高中物理实验资源开发的研究和实践
尤飞鹏
摘 要：高中物理课程标准（2017版）对学生的实验能力提出了更高的要求，在教学中适度开发实验资源显得至关重要。本文结合教学实践，阐述在高中物理实验教学中如何进行实验资源的开发和利用，以提高学生的物理学科素养。
关键词：物理实验；资源开发；物理学科素养
高中物理课程标准（2017版）指出，实验是培养学生学习物理学科的重要方式。物理实验的学习有助于学生对物理知识的理解和获得，对于提高学生的物理学科素养也有积极的意义。因此，适度开发高中物理实验资源，开展适合教学的实验项目，显得至关重要。
1 高中物理实验资源开发的必要性
高中物理实验资源包括教材中的实验资源和一些有价值的课外资源。课外资源可以来自于对科技馆和博物馆的实地考察，对实验室仪器的充分利用，科技小实验的开展，多媒体设备的使用等。若能合理地开发和利用物理实验资源，它将能更好地服务于实验教学，提供给学生更多动手做实验的机会。
长期以来，传统的物理实验教学只局限于教材实验，而且教学模式过于单一，大多停留于教师的演示实验与学生的验证性实验。由于教材实验教学内容和课时分配的局限，在教学中，学生常常被要求按规定的实验步骤进行，且尽可能地得到与教材一致的实验数据，学生根本没有自己的想象空间，思想受到极大的约束。可见，这样的实验教学不利于学生的创新和实践能力的培养，更不能满足有较强动手能力和实验探究能力的学生的需求，教学的质量与效果将大打折扣。
随着社会科技进步，对学生能力的要求已进入一个全新的阶段。教师应打破传统的实验教学观念，呼应新课标要求，合理利用课外资源开发新实验，让学生有更多动手做实验的机会。
2 物理实验资源开发的研究与实践
下面以本校实验教学的实践来阐述物理实验资源可以从哪几个方面进行开发与利用。
为培养学生的动手动脑能力，提高学生的物理学科素养，本校以开发与利用校内实验资源为主，偶尔还组织学生参观体验校外实验资源。
2.1 开放实验室，鼓励学生探究
伴随着课程改的步伐，探究式教学也悄然融入了物理实验教学。物理探究式实验教学提倡的是让学生自己设计实验，选择实验所需器材，小组讨论实验方案进行实验，收集分析数据，讨论总结实验结论，从而归纳出相关的物理概念与规律。鉴于此，我校开放了部分的物理实验室，供学生进行课外探究实验等。
本校的具体做法是，每天下午放学时间，开放部分实验室，并安排教师进行适当的指导。每间实验室橱柜里排放着常用及应学生实验探究所需的器材，供学生自己选择。实验室讲台桌上排放着一本实验仪器设备的使用情况登记表，要求学生进行使用登记。学生主要以小组为单位，进行不同的探究小实验或课外小实验。 每隔一段时间，教师要求学生对自己的实验结果要进行阶段性、总结性汇报。
开放物理实验室，使物理实验由课内拓展到课外，由封闭到开放。同时使实验室的器材得以充分的利用。学生利用已有器材设计活动进行探究实验，或结合利用废旧材料及日常用品进行课外实验，使自身所学的物理知识能学以致用，物理学知识与思维的碰撞得到充分的展示，动手能力和“提出问题，解决问题” 等能力进一步得到锻炼。
2.2 开展科技小实验，引导学生实践
物理科技小实验与生活息息相关，它把物理学知识很好地与实践结合起来，有着趣味性强、操作简便、用时少等特点。学生在有限的课余时间，能够较高效地完成，并掌握一定的实践技能。
教师收集了“摆运动的观察”、“全反射”、“地磁场发电”等科技小实验，引导学生利用课余时间进行实践操作。例如在“地磁场发电”小实验中，学生设计了“转门发电”即在教室门的四角钉上钉子，用漆包线绕制形成一个几十匝的大线圈，线圈接上LED灯，当学生开和关教室门时，便可观察到LED灯亮的现象。在这个简单的实验操作中，学生明白了地磁场发电的原理并体验到实验成功的喜悦感。
开展科技小实验，不仅激发了学生的学习兴趣，同时也拓宽了他们的知识面，让学生明白“物理来源于生活，生活处处是物理” 。
