实验是指人们运用科学的仪器和设备对某种自然过程变化规律的研究。物理学是一门以实验为基础的自然科学,许多物理概念的提出、物理规律的发现及应用都需要通过物理实验来实现。在高中物理的教学过程中,通过有效的实验教学,可以加深学生对物理概念的记忆、物理规律的理解和应用,促进物理观念的形成、科学思维的培养、科学探究能力的提高、科学态度与责任意识的强化。在高中新课程改革深入发展的今天,要优化教学方式和方法,激发学生的学习兴趣,高中物理实验教学有效性研究是每一位高中物理教师探索的课题。
一、高中物理实验教学的重要性
1.物理实验是学生获得知识和技能的重要方式和手段,也是提高学生学科素养的重要途径,贯穿高中物理教学的全过程。实验能将复杂的理论简单化,使学生更容易掌握物理理论知识。
2.物理实验能培养学生对物理的学习兴趣。实验是物理课的魅力所在,笔者在授课班级通过问卷调查了解到,有96%的学生都愿意上实验课,在愿意上实验课的学生中有98%的学生认为演示实验或分组实验,可以帮助他们在较为轻松、愉快的氛围中掌握知识、技能,在一定程度上提高了学生的学习兴趣。
3.物理实验是培养学生关键能力的有效途径。通过实验,培养了学生的实践能力、观察能力、分析能力和思维能力。更重要的是可以帮助学生形成实事求是、严肃认真的科学态度。通过物理实验中的方法设计与团队协作,有效培养学生的创新能力和合作探究精神。
二、高中物理实验教学的现状
1.实验教学意识淡薄。面对高考压力,部分教师将教学重点放在理论教学上,忽视学生实践能力的培养,而且在高考中,并不需要学生亲自动手进行物理实验,物理实验教学看起来似乎可有可无,有的教师直接要求学生只要能够将物理实验的原理、使用器材、步骤、结果等背诵出来就可以了。这种“背实验”的现象占有相当的比例。还有一些教师为了节约时间,将分组实验变成演示实验。
2.实验教学模式单一。以往的高中物理实验教学中,对所认识的基本概念、基本规律或基本原理的验证,都是按照习惯性的模式进行,一般是在物理实验前,教师先将实验的原理、器材、步骤以及相关的注意事项全部讲述给学生,并进行实验演示,学生的实验操作只要按教师的演示步骤按部就班进行即可,学生实际参与和思考的时间比较少,学生的疑惑和创新均被忽视。
3.实验教学能力不高。高中物理实验需要大量的先进仪器设备,例如借助传感器和计算机测速度,用数码相机记录平抛运动的轨迹,用传感器和计算机研究平抛运动的装置等,但部分教师对这些设备缺乏系统的学习,不了解设备的使用方法。实验的操作效果自然就不理想。
三、提升高中物理实验教学有效性的策略
1.转变教学观念,增强实验教学意识
要实现高效的物理实验教学,首先教师要转变教学观念。在实验教学中确立学生为主体的理念,让学生动手实践。教师要由知识的传授者转变为学生学习的指导者,让学生由被动学习转变为主动学习。引导学生通过动手做实验,去主动思考、发现问题、分析问题、解决问题,得出结论,增强学生的体验感、获得感。
2.创设实验情境,激发学生学习兴趣
爱因斯坦说过,兴趣是最好的老师。高中物理知识点繁多,难度也很大,物理实验的步骤和方法有一定的难度,教师在教学中可以通过各种情境的创设引入,提高学生的实验兴趣,使他们愿意主动参与到物理实验中来。如学习《超重和失重》时,教师可以用体重计测量体重创设情境引入新课:让学生先站立在体重计上静止不动时,记录体重计示数,然后突然下蹲观察并记录体重计示数的示数的变化,再突然站立观察并记录体重计示数的变化;也可演示矿泉水瓶侧壁开孔装水,做自由落体运动时水不流出的实验,激发学生兴趣引入新课。
3.设计探究实验,培养学生学科素养
《普通高中物理课程标准(2020修订版)》中明确说明高中物理课程必修课程中学生必做实验有12个,其中探究性实验有5个,选择性必修课程中必做实验有9个,探究性实验有3个。新教材与旧教材相比,高中物理新教材内容中有大量的实验探究和理论探究的素材,增加了大量实验内容,以及“观察与思考”、“活动与探究”、“交流与讨论”等内容。在物理实验教学中,为了更好地体现学生的主体地位,教师应该为学生设计更多的探究性实验,让学生充分参与到物理实验中。教师通过创设情境,引导学生完成提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验和收集数据、分析与论证、交流与合作等。指导学生在自主探究中,对实验问题进行分析、探究,加深对实验结论的认识和理解,通过自主探究活动,使学生体验科学研究的过程,强化科学探究的意识,培养学生科学思维,提升科学素养,增强科学态度与责任。在分组做探究性物理实验中,根据探究性实验内容和实验步骤,小组成员分工配合、交流合作,教师可适当地对学生的操作进行指导,帮助学生解决实验中遇到的问题,增加学生对成功的体验,形成尊重事实、善于质疑的科学态度,提升合作学习能力、创新精神和实践能力。
4.运用现代技术,促进实验有效呈现
随着信息技术的不断发展,高中物理教学中广泛应用了现代化的教学设备,并取得了较好的教学效果。在物理实验教学中,由于场地、仪器、危险程度等的限制,有些实验不能由学生亲自完成,这时,教师就可以借助多媒体来辅助物理实验教学,让学生更加细致地观察实验步骤和实验现象,能更好地达成物理实验教学目标。如在学习电压、电流时,对于看不见摸不着的电压、电流,学生理解起来比较困难,教师可利用多媒体课件,把电荷的定向移动形成电流的过程呈现给学生看,使学生对这一知识的理解更加容易。
5.规范实验过程,培养学生科学态度
规范实验过程就是要求实验者明确实验目的,科学合理选择实验器材、规范精准组装实验装置,充分理解实验原理、设计规范有序便于操作的实验步骤、及时记录实验真实数据、科学分析实验数据蕴涵的规律与误差成因、提出实验改进优化创新方案。同时在实验中应养成良好的习惯,如爱护财物、节约用水用电,实验桌面整洁有序、实验完毕器材规范存放,尊重实验事实,真实填写实验日志等。通过规范实验过程进一步激发学生学习和研究物理的好奇心与求知欲,做到实事求是、不迷信权威,善于从不同的角度思考问题,追求创新。
总之,在高中物理教学中提高实验教学的有效性,不仅可以激发学生的兴趣,还能帮助学生开拓视野,更好地理解基本物理概念、规律和原理等,同时促进学生正确的物理观念的形成、科学思维的培养、科学探究能力的提升、科学态度与责任的强化。在高中物理实验教学中,要结合教学实际,不断地探索适合高中物理实验教学的新方法和新思路,从而提高物理教学质量,培养学生物理学科核心素养。
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