物理实验作为理论基础、动手实践、现象研讨、结论总结几方面环环相扣的课程,能通过生动形象的实验现象引导学生自己动手,认识发现、交流总结各种直观的物理规律。然而在实际教学的过程中,存在部分学生动手能力较低、实验教学条件不足、教学方式落后等原因,实验课的教学成果难以达到理想水平。2022年推行的新课标强化了育人导向,着力于培养物理核心素养,并且对学生的实践能力、跨学科多元全面思考能力提出了新的要求。实验课正是助力于学生核心素养全面发展的关键课程之一,急迫面临多方面的革新。
一、系统化整体教学,构建课程结构,揭示本质规律
一个完整的实验课程并非仅仅是实验过程的一两个课时,也包括了课前的概念讲述和课后的结论总结。部分教师认为实验课程只是为实验习题服务,通过反复的概念复习和实验习题练习来代替实验课程。也有一部分老师并不重视实验前的准备工作,没有为学生梳理清楚整个实验流程,以及揭示每个实验现象背后的物理现象本质原因,导致学生在实验过程中要么动手能力匮乏,难以完成整个实验,或者只是把实验当作一个任务来完成,无法将实验现象和所学的概念联系起来加深印象。
因此,在日常的物理实验教学过程中,老师们必须要认识到教学的完整性:在实验过程中引导学生们完成整个过程至关重要,但是课前的概念讲述和课后的总结更是培养学生物质观念,建立探究思维的关键。以《研究匀变速直线运动》为例,指导学生在实验中熟练运用打点计时器记录纸带打点距离是实验成功的关键。但是在实验之前,必须要让学生对重力有一个初步认知,并且让学生了解匀加速运动的初步概念。在实验之后,要引导学生分析纸打点位置变化,将距离和速度联系起来,再揭示其背后隐藏的物理规律。这样学生才能在脑海中建立起基础的物理本质认知能力,不论对日后的解题还是解决现实生活中的实际问题都是极大的助力。
二、注重科学探究,从生活走向物理,从物理走向社会
学生对于学习的兴趣与热情是促使其发挥学习主观能动性最好的因素,但是传统的教学方式难以吸引大多数学生。新课标在课程内容框架中明确提出了“跨学科实践“的一级教学主题,要求教师将物理学分别与日常生活、工程实践以及社会发展相结合。对此,老师们首先要抓住教学主题,再结合生活中的多种情景素材逐步开展多种教学方式,丰富课间和课后的教学活动,以培养学生的科学态度和社会责任感。
以测定金属的电阻率实验为例,老师们需要抓住电阻率的核心概念,再通过将生活中常见的水管和金属导线类比,使用课件可视化的形式展示两者剖面下水流和电流的运动状态,引导学生分析二者的异同,从而使学生充分理解金属线长度、和截面积对金属导线的影响。在这个认知基础上,实验课上学生测量电阻丝的直径、长度时,就会很容易理解外形尺寸的差异对电子流动的影响,甚至进一步研究针对特定应用场景下的电路选择合适的电阻。在实验结束之后,也可以展开各种主题小论坛,比如“生活中常见的各种物体该如何估算其电阻率”、“洗澡时该如何预防热水器漏电风险”,让学生能自己制定简单的科学探究方案,分析处理自己的实验所获得的信息,并对自己得到的结果和课堂上学到的概念相结合,互相印证之下培养自己的物理创新与探究思维。
除此之外,可重复性也是物理实验的重要特性之一,同一个实验在多次重复之下都能带来对物理规律和本质的不同理解。然而由于实验仪器、场所等条件的限制,并不是每一个高中物理实验都适合在课后让学生自主重复。对此,老师可以在近段时间内所讲述概念的基础上,结合环境现实条件开发设计一些趣味实验。例如在教学进度在完成胡克定律之后,可以利用生活中常见的弹簧秤,设计几个学生可以自己在家重复练习的小实验,让其对弹簧拉力的大小、方向等性质进行更为深刻的认知。
值得注意的是,部分教材及文献中提出的教学案例随着时代的发展已经在生活中变得不常见,比如经典的保险丝,可以很好地用来用来帮助学生理解不同导电率、不同几何尺寸的材料在生活中的实际应用,加深学生对于电阻率以及几何尺寸对于电阻影响的理解。然而在今天,电阻丝已经大面积被空气开关取代。学生无法在脑海中建立电阻丝的直观印象,而空气开关一般被绝缘外壳封装好,其中的工作原理一方面对于学生而言太过复杂,另一方面也不便于学生理解课程核心教学内容。老师需要加强和学生的交流,深入了解学生的日常生后环境和兴趣爱好,及时更新自己的教学内容,选择合适的教学案例来帮助学生树立概念到应用,课堂到社会的知识映射。
三、避免无效练习,科学把控重心,构建反馈思维
在严峻的高考压力下,不少老师遵循”分数至上”的原则,将实验课的教学中心放在实验习题的重复练习与讲解上,甚至依靠死记硬背的方法破解各种实验题型的固定出题思路。这种教学方针在某种程度上确实可以起到针对学生的实验弱项快速提高卷面成绩,但是从长远来看,并不能对学生物理思维的培养起到任何帮助,部分学生也会因对枯燥的教学方式的反感逐渐丧失对物理学进一步探索的兴趣。
作为高考必考的题型之一,实验题离不开高质量的练习。老师在选取和设计练习题的时候应该遵循几个原则:第一,考点足够全面。所选取的练习题必须涵盖所有的考试重点,能通过练习让老师对学生的学习情况有一个大致的全局把控。第二,考点必须突出重点。对于实验过程中与关键知识点挂钩的流程,要给学生设计一定的思考过程,让学生通过表面的题干信息挖掘出背后的考点。第三,避免无意义的重复。做过百道题不如做好一道题,老师要把握住实验题考察的根本在于实验过程本身以及其背后作为支撑的实验原理。老师不妨可以尝试转变对于实验题习题的看法,将其作为一种针对学生实验学习情况的评价问卷。在发现学生的实验题错题时优先考虑其对应知识点背后的实验流程,通过重复实验的方式加深理解,或寻求其他的具体实例从侧面对实验要点辅助验证。
新课标试行一年来,广大教师都在教学方法上寻求多种革新和突破。对于学习最重要的主体,即学生而言,特定的某种教学方针难以适用于所有人。老师必须以学生自身个体为核心,围绕新课标提出的”促进学生核心素养发展“,紧抓各种教学情境背后的根本问题,持续调整改进自身的教学方式。高中物理的实验课虽然在整体教学版块中所占比例并不突出,但是其教学流程和教学方针可以适用于几乎所有的教学情境。实验课的教学改革必须在第一时间跟上新课标改革的步伐,充分吸收广大实际教学案例的反馈,为教学方式的改进和教学质量的提高提供最宝贵的经验,同时在师生双向交流合作的环境中优化老师的教学技能,为学生提供更完善的学习条件。