2.3 改进课本实验，激发学生创新
课本实验在教学中分为演示实验，学生验证性实验，探究性实验等，由于教学设备和教学时间的局限，很多实验都无法落实。因此，教师可以适当地从器材，方法等角度去改进实验，使教材实验更易于操作，用时更短，对物理知识的渗透与获得同样地得到实现。
司南版《斜抛运动》中的教材实验（图1），存在着表达不清、原理出错等缺点，笔者对此进行了改进（图2），用大容量矿泉水瓶代替玻璃瓶，既扩大容量又提高安全系数；用滴带代替导管，使水的流速可以控制；加装了直尺、三角板和量角器（图3）用于测量射程、射高和抛射角。制作后的仪器具有操作简单、过程安全、结论准确、整理方便等特点，能生动、定量地得出斜抛运动物体的射高和射程与初速度和抛射角的关系，可让学生自己动手由实验得出结论，效果非常良好。
教师改进课本实验，为学生创设更丰富的实验情境，呈现更清晰的实验现象，激发了学生创新的欲望，从而提升了实验教学的水平和育人效果。教师在教学中可以鼓励学生利用自己所学的知识去改进课本实验，培养学生的创新能力。
2.4 编制校本课程，丰富学生知识
校本课程是教师根据自己学校的条件及学生的特点，编制并实施的课程。校本课程作为国家课程的补充，具有形式灵活，体现学校特色，符合本校学生需求等特点。高中物理实验资源校本课程，不仅给学生一个开放的空间，让学生在做中学，提高了学生对物理学科的兴趣，而且给学生补充了丰富的物理学科知识。
本校物理教研组长组织组内各位教师认真学习和研究了高中物理新课程标准，校本课程理论，以及多种教育理论。以此为依据，教师挑选、改编一些适合本校学生发展的物理实验资源，并制订成册——《高中物理实验资源汇编》。教材中的每个实验都配有背景资料、工具与材料、活动过程、说明与延伸等。课程在高一、高二年段以研究性学习的方式进行实施，得到绝大多数学生的肯定。
校本课程的实施，超越了教材与课堂的局限，使教师关于新课程新教法的理念得以有效地提升。学生通过校本课程的学习，在知识、技能、合作意识等都有明显的进步，学习行为由“被动”变为 “主动”，科学思维得到提升，学习成绩得以提高。
3 基于物理实验资源开发和利用的几点收获
3.1 提高教师的教学素养
高中物理实验资源的开发和利用需要教师通过理论学习和实践，提高自己的专业水平，指导学生解决实验过程遇到的物理学问题。在这过程，教师对新课程理念的践行有更深刻的理解，自身的教学素养也得到提升。
3.2 培养学生探究的思维品质
在高中物理核心素养中，科学探究是重要的组成部分。实验的探究过程能让学生体验科学研究的历程，学习科学研究的方法并建构相关物理知识及规律。在实验资源的开发和利用中，教师给予学生自主探究的机会，充分发挥学生的主观能动性。学生在设计实验过程，创新思维、批判性思维得到锻炼，学生学会了从不同角度提出问题，解决问题，学会了记录实验数据，并进行有效地分析归纳，深化了知识理解。
3.3 提升学生的实践能力
在学科教学中渗透STEM教育理念[STEM是科学 （Science）， 技术 （Technology）， 工程 （Engineering），数学 （Maths）这四个单词首字母的缩写][ 1 ]，是科学教育研究的一个热点。物理学是一门与STEM有着紧密联系的学科，在教学中重视的是学生的思考方法与实践而不是知识点。
教师通过“开放实验室，设计探究实验”、“开展科技小实验”给学生一个全新的学习体验。鼓励学生动手动脑，激发学生的想象力和创新意识，培养小组合作精神。通过“校本课程的实施”，创设与物理学相关的实际问题，让学生利用所学知识尝试解释与解决问题，以提升学生实践能力，培养学生科学态度与责任。
参考文献：
[1]吳定允，王莉华.高中物理实验资源的开发和利用[J].教育理论与实践，2011（11）：12-17.
