绞介_展教學(xué)活動,學(xué)生必然對物理概念、原理及公式推導(dǎo)過程等內(nèi)容,采用背誦記憶的學(xué)習(xí)方法,既背離了課程標(biāo)準(zhǔn)的要求,還可能造成學(xué)生的錯誤理解.實驗教學(xué)可以將物理現(xiàn)象直觀展示,讓學(xué)生通過觀察和具體操作,進(jìn)行相應(yīng)公式和定理的驗證,進(jìn)而對物理知識形成正確理解.

2 高中物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀分析

2.1 對物理實驗教學(xué)缺乏足夠重視

實驗教學(xué)作為高中物理課程教學(xué)的重要組成部分[2],可以讓物理學(xué)科知識以直觀化的形式呈現(xiàn),既可以減輕教師的教學(xué)壓力,又利于學(xué)生理解并形成正確認(rèn)知.然而由于部分教師“分?jǐn)?shù)至上”的錯誤教學(xué)理念,認(rèn)為“實驗教學(xué)可有可無,對最終成績影響不大”,自然不可能基于學(xué)科素養(yǎng)的高度開展實驗教學(xué).在此現(xiàn)狀下,學(xué)校及教師對于實驗教學(xué)的重要性必然缺乏足夠重視,而僅僅關(guān)注學(xué)生運用所學(xué)知識書面答卷的正確與否,以致學(xué)生的物理思維及學(xué)科素養(yǎng)均未能得以明顯提高.

2.2 實驗教學(xué)與學(xué)生認(rèn)知相脫離

高中物理教材或基于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的引發(fā),或為培養(yǎng)學(xué)生的探究心理,或為說明某個物理現(xiàn)象的原理,而收錄了部分易于學(xué)生理解的經(jīng)典實驗案例.然而部分教師只是將實驗教學(xué)當(dāng)作課堂調(diào)劑品來活躍課堂氣氛,并未將通過實驗研究來激發(fā)學(xué)生探究物理的興趣、鍛煉學(xué)生的獨立思考能力和實踐動手能力作為實驗演示的目標(biāo).在此現(xiàn)狀下,教師在選取演示實驗項目的過程中,會優(yōu)先考慮實驗演示所帶來的視覺感官體驗,并不考慮學(xué)生的真實認(rèn)知能力,以致實驗教學(xué)與學(xué)生的認(rèn)知相脫離,最終影響到課堂教學(xué)知識轉(zhuǎn)化率的提升,更難以在培養(yǎng)學(xué)生物理綜合能力方面起到引導(dǎo)作用.

3 高中物理實驗教學(xué)的策略探尋

3.1 充分認(rèn)識實驗教學(xué)的重要性,并落實到綜合評價中

為讓實驗教學(xué)的功能及價值得到有效發(fā)揮,教師應(yīng)從培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的角度出發(fā),有針對性地設(shè)計并開展實驗教學(xué)活動.在學(xué)生方面,讓學(xué)生意識到實驗教學(xué)活動的重要性,并引導(dǎo)學(xué)生主動參與物理實驗教學(xué)活動.

以物理必修第一冊(2019版)的課程教學(xué)為例.本冊的教學(xué)內(nèi)容主要由運動、力、運動和力的關(guān)系三個部分構(gòu)成,由于高中物理學(xué)科的學(xué)習(xí)內(nèi)容及方法明顯不同于初中,為幫助學(xué)生快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài),教材編排了大量的實驗教學(xué)內(nèi)容,因而學(xué)生對實驗過程、原理、方法的掌握程度,在一定程度上反映了學(xué)生的真實學(xué)習(xí)情況.基于此,在整本教材的教學(xué)活動結(jié)束后,教師除了用書面化考試的方式來檢測學(xué)生的知識掌握程度之外,還需要結(jié)合“用打點計時器測速度”等實驗教學(xué)活動,學(xué)生的具體參與情況,以及動手進(jìn)行實踐的質(zhì)量,來綜合考量學(xué)生的最終得分.這樣的綜合評價方式,既體現(xiàn)了實驗教學(xué)活動重要性,又能夠引導(dǎo)學(xué)生花費更多時間和精力完成實驗探究任務(wù),進(jìn)而實現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的有效提升.

