高中物理教学培养学生实验能力浅析

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【摘要】本文探述了高中物理教学过程中，如何培养学生物理实验能力。解析高中物理实验教学现存问题，如实验教学比重低、学生动手能力落后等，从培养学生的学习兴趣、实验表述能力、观察能力、动手操作能力、思维能力、科学方法应用能力、创新能力、合作能力等角度，列举高中物理实验教学中，培养学生物理实验能力的方法。期望本文能够为广大物理教学工作者带来一定的参考作用。

【关键词】核心素养；高中物理；教学；物理实验

物理实验能力是物理学科核心素养的基础内容。在教学改革深入推进、素质教育全面开展的背景下，物理教师应加强训练学生的实验能力，立足于教学内容、教学目标，设计多元化的物理实验，引导学生以分组合作形式，共享探究物理实验，把握实验要素、观察实验变化现象、总结实验结果，得出结论，形成对物理知识深化理解，促使物理实验能力的提升，进而能够得心应手地应用物理定律解决生活中的问题，彰显物理学科的宝贵价值。

一、高中物理实验教学现存问题

（一）实验教学比重过低

物理实验是物理知识的承载体，是学生学习物理知识的基础方法。但当前很多教师，受不合理教学观念的影响，对实验教学缺乏重视，开展实验教学的意愿较差，在教学负担较重时，往往会利用多媒体设备，以播放录像的形式，代替实际的实验教学，对于一些具有危险性的实验，甚至会直接越过不讲，这显然会影响学生物理学习水平的成长，不宜于学生的长远发展。

（二）学生动手能力落后

受应试教育的影响，当前很多学生对物理学科的学习都更侧重于理论知识，对于常见的实验习题，也仅是采取背记操作步骤、实验现象的方式进行学习，参与物理实验的积极性较低，动手操作能力发展滞后。在课程改革的号召下，显然，上述问题为物理课堂带来的困扰，已足以影响物理教学的顺利进行。因此，教师亟需顺应现代教育事业发展形势，采取合适手段，加强对学生物理实验能力的培养，促进学生物理核心素养的平衡发展。

（三）教师教学观念传统

物理课堂中，学生的实验能力得不到成长的一个关键原因，是教师教学观念的落后。当前，有很多教师，过于依赖以传统教学模式进行教学，对一些涉及物理实验的知识，往往仅会采取口头教学的方式，以千篇一律的教学手段，将其传授给学生，这必然会影响学生对物理实验的学习兴趣。此外，还有部分教师，在进行实验教学时，过多应用教材设计好的物理实验，很少设计创新性实验，导致很多学生在未参与实验时，就已从教辅资料中获知了物理实验的内容与结果，这显然会使教学效果大打折扣。由此可见，在倡导教学创新的今天，教师亟需加强对物理实验的创新设计，一方面调动学生对实验的探究兴趣，另一方面促使学生核心素养的发展。

二、例谈高中物理教学对学生实验能力的培养

广义上来讲，物理实验能力包含一系列具体的素质、技能，如探究精神、实验表述能力、实验操作能力、观察能力、思维能力等，此外，在实际的教学过程中，教师应重视激发学生的学习兴趣，让学生带着更为浓厚的兴趣，投入到对物理实验的求索中，保证课堂教学效果。以下列举几点值得教师采用的策略：

（一）培养学生的学习兴趣

学生参与物理实验的兴趣不足，严重影响物理实验质量。从古至今，大多数物理学家，都是在好奇心的驱使下，对物理知识展开一遍又一遍的求索，最终得知了物理现象的真谛。因此，学生对物理实验的兴趣不足，也可解读为学生对物理现象、物理实验的过程与结果缺乏好奇心与求知欲。建议教师在教学时，采用生活化教学法，借助生活中特殊的物理现象，唤起学生对物理知识的求知欲，再引导学生带着对物理知识的好奇心，编制实验方案，完成实验操作，体验物理知识在脑海中建构而成的成就感。此外，借助物理学家的事例、真实的物理学史料来激励学生也是不错的选择。物理学科史上的每一项重大突破，都是以实验为基础，因此，将物理学史中的实验范例，与教材中的物理知识结合在一起进行教学，能够调动学生的学习积极性，也能够培养学生的科学态度，增强其对科学家的崇敬感，彰显物理学科德育功能。以对“电磁感应规律”的教学为例，在课堂导入环节中，教师可应用多媒体技术，为学生展现与法拉第有关的资料，将法拉第花费十年时间探索电磁感应规律、经历千百次实验失败，终于得到了理想的实验结果的故事简要介绍给学生，让学生正视物理学习中遇到的困难，潜心探究物理实验，不断突破困难，获得物理学习水平的提升。

（二）培养学生的实验表述能力

实验表述能力是实验能力的基础之一。物理语言是严谨的、规范的，当前很多学生，在物理课堂中，不懂得如何规范地使用物理语言描述物理现象，不仅导致教师难以准确了解学生的学情，久而久之也限制了学生自身的成长发展。由此可见，在物理实验教学中，教师亟需为学生传授一些正确的实验表述方法，训练学生的实验表述技巧，引导学生发现物理知识的严谨美、规范美。例如，在教学“牛顿第二定律”的过程中，教师应在指导学生进行物理实验的同时，引导学生思索如何从a与F成反比、a与m成反比，得出F=ma，如何用科学的语言，描述物理结论，促进学生物理探究能力的平衡发展。

