高中物理實驗教學中階梯式教學模式的應用

摘 要：在新課改背景下，高中物理實驗教學更加重視培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，提升學生實際應用物理知識的能力。本文以高中物理“反沖現(xiàn)象 火箭”這一內(nèi)容的教學為例，探索階梯式教學模式的內(nèi)涵及具體的應用策略。

關鍵詞：階梯式教學模式；素質(zhì)教育；高中物理實驗

作者簡介：韓豐超（1976—），男，山東省青島市即墨區(qū)第二中學。

在新課改背景下，高中物理教師要重視學生實驗探究能力的培養(yǎng)，重視實驗課程的教學。在具體的物理教學中，教師如果只進行知識點以及操作步驟的講解，就會導致教學內(nèi)容枯燥、乏味，無法引起學生的興趣，因此教師可以應用階梯式教學模式，引導學生對物理現(xiàn)象進行觀察與分析，深入探究物理現(xiàn)象背后的知識點。

一、階梯式教學模式的內(nèi)涵

階梯式教學模式在教學的各個環(huán)節(jié)都有所體現(xiàn)，例如在進行相關知識的教學時，教師可以根據(jù)學生的具體情況，對學生進行階梯式的劃分，然后將知識點或者習題也進行階梯式的劃分，從而讓學生能夠掌握所學的知識。此外，教師也可以將教學的內(nèi)容劃分成不同的層次，然后由淺入深地對學生進行教學。階梯式教學一般分為三個階段：首先，教師需要在基礎階段將知識點進行簡化處理，設置低難度的問題，讓學生都能夠?qū)χR有所認識。其次，在搭建“階梯”的階段，教師需要對特殊的問題進行深入研究，以幫助學生獲得解決問題的思路。最后，教師要將知識點化零為整，為學生搭建上升的階梯，讓學生對知識有深入的理解，從而形成創(chuàng)新性思維，能思考解決遇到的各種類型的問題。

二、階梯式教學模式應用的意義

（一）提高學生的學習興趣

不同學生的學習能力和學習水平存在著一定的差異，教師如果不能采取有效的教學策略，激發(fā)學生的學習興趣，就有可能導致班級里面的一些學生產(chǎn)生厭學情緒。在傳統(tǒng)的高中物理知識教學中，教師更重視知識點的講解，做實驗也只是重復教材中的實驗，缺乏新意，難以吸引學生的興趣。而應用階梯式教學模式，對教學實驗進行從易到難的設計，可以讓學生對知識理解得更深刻，最終掌握相關實驗的原理，產(chǎn)生探究物理知識與原理的興趣。

（二）提升教學的實際效果

從心理學的角度看，人的認知是有一定的規(guī)律的，因此教師在傳授學生高中物理知識時，應使學生經(jīng)歷從基礎知識、基本原理的感性認知階段，到運用科學的方法進行深入思考階段，再到歸納總結(jié)以及創(chuàng)新利用物理知識和原理的階段的過程，對學生進行有效的培養(yǎng)，提升教學的實際效果［1］。在傳統(tǒng)的教學中，教師在進行物理實驗時，一般都是根據(jù)教學內(nèi)容和教學目標，讓學生掌握相關實驗的步驟，認識實驗的原理。但是在階梯式教學模式中，教師更重視學生對原理的認知、理解與應用，能有效培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

（三）推動素質(zhì)教育的發(fā)展

在傳統(tǒng)的高中物理教學中，教師更加重視知識本身的傳授，力求讓學生系統(tǒng)性地掌握各種物理知識，傳授過程缺乏靈活性與創(chuàng)新性，學生只能被動地接受，無法將知識內(nèi)化為自己的能力。而在階梯式教學模式中，教師注重讓學生自己觀察實驗的現(xiàn)象，并對實驗現(xiàn)象產(chǎn)生的原理進行深入分析，讓學生不只知其然，還知其所以然，提升學生的科學精神與創(chuàng)新能力。在教師的帶領下，學生在階梯式物理實驗學習中可以對各種實驗現(xiàn)象進行探索，發(fā)揮想象力與創(chuàng)造力，不斷提升自身的綜合能力，這體現(xiàn)了素質(zhì)教育的理念。