摘 要：高中物理课程标准（2017版）对学生的实验能力提出了更高的要求，在教学中适度开发实验资源显得至关重要。本文结合教学实践，阐述在高中物理实验教学中如何进行实验资源的开发和利用，以提高学生的物理学科素养。
关键词：物理实验；资源开发；物理学科素养
高中物理课程标准（2017版）指出，实验是培养学生学习物理学科的重要方式。物理实验的学习有助于学生对物理知识的理解和获得，对于提高学生的物理学科素养也有积极的意义。因此，适度开发高中物理实验资源，开展适合教学的实验项目，显得至关重要。
1 高中物理实验资源开发的必要性
高中物理实验资源包括教材中的实验资源和一些有价值的课外资源。课外资源可以来自于对科技馆和博物馆的实地考察，对实验室仪器的充分利用，科技小实验的开展，多媒体设备的使用等。若能合理地开发和利用物理实验资源，它将能更好地服务于实验教学，提供给学生更多动手做实验的机会。
长期以来，传统的物理实验教学只局限于教材实验，而且教学模式过于单一，大多停留于教师的演示实验与学生的验证性实验。由于教材实验教学内容和课时分配的局限，在教学中，学生常常被要求按规定的实验步骤进行，且尽可能地得到与教材一致的实验数据，学生根本没有自己的想象空间，思想受到极大的约束。可见，这样的实验教学不利于学生的创新和实践能力的培养，更不能满足有较强动手能力和实验探究能力的学生的需求，教学的质量与效果将大打折扣。
随着社会科技进步，对学生能力的要求已进入一个全新的阶段。教师应打破传统的实验教学观念，呼应新课标要求，合理利用课外资源开发新实验，让学生有更多动手做实验的机会。
2 物理实验资源开发的研究与实践
下面以本校实验教学的实践来阐述物理实验资源可以从哪几个方面进行开发与利用。
为培养学生的动手动脑能力，提高学生的物理学科素养，本校以开发与利用校内实验资源为主，偶尔还组织学生参观体验校外实验资源。
2.1 开放实验室，鼓励学生探究
伴随着课程改的步伐，探究式教学也悄然融入了物理实验教学。物理探究式实验教学提倡的是让学生自己设计实验，选择实验所需器材，小组讨论实验方案进行实验，收集分析数据，讨论总结实验结论，从而归纳出相关的物理概念与规律。鉴于此，我校开放了部分的物理实验室，供学生进行课外探究实验等。
本校的具体做法是，每天下午放学时间，开放部分实验室，并安排教师进行适当的指导。每间实验室橱柜里排放着常用及应学生实验探究所需的器材，供学生自己选择。实验室讲台桌上排放着一本实验仪器设备的使用情况登记表，要求学生进行使用登记。学生主要以小组为单位，进行不同的探究小实验或课外小实验。 每隔一段时间，教师要求学生对自己的实验结果要进行阶段性、总结性汇报。
开放物理实验室，使物理实验由课内拓展到课外，由封闭到开放。同时使实验室的器材得以充分的利用。学生利用已有器材设计活动进行探究实验，或结合利用废旧材料及日常用品进行课外实验，使自身所学的物理知识能学以致用，物理学知识与思维的碰撞得到充分的展示，动手能力和“提出问题，解决问题” 等能力进一步得到锻炼。
2.2 开展科技小实验，引导学生实践
物理科技小实验与生活息息相关，它把物理学知识很好地与实践结合起来，有着趣味性强、操作简便、用时少等特点。学生在有限的课余时间，能够较高效地完成，并掌握一定的实践技能。
教师收集了“摆运动的观察”、“全反射”、“地磁场发电”等科技小实验，引导学生利用课余时间进行实践操作。例如在“地磁场发电”小实验中，学生设计了“转门发电”即在教室门的四角钉上钉子，用漆包线绕制形成一个几十匝的大线圈，线圈接上LED灯，当学生开和关教室门时，便可观察到LED灯亮的现象。在这个简单的实验操作中，学生明白了地磁场发电的原理并体验到实验成功的喜悦感。
开展科技小实验，不仅激发了学生的学习兴趣，同时也拓宽了他们的知识面，让学生明白“物理来源于生活，生活处处是物理” 。
