張強

【摘要】實驗教學為學生提供動手實踐的機會，為學生的知識獲取提供直接經(jīng)驗，在新課改背景下成為高中物理教學的重要方式.近年來，在教育均衡發(fā)展的大背景下，農(nóng)村的教育教學也進行了深入改革，實驗教學開始在農(nóng)村高中物理教學中得以展開.本文從農(nóng)村高中物理實驗教學的現(xiàn)狀出發(fā)，對實驗教學的組織方法進行探究，以提高實驗教學的質量，帶動農(nóng)村高中物理教學質量的提升.

【關鍵詞】高中物理；實驗教學；方法探究

農(nóng)村地區(qū)由于缺乏教育基礎設施，實驗教學的推進一直以來都是一個難點.缺乏所需要的實驗器材，只能由教師一人作演示使用，因而即使素質教育理念在農(nóng)村地區(qū)已經(jīng)有所發(fā)展，教育者對實驗教學的重視程度也有所提高，但是實驗教學的推進仍然十分困難.隨著教育投入向農(nóng)村地區(qū)的傾斜，農(nóng)村也逐漸具有了開展實驗教學的基礎.因而，現(xiàn)階段農(nóng)村實驗教學質量進一步提升的關鍵在于如何結合農(nóng)村的教育實際來探索出更加適合農(nóng)村地區(qū)的實驗教學模式.

1 高中物理實驗教學的現(xiàn)狀分析

杜威的“從做中學”理念是實驗教學的核心，旨在讓學生在真正動手實踐的過程中掌握物理知識，并產(chǎn)生對物理學習的興趣，實現(xiàn)動手能力、創(chuàng)新能力等的發(fā)展.雖然現(xiàn)階段多數(shù)農(nóng)村地區(qū)也有了實驗教學的基礎，但是實驗教學的實際效果仍然不夠理想.歸根結底，實驗教學作為一種新型教學方式，依然是在傳統(tǒng)教育理念的統(tǒng)攝下，學生在實驗教學過程中仍然只能夠像一個“提線木偶”一樣聽從教師的安排，因而也就削弱了實驗教學的實際作用.

農(nóng)村地區(qū)的實驗教學通常是安排在本節(jié)知識學完之后，并且在開始實驗教學之前，教師通常會為學生發(fā)放實驗單，上面會有詳細的實驗流程，包括每一步該如何操作，該使用何種實驗器材等.在這樣的實驗教學中，學生仍然是按部就班地按照教師的指導來進行實驗，本質上還是教師完全控制的教學模式.在這種教學模式下，學生沒有發(fā)揮的空間，也就無從實現(xiàn)綜合能力、創(chuàng)新能力的發(fā)展，甚至其增加教學趣味性的作用隨著實驗教學次數(shù)的增多也在逐漸減弱.

2 高中物理實驗教學的組織方法

2.1 遵循實驗教學的一般原則

實驗教學作為一種新型教學方式，在具有開放性、靈活性的同時，也要遵循一些原則，才能保證實驗教學的實際效果.

其一是科學性原則，即保證實驗原理、實驗現(xiàn)象以及實驗結論是正確無誤的，才能夠對學生的學習產(chǎn)生積極影響.

例如 教師可以讓學生在動手操作之前，先結合自己的所學知識與實驗目的進行實驗設計，之后再將實驗設計上交給教師來查驗，由教師來進行指導修正.高中生雖然已經(jīng)有了物理基礎，但是實驗教學往往是針對新知識的，學生的理解不夠深刻，如果讓學生來主導進行實驗，就有可能因為學生知識儲備不足而造成實驗的錯誤，不僅不會幫助學生獲取物理知識，甚至還會威脅學生的生命安全.因而讓學生在實驗前先完成實驗設計，并由教師指導修正，就能夠確保實驗的科學性，既充分尊重了學生在實驗教學中的主體地位，也避免了學生因為知識儲備不足而造成實驗失誤問題的出現(xiàn).

其二是直觀性原則，即所選擇的實驗能夠讓學生切身體驗.高中階段很多物理實驗的現(xiàn)象都不夠明顯，學生很難觀察得到，這樣的實驗就沒有多大的效果.

例如 必修一中“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗，通過打點計時器，學生進行多次實驗就能夠找到自己所需要的數(shù)據(jù)，之后再結合自己的所學知識對小車的速度進行計算即可.這樣的實驗過程，學生可以直接用自己的眼睛來觀察，可以直接用自己的手來觸摸、操作等，符合直觀性的特點.

其三是趣味性原則，即要確保實驗形式多樣、實驗現(xiàn)象神奇、實驗過程有趣.近年來，實驗教學在農(nóng)村高中物理教學中的開展已經(jīng)比較頻繁，學生的新鮮勁已經(jīng)過去，因而教師就要從實驗本身下功夫，多選擇一些比較有趣的實驗來組織實驗教學，提高學生在實驗教學中的參與度，也能夠起到提高實驗教學效果的作用.