三、高中物理實驗教學中階梯式教學模式的應用

（一）減小階梯坡度

教師在進行反沖現(xiàn)象的知識的教學時，為了提高學生學習物理知識的興趣，增強學生的感性認識，可以創(chuàng)設一個學習情景，帶領學生進行反沖現(xiàn)象的實驗［2］。例如，教師可以創(chuàng)設一個“沖天可樂瓶”實驗，此實驗要用到的實驗材料有裝有可樂的可樂瓶、橡膠塞、膠帶、薄荷糖。在制作實驗器材的時候，教師先準備一個裝有適量可樂的可樂瓶；然后，教師帶領學生利用膠帶將薄荷糖固定成一排，并留出大概5 cm的膠帶；接著，教師豎直擺放可樂瓶，將薄荷糖懸掛在可樂瓶中，與可樂保持一定的距離；最后，教師再用橡膠塞將可樂瓶口塞住。在具體實驗過程中，教師需要將制作好的實驗器材放在操場上，然后握緊瓶口和橡膠塞連接處，快速地將可樂瓶口朝下，使可樂和薄荷糖充分接觸，產(chǎn)生氣體。當可樂瓶中的氣體積累到一定的程度時，教師就要將瓶塞打開，并松開可樂瓶。在教師松手的一瞬間，可樂瓶里面的可樂就會迅速噴出，而可樂瓶則會向上運動2.5—3 m。

此實驗研究的是反沖現(xiàn)象，這一創(chuàng)新型實驗不僅能讓學生對反沖現(xiàn)象有更加深刻的認識，還能讓學生感受到生活中處處有物理知識，從而增強對物理知識的探究欲望，減小學生進行物理知識學習的階梯坡度。一些教師會直接將薄荷糖放入可樂瓶中，讓學生觀察可樂起泡并噴涌而出的場景，以此對學生進行相關知識的教學。但是這種實驗方法不利于學生理解相關的實驗原理?！皼_天可樂瓶”實驗是受到反沖現(xiàn)象的啟發(fā)而改進的實驗方法，在將可樂瓶塞住，然后倒置并放開橡膠塞的時候，教師可以引導學生觀察瓶子的運動，啟發(fā)學生探究氣體運動產(chǎn)生的力對可樂瓶的作用，這不僅讓實驗變得可視化，還能夠培養(yǎng)學生觀察與思考的能力。相比于傳統(tǒng)的實驗方法，新的實驗方法還能夠?qū)W生的思維進行訓練，使學生在物理學習中突破慣性思維，探索新的方法和技巧，這對學生未來的發(fā)展與進步有極大的意義。

（二）搭建平行階梯

在階梯式教學的第二個階段，教師需要引導學生對相關物理知識進行理性的探索，從而獲得新的知識。例如，教師可以利用噴灌裝置進行實驗，從而讓學生對反沖現(xiàn)象的認識更加清晰。此實驗所需使用的實驗材料包括兩根粗細不同的吸管、熱熔膠、橡膠管以及注射器。在制作實驗器材的時候，教師要引導學生對較細的吸管進行裁剪，再用熱熔膠將吸管的兩頭都封住，保證密封的效果；在細吸管的中間部位開一個小孔，小孔的直徑應該比橡膠管的直徑大，然后將橡膠管塞入孔中，再用熱熔膠進行密封。同時，我們還要在細吸管的兩頭各開一個小孔，小孔應與橡膠管的方向相反。隨后，教師應將粗吸管進行裁剪，套住橡膠管。最后，教師要用橡膠管套住注射器，并用熱熔膠將二者連接在一起，這樣一個模擬噴灌裝置就做好了。在實驗中，教師需要向注射器的空腔注入清水，然后用活塞堵住，并推動活塞將里面的氣體排出。接著，教師可以將此裝置舉到空中，一邊將粗的吸管和橡膠管固定住，一邊推動注射器的活塞。此時，學生就能夠看到細吸管的兩個小孔中冒出水流，而吸管則會向水流的反方向運動。在這個模擬噴灌裝置的實驗中，教師如果采取傳統(tǒng)的授課方式進行知識點的講解，就會比較枯燥，無法讓學生形成深刻的印象。而通過創(chuàng)新性實驗，學生親眼看到噴灌的具體形式，從而對反沖現(xiàn)象有更深的理解。教師應用生活中的日常用品制作實驗器材，帶領學生開展實驗，可以讓學生深入理解實驗中的原理，從而培養(yǎng)學生的應用能力［3］。

教師還可以帶領學生進行噴出氣體的實驗。教師可以用液體酒精、易拉罐、酒精膏以及紫銅管制作實驗的器材。具體的制作方法是在易拉罐的側(cè)面距離底部三分之一的位置處開一個小口，將液體倒出，再在同一個高度開4個小孔，準備4根紫銅管，從中間折彎，插入小孔中，用防水膠固定。最后準備一個鐵架臺，用細繩將易拉罐與鐵架臺相連。在實驗的時候，教師可以將酒精從紫銅管注入易拉罐，然后將一塊固體酒精放在易拉罐的底部并點燃，一段時間后4根銅管就會噴出蒸汽，將其點燃后，學生就會看到易拉罐一邊旋轉(zhuǎn)一邊噴火。傳統(tǒng)的實驗是利用彎管以及盛水的容器進行演示，實驗的過程不易控制，并且缺乏沖擊力，不利于學生觀察。而本文中的易拉罐噴火實驗則可以通過控制酒精燈來控制實驗的進程。此實驗主要利用的是酒精容易揮發(fā)的特性，不僅探索了物理知識和原理，還涉及相關化學知識，體現(xiàn)了跨學科融合教學的理念。在實驗中，易拉罐噴火裝置能從嗅覺、視覺、聽覺等方面給予學生刺激，讓學生通過多種感官對物理知識進行探索，從而提升學生的物理知識學習效率。

