新高考背景下高中物理智慧实验教学实践研究

摘要：新高考背景下，高中物理实验教学更加注重培养学生的知识应用能力、解决问题的能力以及科学实验精神。智慧实验教学模式在传统课堂教学模式的基础上，增加了大数据、人工智能等现代化技术，实现了交互性强、反馈及时、共享性高且可多场景模拟的实验教学，既能培养和提高学生对物理实验的学习兴趣和能力，也能提升学生的物理学科核心素养，为其在高考中取得优异成绩奠定基础。基于此，就新高考背景下的高中物理智慧实验教学实践策略展开分析和讨论。关键词：新高考；高中物理；智慧实验教学；教学实践研究物理是一门严谨的学科，以实验为主，以理论知识教学为重心。实验是验证物理理论的重要手段，提高物理实验教学的质量和效率能够显著提升物理学科的整体教学效果。新高考背景下，传统的实验教学方式已经难以满足新高考带来的变化，因此需要重视智慧实验教学模式及其实施策略的研究，以促进学生物理核心素养的发展，使其更好地应对高考。一、新高考背景下的高中物理智慧实验教学原则新高考背景下，高中物理智慧实验教学应遵循层次性、科学性和目标性三个原则。（一）层次性原则由于学生在学习能力、成长环境、兴趣爱好和认知水平等方面存在差异，他们的物理学习表现和能力也存在差异。因此，传统的一概而论的实验教学方式难以满足所有学生的学习需求。教师应在尊重学生个体差异的基础上，选择合适的智能化教学工具和软件，开展不同难度的智慧实验教学活动。在层次化的智慧实验教学中，各层级的学生都能在智能化教学工具和软件的帮助下，完成知识的深度学习与探究，收获学习成果，增强学习自信。（二）科学性原则教师应深入研究教材内容，分析在实验教学中运用智能化教学工具和软件的可行性，精心规划教学活动。考虑到某些物理实验操作难度大、实验结论获取难度高，教师需探索适合智慧实验教学的方法和手段，比如通过小组合作、项目任务等方式引导学生学习，完成对重难点知识的理解与吸收。（三）目标性原则智慧实验教学必须具备明确的目标，这样才能确保教学方向正确。教师应根据教学目标，提前准备好智能化实验教学资源，帮助学生在智慧实验中有效总结物理现象和物理学定律，深化知识理解。二、新高考背景下开展高中物理智慧实验教学的重要性在新高考的影响下，高中物理教学的重点有所调整，教师与学生的课堂角色发生了变化，学生成为学习主体，教师更多地扮演引导者和辅助者的角色。在这样的背景下，开展智慧实验教学非常有必要。首先，传统的实验教学模式以教师操作、学生观看为主，为了节省教学时间，教师通常会简略讲解实验过程及结论，导致学生的科学思维与综合素养难以通过物理实验教学得到提升。而智慧实验教学是一种依托信息技术手段、具备科学性与智慧性的新型教学模式，与高中实验教学需求相契合，能够促进学生对实验过程与结论的深度理解，培养他们的科学探索意识和能力。其次，传统物理实验课堂以理论知识讲解为主，缺乏针对性和互动性。而在智慧实验教学课堂上，教师可以针对某一知识点或学生不明白的部分重新设计实验任务，使实验教学更有针对性，提升学生的学习效果。再次，智慧实验教学有效解决了实验教学素材和资源匮乏的问题，有助于教师开展互动性强、内容详细、有深度的实验教学活动。教师以引导者身份启发学生，推动学生进行实验探究。最后，智慧实验教学有效丰富了课堂教学形式。传统物理实验课堂教学形式单一、流程固定，一般包括确定实验目的、设计实验步骤、开展实验、获得实验结果。智慧实验教学可以优化实验教学流程，引入个性化教学、在线互动教学、模拟情境教学等多种形式，有效解决教学问题，增进师生关系，提高教学质量［1］。此外，智慧实验教学对教师的教学能力和信息技术应用能力也提出了更高要求，教师需要不断探索，将专业知识与信息技术有效融合，提高自身的专业素养和信息素养。综上所述，在新高考背景下，研究和实施智慧实验教学模式对高中物理教学具有重要且不可忽视的意义。三、新高考背景下的高中物理智慧实验教学实践策略（一）巧借大数据，探知学生学情新高考背景下，高中物理智慧实验教学的开展以学生的实际学情为基础，教师要巧借大数据技术来探知学生的学情。在大数据技术的支持下，教师可以及时获取学生在实验需求、实验认知、实验疑问等方面的信息，并将收集到的信息进行数字化处理，由此总结学生学情，提供精确的教学指导。以“练习使用多用电表”实验教学为例，教师可以在开展智慧实验教学活动前，先通过智慧课堂软件向学生发布实验意向测评问卷。问卷中的问题需围绕实验内容、实验原理、实验过程以及学生对实验的具体认知展开设计。比如，“你是否了解多用电表的具体操作方法？”“你能否利用多用电表解决一些实际问题？”