（三）培养学生的观察能力

对于一个完整的物理实验而言，观察实验现象、实验结果，是必备环节。例如，对“用双缝干涉测光的波长”这一实验的探究，就很考验学生的观察能力。在实验过程中，学生应仔细观察亮暗条纹的变化，在此基础上，得出准确的实验结论；再如，对“匀变速直线运动”这一实验的研究，就需要学生尽可能手眼并用，在打点计时器打下的纸带中，选取点迹最为清晰的一条，舍弃密集的点迹，从便于测量的部位，选取一个开始点O，之后隔5个点取一个计数点，分别记作A、B、C、D，最终得出S1、S2、S3。上述实验中，实验结果准确与否，与观察能力息息相关。在实验教学过程中，教师应不吝引导学生细致观察，手眼并用，从实验细节入手，全面把握实验现象，形成对物理知识的深层次认知。

（四）培养学生的操作能力

操作能力是物理实验能力的基础。实验教学过程中，教师应加强对学生操作能力的训练，引导学生通过实验操作，更好地探究物理现象，透过物理现象，更好地总结物理规律，真正提升学生的物理实验能力。以对“物体变化与外力做功之间的关系”实验的教学为例，教师可先引导学生，利用如下方法探究实验：做功方面，以一根、两根、三根橡皮筋，改变外力做功，其他条件不变，此为控制变量法。亦可引导学生从转化法的角度，探究这一实验，结合小滑块在光滑曲面上上升的高度，探究动能的大小，将动能转化为动力势能来测量。此外，还可引导学生用验证牛顿第二定律的实验器材来操作，此时，外力做功为mgs，理想模型方法下，绳子拉力T≈mg。可利用打点计时器，求出两个点之间的速度，即v1、v2，从而求出动能的变化。上述几种不同的实验方法，体现的物理思想是不同的，教师可引导学生以小组为单位，分别测验上述几种实验方法，感受对不同物理实验的具体操作，发展物理实验能力。

（五）培养学生的思维能力

“思维能力”这一素养极其重要，在物理实验教学中，更多体现为学生为检验某一猜想而编制实验方案或进行实验操作的思路。在实验教学过程中，教师应加强对学生的思维训练，鼓励学生灵活、独立地思考物理现象，启迪学生的深层次思维，促进学生思维品质的发展。以对“验证动量守恒”实验的教学为例，实验中，质量为m1与m2的小球将发生碰撞，碰前m1运动，m2静止。依据动量守恒定律，可得m1v0=m2v2+m1v1，此时验证速度问题，转化为了验证位移问题，即验证m1OP=m1OM+m2ON是否成立。教师可带领学生思索出现这种转化的原因，学生依据实验装置（如图1），不难分析出其中蕴藏的道理：小球飞离斜槽后做平抛运动，两球下落速度相同，因此飞行时间也相同，可将m1v0=m2v2+m1v1转化为m1v0t=m2v2t+m1v1t，时间t取小球下落时间，得v0t=OP，v1t=OM，v2t=ON，便得到了m1OP=m1OM+m2ON。显然，学生对上述实验现象的探究，分别用到了类比思维与简化思维，物理实验探究的繁琐步骤得到了一定的简化，学生的思维也得到了一定的启迪，思维品质得到了发展。之后，教师可引导学生围绕这一实验，以假说—演绎—验证的思路，总结实验内容，发展学生的物理学习思维、锻炼学生的核心素养。

（六）传授学生科学方法

高中物理实验教学过程中，教师应高度重视对学生良好实验习惯的培养，不遗余力、不失时机地为学生传授一些经典的物理实验探究方法，提升学生的物理实验学习效率，培养学生的科学探究素养。例如，实验推理法就是极为典型的物理实验研究方法，如帕斯卡实验推理；理想化实验方法属于科学抽象方法，如伽利略理想实验方法；分析综合法也是典型的物理实验研究方法，如牛顿就是在实验基础上，利用这一方法，得出了牛顿三定律。教师可在物理实验演示教学中，培养学生对上述物理实验方法的掌握。如对于“平抛运动”演示实验，教师应引导学生思索，如何证明物体在竖直方向上做的是自由落体？重点应观察哪些实验细节？久而久之，学生的物理学习水平与物理实验设计能力均能够得到长足的发展。

（七）培养学生的合作能力

高中物理教学中，很多实验都需要学生以小组合作形式完成。因此，培养学生的合作能力，也是培养学生物理实验能力的重要一环。教师应着力挖掘物理实验中考验学生合作能力的元素。如对一个实验装置的设计，往往需要多名学生的共同参与；对电学实验的实物连接，也需要多名学生进行合作，教师可引导学生进行组内分工：有的学生负责滑动变阻器，有的学生负责电源，有的学生负责用电器……各部分连接正确的情况下，学生就能够较为成功地制作出整个实物装置，之后就可以较为顺利地完成整个实验。对于一些发生速度较快的实验现象，教师可引导学生以小组分工，决定由谁观察实验现象、由谁记录实验现象，让小组中每一名学生都能够参与物理实验探究，在探究完毕后，也可坐在一起讨论物理实验，久而久之，学生的分工能力、合作能力与人际交往能力都会得到明显的发展。

三、结束语

综上所述，当前高中物理课堂中，学生的物理实验能力发展得不容乐观。为强化学生的物理实验能力，教师应加强对实验教学的改革，不断汲取先进的教学方法，将各种别开生面、别出心裁的物理实验一一呈现于学生面前，从启迪学生的表述、观察、思维、创新等一系列能力素养出发，潜移默化、循循善诱地发展学生的物理实验能力，在实验实践中不断提升，强化学生对物理现象的理解、对实验细节的把握，促进学生核心素养的长远发展。

【参考文献】

[1]刘群丰.重视高中物理教学过程渗透培养物理实验能力[A].2019年教学研究与教学写作创新论坛成果集汇编（一）[C]，2019：364-366.

[2]郭慧慧.基于科学探究能力培养的高中物理实验合作学习实践研究[D].伊犁：伊犁师范大学，2019.

作者:杨年 单位:江苏省通州湾中学