（三）構(gòu)建上升階梯

在應用階梯式教學法進行教學的時候，教師首先要讓學生從感性上認識知識，然后增強其理性認識，最后再讓學生對知識進行深入探究，從而全面提高學生的能力和水平。例如，教師可以開展“氣球動力小車”實驗，引導學生在認識反沖現(xiàn)象的原理的基礎上對新知識進行探索，培養(yǎng)學生的科學思維與工程思維。在制作教學器材的時候，教師要用到氣球、吸管、紙盒、4個瓶蓋和2根竹簽。在制作器材的時候，教師需要將紙盒的蓋子剪掉，然后將其倒扣過來作為車身，并用竹簽作為車軸，瓶蓋作為車輪，再將吸管的一端用熱熔膠固定在車身上，將氣球固定在吸管的另一端。在實驗中，教師需要將氣球充滿氣體，并用手按住氣球口，隨后松開。此時學生就會看到氣球中的氣體不斷地噴出，而小車則會往相反的方向運動。

在傳統(tǒng)的實驗中，通常是先向氣球里面充氣，然后再放氣，學生觀察氣球的運動狀態(tài)。但是這種實驗方法不利于學生進行觀察，一方面氣球的運動速度過快，學生無法對氣球的運動狀態(tài)進行細致的觀察；另一方面由于氣球中氣體在噴出的時候方向無法確定，因此氣球的運動軌跡也無法確定，導致學生無法對其進行有效的觀察。而通過這個創(chuàng)新性的小實驗，教師不僅可以引導學生對實驗現(xiàn)象進行觀察，激發(fā)學生學習的興趣，而且可以引導學生對廢物利用的方法以及節(jié)能減排等方面的知識進行探索。

四、階梯式教學模式應用存在的問題以及解決措施

（一）學生的參與度較低

在應用階梯式教學模式進行高中物理實驗教學的時候，一些教師為了提升實驗的安全性或者教學的速度，通常只是自己進行實驗，這樣學生在課堂上的參與度就較低，而且由于不少學校班級規(guī)模較大，一個班里有幾十個學生，導致有的學生在實驗教學中不仔細觀察，人云亦云，從而影響實驗教學的實際效果［4］。針對這一情況，教師應該采取有效的方法，引導所有學生參與到實驗中。教師可以將學生分成若干小組，每個小組5—7人，讓學生自己進行實驗器材的制作并完成實驗。這樣不僅可以讓學生積極參與到物理實驗中，還能夠加強小組合作，培養(yǎng)學生的合作意識，提升學生的綜合能力。

（二）教師和學生的任務較重

在應用階梯式教學模式進行高中物理實驗教學時，教師需要對教材中的知識點進行歸納和總結(jié)，并進行物理實驗的創(chuàng)新設計，因此教師的任務較重。高中物理教師在設計創(chuàng)新實驗的時候通常需要進行論證，并對實驗的流程進行科學的設計，這會花費大量的時間。在階梯式教學模式下，學生需要對實驗的內(nèi)容和原理進行深入的了解，并進行深入的思考，如果學生的基礎較差，學習能力一般，就會產(chǎn)生較大的學習壓力。在此背景下，教師應該合理選擇階梯式教學的內(nèi)容，并廣泛查閱資料，確保教學的科學性。同時，教師之間還可以加強合作，互相交流經(jīng)驗，不斷提升教學水平和實驗教學能力。此外，教師要合理分配課堂教學的時間，對教學內(nèi)容進行科學的安排，確保講解的內(nèi)容少而精，讓學生在課堂上就掌握實驗的流程與原理。

結(jié)語

總之，在應用階梯式教學模式進行高中物理實驗教學的時候，教師應該從學生的實際情況出發(fā)，科學設計實驗的內(nèi)容，并對教材中的實驗進行創(chuàng)新，提升實驗的最終效果，使教學活動更加高效。在具體的教學中，教師應該緊緊圍繞物理知識和原理，對實驗進行設計，從而激發(fā)學生對物理學習的興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和科學素養(yǎng)。

［參考文獻］

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李小婷. 高中物理實驗教學實踐研究［D］.重慶：西南大學，2020.

陳珂. 高中物理實驗教學中創(chuàng)新思維的培養(yǎng)途徑研究［D］.揚州：揚州大學，2020.