“可以使用多用电表探索哪些物理知识？”“你希望教师在多用电表实验教学中提供哪些建议和实质性指导？”［2］由于学生的学习能力、认知水平和学习需求存在差异，教师收集到的反馈意见也会有所不同。因此，教师可以使用智慧课堂软件上的分析功能整理学生的反馈信息，探知学生对“练习使用多用电表”实验学习的具体需求和意向。如90%以上的学生希望可以多使用多用电表进行电阻测试，80%以上的学生希望教师重点讲解多用电表的原理和操作方法，70%以上的学生想要自主设计多用电表的测试实验等。教师可以按照学生的具体诉求安排物理实验教学，帮助学生深度探究多用电表的使用方法与原理。（二）融合多媒体，促进实验多元化展示若全面追求智慧教学而忽视实效性和时效性，不仅会影响教学进度，还会影响学生的学习效果。因此，教师应在智慧实验教学中有选择性地融合多媒体，在恰当的时机开展智慧实验教学，在必要的时候利用智慧教学辅助工具，以促进实验多元化展示，提高教学效率。举例来说，教师可以将智慧实验教学应用于“验证机械能守恒定律”实验教学。在这一实验中，重锤自由下落、纸带打点等实验现象的观察难度较大，稍不注意就会错过重要的实验细节，对精度和准确度要求比较严格。因此，针对实验的重难点，教师可以开展智慧实验教学，如制作多媒体视频；对于相对直观、理解难度较低的部分，可以采取常规教学。例如，教师可以在备课时制作关于重锤自由下落、纸带打点两个实验过程的视频。在课堂教学中，先按照常规讲解实验目的、实验原理、实验步骤等，然后在具体步骤讲解与操作环节，借助多媒体设备播放提前制作好的实验操作视频，在关键处可以暂停，便于学生直观观察实验操作［3］。学生在多媒体视频的辅助下，可以细致观察实验的重点和关键环节，形成正确的实验认知，得出可靠的实验结论。（三）制作微课，促进学生自主探究微课是智慧实验教学的重要手段之一，教师可以根据教学内容、学生学情、教学目标等灵活制作微课视频。新高考背景下，高中物理教师既要充分利用课堂上的教学时间，也应注重学生课后的自主学习时间，帮助学生做好课前预习，提高课堂学习效率。微课具有短小精悍的特点，内容由教师自由设计和安排。教师可以针对学生的个体差异，为他们制作不同的学习任务单，并准备配套微课实验课程，以便不同学习能力的学生进行有针对性的自主预习。例如，在“探究加速度与力和质量的关系”实验教学中，教师可以充分利用微课教学资源丰富教学形式，开展翻转课堂式的智慧教学。此实验内容是新高考改革后的高中物理教学重点之一，教师可将实验过程制作成微课视频，提前发送给学生。由于学生存在个体差异，教师可在制作微课视频时设计不同的预习问题，启发学生深度学习［4］。如可设计与微课视频同步配套的任务单，具体如下。任务一：什么是加速度？加速度的大小与哪些因素有关？哪些因素关联大，哪些关联小？任务二：加速度与力、质量之间的关系是什么样的？若其中之一发生变化，其余两者会怎样变化？任务三：自主描述加速度、力和质量三者间的关系。任务四：若质量一定，加速度与力之间的关系如何？若加速度一定，质量和力之间的890cf5c88a147ad8ee0e264d1c3bfa203dd001be6ddd080b63b47ea3e863562f关系如何？学生可借助微课视频找到问题答案，完成以上学习任务。在课堂教学中，教师可以再次播放微课视频，与学生互动讨论，解答学生提出的问题，促进学生自主探究和分析，提升实验学习效果。（四）利用模拟平台，打破物理实验限制模拟平台是支持智慧实验教学顺利开展的重要工具。教师可以利用模拟平台完成在实验室中无法实施或效果不理想的实验活动，从而丰富学生的物理实验学习和操作体验，促进其物理核心素养的提升。在新高考背景下，高中物理实验教学的重要性进一步凸显，教师需要通过实验教学帮助学生有效学习抽象的物理学知识，借助智慧实验教学来实现常规教学难以达到的效果。例如，在“探究平抛运动的特点”实验教学中，教师可以利用智慧实验教学的优势，解决实验现象不明显的问题。平抛运动指的是物体以一定初速度沿水平方向抛出，在运动过程中仅受重力作用的运动。在实际操作中，往往会受到摩擦力或风力等因素的影响，物体的运动不是严格的平抛运动，实验观察结果存在偏差。因此，教师可利用模拟平台开展探究平抛运动的实验教学活动，放大或放慢实验场景，使学生能够直观看到小球做平抛运动的全过程［5］。模拟平台可以保存每次实验的视频和图片，教师可以将不同平抛力度下的实验视频进行对比，帮助学生探究分析，打破传统物理实验的限制。此外，教师还可以通过模拟平台为实验增加声音或色彩特效，帮助学生通过小球在运动中的颜色变化和落地声音特效加