3.2 鼓勵學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)平臺,提高課前預(yù)習(xí)質(zhì)量

部分教師認(rèn)為實驗教學(xué)的整個流程過于繁瑣,且不可控因素太多,極易發(fā)生意外事件,同時占用了大量的授課時間,進(jìn)而導(dǎo)致教學(xué)任務(wù)無法如期完成.為盡量規(guī)避意外事件的發(fā)生,并提升實驗教學(xué)的有效性,教師可以充分發(fā)揮信息技術(shù)在學(xué)科學(xué)習(xí)中的應(yīng)用優(yōu)勢,布置相應(yīng)的課前預(yù)習(xí)任務(wù),并引導(dǎo)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)平臺提前熟悉實驗整個流程,以及相關(guān)注意事項等內(nèi)容,進(jìn)而為實驗教學(xué)的順利進(jìn)行做好準(zhǔn)備工作.

以必修第一冊(2019版)的第二章第一節(jié)《實驗:探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》實驗教學(xué)為例.本節(jié)內(nèi)容以上一章的時間、位移等相關(guān)概念理解為基礎(chǔ),涉及了速度、加速度的計算,所用的實驗器材打點計時器的使用方法學(xué)生也已掌握,因而已具備自主開展課前預(yù)習(xí)的前提.教師可以以此為基礎(chǔ)設(shè)計課前預(yù)習(xí)方案,鼓勵學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)平臺搜索與“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”知識相關(guān)聯(lián)的微課視頻,讓學(xué)生以自主觀摩微課實驗視頻的方式,了解打點計時器的結(jié)構(gòu)及使用原理,以及使用過程中的注意事項,并引導(dǎo)學(xué)生探索“結(jié)合已學(xué)知識猜想一下,小車的瞬時速度可能與哪些因素相關(guān)?”等問題,進(jìn)而提高預(yù)習(xí)的效果.這樣的實驗教學(xué)預(yù)習(xí)方式,不僅為課堂實驗教學(xué)的順利開展奠定了良好的基礎(chǔ),更能促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的有效養(yǎng)成.

3.3 豐富實驗教學(xué)的方式方法,提高實驗教學(xué)的效果

隨著新版課標(biāo)的頒布及正式實施,教師需要不斷優(yōu)化原有的實驗教學(xué)方法,積極探索新型教學(xué)方式,提升學(xué)生參與物理實驗活動的興趣,以貼合學(xué)生興趣點的教學(xué)形式展開實驗活動,讓課堂教學(xué)變得更為生動有趣,提高實驗教學(xué)的效果.

以物理選擇性必修第三冊(2019版)的第三章第一節(jié)《功、熱和內(nèi)能的改變》教學(xué)為例.本小節(jié)需要通過實驗教學(xué),讓學(xué)生正確理解“做功是能量間的轉(zhuǎn)化,而傳熱則是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移”,以及“無論是做功還是熱傳遞,總能量既不損耗也增加,才能順利開展后面三節(jié)的教學(xué)活動.但如果實驗教學(xué)活動與學(xué)生日常生活實際相脫離,學(xué)生則很難理解“功、熱和內(nèi)能的改變”的基本原理.教師可以結(jié)合學(xué)生的生活實際,用“暖手寶取暖”及“熱水袋取暖”兩個常見的生活事例,來引發(fā)學(xué)生討論“哪種方式是依靠做功達(dá)到取暖目的?哪種方式是依靠熱傳遞達(dá)到取暖目的?”在學(xué)生討論之后,再正式開展實驗教學(xué)活動.這種利用生活常識作為實驗教學(xué)導(dǎo)入環(huán)節(jié),既顯得新穎別致,又可以讓學(xué)生將注意力集中于實驗教學(xué)中,進(jìn)而正確理解并掌握所學(xué)知識.