2.2 創(chuàng)新實驗教學的主要類型

2.2.1 測量型實驗

測量型實驗相對來說難度最小，學生能夠使用一些工具對某項物體進行測量，有利于學生形成實事求是的科學態(tài)度.

例如 必修三中第十一章中的實驗“導體電阻率的測量”就是典型的測量型實驗.在本次實驗教學中，教師要先向學生介紹各種測量工具，讓學生了解測量工具的結構、作用以及使用方法、原理.本環(huán)節(jié)已經(jīng)屬于實驗教學，因而在執(zhí)教過程中教師不能采用單純的講授法，而是要堅持實驗教學的原則，讓學生成為學習的主體.

教師可以先為學生提供三種不同的測量工具，并逐一對測量工具進行講解.在對測量工具的結構進行講述時，學生需要結合教師的講授在測量工具中找到相應的位置.在對測量工具的使用方法進行講授時，學生要跟著教師的提示來一步步使用工具進行測量.第一個實驗能夠幫助學生了解各種測量工具的使用方法、原理等相關信息，能夠提升學生的動手能力，為學生后續(xù)實驗的進行創(chuàng)造條件.

接著，在“金屬絲電阻率的測量”實驗中，教師要先向學生介紹實驗目的.除了最后要測量金屬的電阻率之外，學生還需要掌握螺旋測微器以及游標卡尺的使用方法，還要學會使用電流表、電壓表、伏安法來測量電阻的方法.

在明確本次實驗目的之后，教師就可以向學生介紹實驗原理.本實驗相對來說有一定的難度，如果不給學生介紹實驗原理，學生在進行實驗設計時就可能出現(xiàn)差錯.為此，由教師來指導實驗原理，提前幫助學生解答一些思維誤區(qū)，能夠減少實驗過程中出現(xiàn)問題的可能性，保證實驗教學的科學性.緊接著，教師要為學生逐一展示本次實驗所需要使用的實驗器材，包括螺旋測微器、毫米刻度尺、電壓表、電流表、開關、導線等.

以上都屬于實驗教學的準備工作，接下來才是實驗教學的重點，即實驗步驟的設計.為了凸顯生本教育理念，教師要給學生留出充分的時間來進行實驗設計.如，教師可以讓學生以小組為單位結合實驗目的、實驗器材等來設計實驗流程.經(jīng)過小組討論出來的實驗步驟能夠凝聚學生集體的力量，相較于學生獨立設計，出錯的可能性更小.到了時間之后，教師可以讓每個小組派出一位代表來說明本組的實驗設計，由教師以及其他小組來進行評價調(diào)整.這一步綜合應用了教師評價與學生評價兩種形式，幫助學生對實驗步驟進行了調(diào)整.

在實驗步驟都調(diào)整完善之后，學生就可以以小組為單位進行實驗，經(jīng)過測量直徑、連接電路、測量金屬絲的長度、求解電阻、整理器材的步驟之后，本次實驗教學就已經(jīng)基本完成了.最后，教師還可以引導學生撰寫實驗報告，讓學生回顧實驗過程，從中掌握一些基本的實驗方法，提升學生的實驗素養(yǎng).

2.2.2 觀察型實驗

觀察型實驗就是對物質的外觀、實驗現(xiàn)象、變化等進行觀察，能夠幫助學生獲得直接的感性認識，能夠讓學生在觀察過程中總結出一般事物的規(guī)律，有利于發(fā)展學生的科學思維能力.

例如 必修二中的“驗證機械能守恒定律”就需要學生認真觀察實驗過程，從中總結出機械能守恒這一客觀規(guī)律.如教材中的參考案例一就是對自由下落物體的機械能進行探究，在實驗過程中，學生觀察重物在兩點間動能以及重力勢能的變化，通過對這一現(xiàn)象的觀察，學生才能夠驗證機械能是否是守恒的.在這樣的觀察型實驗中，實際上是由特例到一般的過程，學生需要從這些現(xiàn)象中來總結機械能守恒定律，這正是觀察型實驗的一般特點.

2.2.3 探索型實驗

探索型實驗是難度最大的實驗類型，需要學生依據(jù)實驗目的來借助實驗進行自主探究，還要在探究之后對規(guī)律進行歸納總結，是培育學生創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力的重要載體.

探索型實驗在高中物理教學中出現(xiàn)的次數(shù)很多，如必修一中“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”“探究加速度與力、質量的關系”，必修二中“探究平拋運動的特點”等屬于探索型的實驗類型.這類實驗都需要學生先結合自己的學習經(jīng)驗進行預設.在本次實驗中，學生需要采取控制變量法，在探究加速度與力的關系時，需要保證物體質量是不變的，在探究加速度與質量的關系時，需要保證物體所受的力相同.保證物體質量不變比較容易，但是如何才能讓物體在實驗過程中所受的力是相同的呢？這就需要學生結合以往的學習經(jīng)驗來進行探究.

