高中物理实验教学中有效情境的创设策略研究

摘要：实验教学是高中物理教学的重要组成部分，创设有效的问题情境是开展实验教学的关键前提。教师需要通过问题情境的创设，使学生适应探索者的角色、真正走入实验与学习。因此文章对创设有效情境开展实验教学的重要性、高中物理实验教学中有效问题情境的创设原则与策略展开了讨论，以期帮助学生培养问题思维、强化学生解决问题的能力，并能够将这种能力应用在未来的人才竞争中。关键词：高中物理;实验教学;问题情境创设有效的问题情境开展物理实验是高中物理教学的组成部分，教师结合学生的认知水平创设实验问题情境，能够引导学生从认知结构失衡重返平衡，在唤起学生获取新知的欲望、激发学生的学习兴趣方面发挥了重要作用。一、创设有效情境开展实验教学的重要性通过对大量高中生的观察可知，他们进入高中阶段后，学业难度与心理压力陡增。在这种状态下，学生如果还延续着做被动知识接受者的状态，而不能拥有获取、习得并运用知识的主体性，基本很难拥有良好的学习心态，同时也难以提升成绩。因此高中物理教师应充分意识到，树立学生的问题思维、使学生养成探究的习惯，一方面是为了实现物理课程目标，另一方面是为了促进学生身心健康发展。具体而言，创设有效情境开展实验教学的重要性如下所述。（一）有效激发学生的求知欲和好奇心初入高中的学生普遍认为物理是枯燥乏味的，也是相对而言难度较大的。对此，高中物理教师要认识到，最好的课堂教学效果是学生和教师之间能够形成有效的互动，在互动中让学生潜移默化地接触并了解新知识。教师可以充分利用学校提供的多媒体教学设备创设出生动的问题情境，通过各种方式展现实验，让学生调动五官沉浸在实验问题中，这既有利于调动学生的学习积极性、主动性，也有利于学生保持持久的学习兴趣。事实上，教师与学生之间的交流，本就不应局限于知识的传递上。在课堂上，教师需要把握好交流的目的，例如，当教师以分享奇闻轶事的方式与学生沟通时，这种交流便变得更为丰富和有趣，此时教师需要注意避免无效的输出与表达，所有沟通应围绕着课堂主线展开。这样学生不仅能从沟通中学到知识，还能感受到教师的热情和关注，从而更加投入地学习。例如，在“自由落体”这一知识点的教学过程中，教师先从生活中的实例入手，让学生感受如苹果从树上落下、雨滴从天空降落等看似平常的现象，其背后却蕴含着丰富的科学原理。教师可以引导学生观察、回忆与讨论这些现象，抓住机会鼓励学生进行实验和探究;可以让学生自己设计一些小实验，观察不同物体下落的速度和轨迹。通过动手实验，学生能够更加深入地理解自由落体的概念。此外，教师还可以趁热打铁，引导学生思考一些更深层次的问题，如自由落体的应用、它的限制以及它对现代科技的影响等，这不仅拓宽了学生的视野，还潜移默化地激发了他们的创新思维和探索精神。（二）帮助学生树立科学探究的意识以往的高中物理教学研究早已明确，高中物理学科的重要目标之一是培养学生科学的思维方式，以及掌握探究问题的方法。从日常生活中的物理现象出发，发掘问题并展开实验是达成这一目标的基本要求。因此高中物理教师应在潜移默化中让学生接受，其学习是一个主动发现问题并解决问题的过程。学生在教师创设的问题情境下思考、讨论，发挥个人优势，寻找解决问题的办法，正是树立探究思维、掌握探究方法的过程。例如，在教学“电动势”等相关知识点时，教师可以通过实验的方式引导学生探索电源的奥秘。首先，教师可以准备好蓄电池、干电池、小手摇发电机等不同电源，将这些电源一一连接灯泡，并引导学生做好结果记录，让学生比较结果并总结规律，即不同的电源都能转化为电能，但效果并不相同。为了探究电能效果的差异，教师可以带领学生测量电池两极间的电压变化情况。通过实验数据，学生可以了解到不同电源的电压大小和变化规律。通过这样的教学方式，学生不仅能够深入理解电动势等相关知识，还能够提高自身的科学素养和实践能力。（三）活跃课堂气氛，解放学生思想活跃的教学气氛不仅能带给教师良好的表达状态，还能为学生提供一个良好的体验与思考环境。特别是在物理实验课堂中，教师可以利用的器材与情境非常丰富，因此不断创新教学方法、利用现代教学手段改善实验教学的过程，为学生营造一个愉快且富有启发性的学习氛围，是高中物理教师课堂教学的应有之义。二、高中物理实验教学中有效问题情境的创设原则（一）以课程目标为导向，以解决问题为目的经验丰富的高中物理教师会在物理实验前进行课堂提问，因为提问是一个推动学生思考的有效方式。但问题的设置，是否有利于学生对该课程知识点的理解，是评价问题设置是否合适的重要标准。教师在设置问题时，需要充分考虑学生的实际情况，已学过的知识点与即将要学习的新知间的联系，确保问题的针对性和有效性。同时教师还需要根据学生的回答情况及时调整问题，以更好地引导学生思考，促进学生对知识点的理解和掌握。例如，“落体运动”这一个知识点中，有一个著名的对比实验，即铁片（或钱币）与小纸片从同一高度同时下落的对比实验。之所以大部分教师都会采用这个实验引导学生，是因为这节课的课程目标是让学生充分理解“物体下落快慢与所受重力无关”这一难点，学生需要跳出“物体下落快慢与重力相关”的思维定式，了解空气阻力的影响使落体运动变得异常复杂。因此实验教学中，问题情境设置的首要原则，是以课程目标为导向，以切实解释生活现象为目标。