3.4 鼓勵學(xué)生在操作中驗證猜想,培養(yǎng)實驗創(chuàng)新能力

無論從物理學(xué)科的發(fā)展史來看,還是從教材內(nèi)容編排的情況來看,物理實驗均基于相應(yīng)的原理,指向相應(yīng)的探究目的,但并不存在固定的程序及方法.實驗教學(xué)作為半開放型教學(xué)活動,如果過于程式化,則會讓學(xué)生產(chǎn)生可以預(yù)測實驗結(jié)果的乏味感.基于此,對部分學(xué)生分組實驗,教師鼓勵學(xué)生自主設(shè)計實驗方案,并在確保安全的前提下,讓學(xué)生在動手操作中探究、驗證自己所設(shè)計實驗方案的可行性及合理性,進(jìn)而通過實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.

以物理必修第一冊(2019版)的第三章第一節(jié)《 重力與彈力》課程教學(xué)為例.本節(jié)教學(xué)內(nèi)容涉及到“重力”“彈力”兩個力學(xué)知識,存在“接觸”與“不接觸”兩種情況,理解難點為“力是一個物體對另一個物體的作用”.通常情況下教師會采用“實驗教學(xué)+講解練習(xí)”的方式來幫助學(xué)生建立概念并促進(jìn)理解,但學(xué)生往往會產(chǎn)生諸如“力是哪里來的?是儲存在物體內(nèi)部嗎?是如何儲存的?”等疑惑.為幫助學(xué)生正確建立“力的概念”并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,教師可以指導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計“力的產(chǎn)生條件及表現(xiàn)形式”實驗方案,并將“彈簧測力計及砝碼”“平面鏡”“激光筆”等實驗器材交由學(xué)生開展實驗探究活動,在學(xué)生的具體實驗操作過程中,教師再引導(dǎo)學(xué)生思考“力是單個存在的嗎?”進(jìn)而幫助學(xué)生對“力”的抽象概念產(chǎn)生正確認(rèn)知.這樣讓學(xué)生自己動手操作驗證猜想的實驗教學(xué)方法,不僅有助于學(xué)生的學(xué)業(yè)進(jìn)步,更有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[3].

3.5 重視實驗操作的具體細(xì)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度

為保證課堂教學(xué)進(jìn)度的有序開展,在以往的實驗教學(xué)演示過程中,教師僅僅關(guān)注實驗演示流程的順利推進(jìn),而對實驗操作的相關(guān)細(xì)節(jié)“一帶而過”不做細(xì)致講解,以致學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的學(xué)科素養(yǎng)未能得以有效培養(yǎng).為規(guī)避這種不良現(xiàn)象,教師在日常的實驗教學(xué)活動中,不僅重視操作流程的完整性,還應(yīng)重視實驗操作的細(xì)節(jié)講解,進(jìn)而讓學(xué)生以更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對待實驗活動.

以物理必修第一冊(2019版)第四章第二節(jié)《 實驗:探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》課程教學(xué)為例.本實驗涉及到“物體質(zhì)量”“作用力大小”以及“加速度”三個物理變量,教師通常采用控制變量的方法開展實驗教學(xué),以培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力,促進(jìn)學(xué)生對實驗所形成的結(jié)論正確理解.但如果對于諸如“事先測量小車質(zhì)量”“法碼的釋放方式”等細(xì)節(jié)部分不做任何解釋,當(dāng)學(xué)生自己動手驗證實驗結(jié)論時必然會出現(xiàn)各類意外情況.為此,教師在做演示實驗的過程中,不僅應(yīng)關(guān)注實驗過程中學(xué)生“控制變量”實驗方法的正確掌握,還應(yīng)從實驗細(xì)節(jié)著手,為學(xué)生演示當(dāng)實驗操作不當(dāng)時可能出現(xiàn)的意外情況,以及對實驗結(jié)論的不良影響,進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生實踐操作能力的提高,并培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度.

總而言之,高中物理實驗教學(xué)在推動學(xué)生全面掌握物理學(xué)科知識、培養(yǎng)學(xué)生物理探究能力等方面起到重要作用.作為高中物理學(xué)科的一線教師,應(yīng)基于新版課標(biāo)的教學(xué)要求,深度挖掘?qū)嶒灲虒W(xué)在物理學(xué)科教學(xué)中應(yīng)用價值,以科學(xué)合理的方式安排實驗教學(xué)活動,進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)習(xí)能力的穩(wěn)步提升.