2.3 改进课本实验，激发学生创新
课本实验在教学中分为演示实验，学生验证性实验，探究性实验等，由于教学设备和教学时间的局限，很多实验都无法落实。因此，教师可以适当地从器材，方法等角度去改进实验，使教材实验更易于操作，用时更短，对物理知识的渗透与获得同样地得到实现。
司南版《斜抛运动》中的教材实验（图1），存在着表达不清、原理出错等缺点，笔者对此进行了改进（图2），用大容量矿泉水瓶代替玻璃瓶，既扩大容量又提高安全系数；用滴带代替导管，使水的流速可以控制；加装了直尺、三角板和量角器（图3）用于测量射程、射高和抛射角。制作后的仪器具有操作简单、过程安全、结论准确、整理方便等特点，能生动、定量地得出斜抛运动物体的射高和射程与初速度和抛射角的关系，可让学生自己动手由实验得出结论，效果非常良好。
教师改进课本实验，为学生创设更丰富的实验情境，呈现更清晰的实验现象，激发了学生创新的欲望，从而提升了实验教学的水平和育人效果。教师在教学中可以鼓励学生利用自己所学的知识去改进课本实验，培养学生的创新能力。
2.4 编制校本课程，丰富学生知识
校本课程是教师根据自己学校的条件及学生的特点，编制并实施的课程。校本课程作为国家课程的补充，具有形式灵活，体现学校特色，符合本校学生需求等特点。高中物理实验资源校本课程，不仅给学生一个开放的空间，让学生在做中学，提高了学生对物理学科的兴趣，而且给学生补充了丰富的物理学科知识。
本校物理教研组长组织组内各位教师认真学习和研究了高中物理新课程标准，校本课程理论，以及多种教育理论。以此为依据，教师挑选、改编一些适合本校学生发展的物理实验资源，并制订成册——《高中物理实验资源汇编》。教材中的每个实验都配有背景资料、工具与材料、活动过程、说明与延伸等。课程在高一、高二年段以研究性学习的方式进行实施，得到绝大多数学生的肯定。
校本课程的实施，超越了教材与课堂的局限，使教师关于新课程新教法的理念得以有效地提升。学生通过校本课程的学习，在知识、技能、合作意识等都有明显的进步，学习行为由“被动”变为 “主动”，科学思维得到提升，学习成绩得以提高。
3 基于物理实验资源开发和利用的几点收获
3.1 提高教师的教学素养
高中物理实验资源的开发和利用需要教师通过理论学习和实践，提高自己的专业水平，指导学生解决实验过程遇到的物理学问题。在这过程，教师对新课程理念的践行有更深刻的理解，自身的教学素养也得到提升。
3.2 培养学生探究的思维品质
在高中物理核心素养中，科学探究是重要的组成部分。实验的探究过程能让学生体验科学研究的历程，学习科学研究的方法并建构相关物理知识及规律。在实验资源的开发和利用中，教师给予学生自主探究的机会，充分发挥学生的主观能动性。学生在设计实验过程，创新思维、批判性思维得到锻炼，学生学会了从不同角度提出问题，解决问题，学会了记录实验数据，并进行有效地分析归纳，深化了知识理解。
3.3 提升学生的实践能力
在学科教学中渗透STEM教育理念[STEM是科学 （Science）， 技术 （Technology）， 工程 （Engineering），数学 （Maths）这四个单词首字母的缩写][ 1 ]，是科学教育研究的一个热点。物理学是一门与STEM有着紧密联系的学科，在教学中重视的是学生的思考方法与实践而不是知识点。
教师通过“开放实验室，设计探究实验”、“开展科技小实验”给学生一个全新的学习体验。鼓励学生动手动脑，激发学生的想象力和创新意识，培养小组合作精神。通过“校本课程的实施”，创设与物理学相关的实际问题，让学生利用所学知识尝试解释与解决问题，以提升学生实践能力，培养学生科学态度与责任。
参考文献：
[1]吳定允，王莉华.高中物理实验资源的开发和利用[J].教育理论与实践，2011（11）：12-17.