（二）以培养学生的探索思维为目标高中阶段的课程多、知识学习难度大，学习者的心理压力也随之变大。如果想在繁重的课业压力下形成探索思维，就需要教师引导学生在日常学习中不断练习，将已知与未知、旧知与新知做出联想，建立起自己的知识结构，形成自己独立的认知结构。这一过程中，学生会逐渐拓展认知结构，当他们感受到探究问题带来的成就感时，就会形成自主性，逐渐摆脱被教师“推着走”的不良状态，真正恢复学习的主体性。（三）实验教学中问题情境应兼顾趣味性和生活性物理实验教学既要解决学生在学习教材中发现的问题，也要解决学生在日常生活中遇到的问题，需要从学生的生理层面、心理层面以及社会生活层面入手，引导学生形成主体意识，使学生真正成为课堂问题的主体、课堂教学的主体。传统的高中物理教学强调理论的完整性、系统性，时常囿于试题，与科学技术、生活实际的联系不甚密切，经常出现对问题的处理过于理想化、模型化的情况，诸如“看成质点的小球，轻杆，光滑水平面”等理想模型的设置，使物理教学与生活脱节，这对学生的思维锻炼并无益处。当前，物理知识的应用早已深入到人们生活的方方面面和社会生产的各个领域，许多内容和客观实际与物理知识有着直接联系。为了把枯燥的物理符号、公式与奇妙的物理现象相联系，让学生能形成所见所想上的联动，就要求教师把物理问题、物理知识和生活实际紧密结合起来，弥补理论联系实际的不足，使物理教学充满生活情趣。（四）实验教学中的问题情境应环环相扣于学生而言，高中物理学习的一大难点在于固有知识结构对问题解决的影响巨大，因此，在问题情境设置时，教师应根据学生的学习心理和知识结构，将要解决的问题设计成渐进的问题系列，为学生学习新知识提供必要的支架。例如，在“电场”这个知识点的相关教学过程中，学生学习的主要困难在于理解电场是客观存在的，是带电体周围的一种特殊物质。然而，“场”这个概念过于抽象，看不见、摸不着，却无处不在，因此教师可以先通过可见度较大的范氏起电机，使金属球带电后，让周围一系列带电小球产生相互作用，并让学生间接观察、感受场的存在，给学生足够的感官刺激。接着，教师让一位学生站在绝缘板上，用手触摸范氏起电机的带电金属球，结果为人体带电后，头发竖起并散开。随后，教师分别就金属球、头发的形态等展开提问，使学生相信场的存在，引导学生运用已学的库仑定律和力的知识分析该现象。三、高中物理实验教学中有效问题情境的创设路径（一）挖掘日常生活中的物理现象创设情境物理学与每个人的生活都有十分密切的联系，教师在课堂上联系生产、生活实际，或者引用学生平时关注的热门科技话题设置问题情境，学生会感到具体、亲切，有助于学生认识到物理学的现实意义，进而减少对物理学习的排斥心理。例如，在“电阻的测量”一节中的导入实验中，教师往往会利用多媒体展示电视机三原色（红、绿、蓝）的控制电路图，而后向学生解释电路中由不同阻值的电阻各司其职，从而确保电视机荧屏上出现真彩色。如果某电阻坏了或阻值变化了，电视机会出现泛红、泛绿或泛黄的故障。学生通过回忆现实情况，进而展开讨论。教师还可以在课前让学生通过查阅资料、设计实验等方式进行预习，通过探究式学习，学生可以更加主动地参与到学习中，提高自主学习能力和创新思维能力。（二）结合实验目的与实验器材创设问题情境高中物理实验教学的重要目的之一就是让学生对完整的实验流程、常见的实验器材以及准确的实验步骤有所了解与掌握，为此，教师可以通过研究实验目的与实验器材的特殊性创造问题情境。例如，在“电压表、电流表”的教学中，教师可以先引导学生展开讨论，如何用表头改装不同量程的电压表。在学生完成独立思考并相互交流观点后，教师可以鼓励学生设计一个电路，来验证新改装的电压表是否准确。具体而言，教师给出器材标准电压表一只、滑动变阻器一个、电源一个、电键导线若干、刚被改装好的电压表。当多数学生完成了自己的设计后，教师可以选取不同学生的设计画于黑板，并请这些学生分享设计思路，接着让其他学生共同讨论这些设计的利弊。在这里，教师需要重视学生共同讨论利弊的环节，因为这是让学生在各种思考方式的交锋中逐渐理清思路的好时机。此种教学不仅使学生获得了亲身参与研究探索的体验，培养了他们发现问题、解决问题的能力，还为课下广泛开展研究性学习奠定了基础。（三）再现旧知识、引出新问题创设实验情境教师带领学生复习旧知识，设置专门的情境，由旧知识的拓展引出新问题，进而引导学生建立起新旧知识间的联系，能为学生形成完整、清晰的知识架构奠定良好的基础。例如，在教授《光的折射》一课时，教师可以先引导学生回忆以前学过的光的反射相关知识，然后通过实验展示光的折射现象，让学生观察并思考折射与反射的不同之处;在教授“楞次定律”时，教师通过实验，将法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律等联系起来。通过这种情境的创设，学生能够更好地理解新旧知识之间的联系与差异，形成完整的知识体系，并在搭建知识体系的过程中收获学习的成就感。（四）利用习题中的题目模型创设问题情境习题教学是高中物理教学过程中不容忽略的一部分，在参与习题教学时，一部分学生往往逆反情绪较严重，还有一部分学生容易陷入麻木的解题行为中，缺少主动思考的习惯。此时，教