此外，為了直觀清晰地表達加速度與力、質量間的關系，學生還需要對數(shù)據(jù)的處理方式進行探究.多數(shù)實驗的數(shù)據(jù)記錄一般都是在表格中，但是本次實驗仍然將數(shù)據(jù)簡單地記錄在表格中無法直觀呈現(xiàn)三者之間的關系.因而，本次實驗還需要學生掌握利用圖像來處理數(shù)據(jù)的方法，學生需要合理安排圖像中橫縱坐標所表達的含義，之后再將實驗中的數(shù)據(jù)繪制在表格中，觀察加速度與力、質量的關系.本次實驗需要學生探究的內(nèi)容很多，對學生各項能力的考查也十分深入，能夠從多方面來提高學生的綜合能力，有利于學生物理核心素養(yǎng)的培育.

2.3 優(yōu)化實驗教學的設計流程

2.3.1 確定課題

受傳統(tǒng)教育觀念的影響，農(nóng)村地區(qū)高中物理實驗教學往往是按照教材中的實驗流程直接進行的，缺乏必備的教材分析與學情分析等，這是限制實驗教學效果的主要原因.針對這一問題，教師必須優(yōu)化實驗教學的設計流程，以保證實驗教學的實際效果.本部分以必修三中第十二章中的實驗“電池電動勢能和內(nèi)阻的測量”為例.

實驗教學都是圍繞一個課題展開的，簡單地說就是實驗的名稱.實驗課題的確立需要經(jīng)過教學內(nèi)容分析與學情分析兩個步驟.

該實驗位于“電能 能量守恒定律”一章中，新課標多個方面的要求都與本章的教學存在重合之處.比如，理解閉合電路歐姆定律，學會測量電源的電動勢與內(nèi)阻，這些都是最為基本的.此外，在“能源與可持續(xù)發(fā)展”一欄目中，學生還需要了解能量間的相互轉化，認識環(huán)境污染的危害，了解有哪些方式可以達到節(jié)能的效果.因而本實驗的設計需要從電路部分以及能源部分兩個角度來進行.

現(xiàn)階段高中物理所使用的是新教材，與舊教材相比，新教材中的章節(jié)更少，但是卻能夠對應舊教材中的很多知識.比如，第一節(jié)中“電路中的能量轉化”對應著舊教材中的“焦耳定律”，第二節(jié)“閉合電路的歐姆定律”則對應舊教材中的“電動勢”“歐姆定律”“閉合電路的歐姆定律”以及“多用電表的原理”.對新教材中這些變化進行分析，不難發(fā)現(xiàn)其滿足了新課標對能量學習的綱領性要求，也凸顯了核心素養(yǎng)中的能量觀.對此，實驗課題的確定可以結合學生的實際情況，沿用教材中的實驗名稱.

2.3.2 確定教學目標

結合本實驗在教材中所處位置，以及新課標的要求，可以將實驗教學目標確定為掌握使用電壓表以及電流表測量電源電動勢以及內(nèi)阻的方法，并且學會使用圖像法來求解電源的電動勢和內(nèi)阻.

2.3.3 實驗設計

實驗設計的進行還是需要學生發(fā)揮主觀能動性，教師可以先為學生講解實驗原理，之后再引導學生完成實驗步驟的設計.比如，教師可以為學生講解伏安法、伏阻法和安阻法三種方式，讓學生來自由選擇一種方式來進行實驗步驟的設計.

2.3.4 實驗反思總結

教師要引導學生撰寫實驗報告，包括姓名、班級這些基本信息，還有實驗名稱、實驗目的、實驗過程、實驗結果等.

3 結語

實驗教學作為高中物理教學的重要方式，在新課改背景下已經(jīng)成為提升學生物理核心素養(yǎng)不容忽視的手段.在教育高質量發(fā)展的背景下，教師要從農(nóng)村地區(qū)的教學實際出發(fā)，探索實驗教學的科學方式，以讓學生在實驗教學過程中實現(xiàn)物理素養(yǎng)的提高.

參考文獻：

[1]張春猛.核心素養(yǎng)培養(yǎng)下高中物理實驗教學模式的改進[J].新課程，2021（36）：62.

[2]吳正飛.學科核心素養(yǎng)融入高中物理實驗教學的策略探究[J].數(shù)理化解題研究，2021（24）：70-71.

[3]陳志偉.新高考背景下高中物理實驗教學有效性的思考[J].新課程，2021（31）：20-21.

[4]李仲春.新高考下的高中物理實驗教學優(yōu)化路徑[J].數(shù)理化解題研究，2023（09）：72-74.

[5]馬旭紅.新高考背景下高中物理課堂教學提質增效實踐探索——以高中物理實驗教學為例[J].數(shù)理天地（高中版），2023（04）：17-19.