第五章中學物理實驗課的教學設(shè)計物理實驗于物理學之重要性不言而喻，不僅是物理學研究的重要方法，也是物理教學的重要內(nèi)容，對培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)具有重要的地位和作用。《普通高中物理課程標準(2017年版2025年修訂)》：根據(jù)教學目標要求設(shè)計實驗探究活動。課程標準對學生實驗探究能力的培養(yǎng)提出了要求，通過實驗方式進行相關(guān)內(nèi)容教學的條目占內(nèi)容要求條目的一半以上。演示實驗應(yīng)清晰呈現(xiàn)實驗?zāi)康暮驮?，有足夠的可見度；要讓學生帶著問題觀察實驗現(xiàn)象，啟發(fā)學生解釋實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)學生依據(jù)證據(jù)進行推理和解釋現(xiàn)象的能力。要重視學生實驗，讓學生根據(jù)實驗?zāi)康脑O(shè)計實驗步驟，自主、規(guī)范地進行實驗操作，正確讀取和記錄實驗數(shù)據(jù)，分析解釋實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論。要根據(jù)教學要求，自制、改進教具，創(chuàng)新和優(yōu)化物理實驗，提升學生的實驗探究能力。伽利略的貢獻與實驗的重要性推翻錯誤認識伽利略通過一系列實驗研究亞里士多德論斷的真?zhèn)?，推翻了?000年來的錯誤認識奠定基礎(chǔ)把實驗和定量化表述引入物理學，被譽為"近代科學之父"和"近代物理學的奠基人"教學價值實驗在培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)和提出問題能力方面具有重要的潛在價值第一節(jié)中學物理實驗介紹物理實驗教學是以物理實驗為主要內(nèi)容的教學,是物理教育中的重要組成部分

。它有助于學生理解物理概念和原理,培養(yǎng)科學思維和實驗技能,對培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)具有重要的作用,既是物理教學的重要基礎(chǔ),也是物理教學的重要內(nèi)容

、方法和手段

。物理實驗教學能更好地切合近年興起的STEM教育理念,關(guān)于它的研究一直是國內(nèi)外物理教育研究領(lǐng)域的重要話題。物理實驗教學的功能01激發(fā)學習興趣通過實驗展示真實、形象的現(xiàn)象，有效吸引學生注意力，激發(fā)學習興趣，喚起求知欲望02創(chuàng)設(shè)物理情境形象、直觀地展示簡化后的物理過程，突出物理學科實質(zhì)，使學生形成明確、具體的認識03發(fā)展科學思維培養(yǎng)模型建構(gòu)、科學推理、科學論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等科學思維能力04培養(yǎng)探究能力提供真實、復(fù)雜的學習情境，讓學生在探究實踐中獲得知識、發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用規(guī)律05培養(yǎng)科學態(tài)度形成探索自然的內(nèi)在動力，嚴謹認真、實事求是的品質(zhì)，以及社會責任感中學物理實驗教學的基本形式演示實驗主要特點：教師為主進行操作，也可在指導(dǎo)下由學生完成實驗現(xiàn)象要明顯、直觀實驗要安全、可靠實驗要簡單、易行實驗操作科學、規(guī)范學生分組實驗實驗類型：訓(xùn)練性實驗測定性實驗驗證性實驗探究性實驗邊學邊實驗特點：課堂教學過程中進行的學生小實驗安全、可靠，目標明確成功率高實驗內(nèi)容、儀器及過程簡單易行課外實驗類型包括：補充型實驗觀察型實驗制作型實驗探究型實驗中學物理實驗教學目標的分類認知領(lǐng)域四個層次：知道-記住學習過的實驗內(nèi)容理解-初步理解實驗原理、步驟、方法掌握-運用實驗知識解決新情況下的問題評價-掌握實驗設(shè)計思想，提出改進方法操作領(lǐng)域四個層次：模仿操作-在教師指導(dǎo)下進行意識操作-獨立完成操作過程定型操作-比較熟練地操作創(chuàng)新操作-有創(chuàng)新意識的操作情感領(lǐng)域包括：動機-有做好實驗的愿望態(tài)度-嚴肅認真的科學態(tài)度習慣-規(guī)范操作的習慣興趣-對實驗的濃厚興趣品格-為科學獻身的品格第二節(jié)課程標準對實驗教學的要求實驗是物理學的基礎(chǔ),沒有實驗的物理課不可能成為好課

?？茖W探究是《普通高中物理課程標準(2017年版2025年修訂)》和《義務(wù)教育物理課程標準(2022年版)》中物理學科核心素養(yǎng)之一

?？茖W探究是指基于觀察和實驗提出物理問題

、形成猜想與假設(shè)

、設(shè)計實驗與制訂方案

、獲取與處理信息

、基于證據(jù)得出結(jié)論并做出解釋,以及對科學探究過程和結(jié)果進行交流、評估、反思的能力。高中新課程標準的基本理念之一是高中物理課程通過創(chuàng)設(shè)學生積極參與

、樂于探究、善于實驗、勤于思考的學習情境,培養(yǎng)和發(fā)展學生的自主學習能力

。課程目標中提出“具有科學探究意識,能在觀察和實驗中發(fā)現(xiàn)問題……”。在初中新課程標準的課程目標中提出“能制訂簡單的科學探究方案,有控制實驗條件的意識……”。課程標準的教學建議1重視科學探究能力培養(yǎng)發(fā)掘?qū)嶒炘谂囵B(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)和提出問題能力方面的潛在價值2提高制訂計劃能力讓學生學會把探究課題分解為相對獨立的小問題，思考解決方法3加強實驗室建設(shè)重視實驗室硬件配置，充分利用實驗器材，強化學生實驗和演示實驗4創(chuàng)新實驗方式利用日常用品改進實驗，重視數(shù)字實驗，創(chuàng)新實驗方式第三節(jié)中學物理探究式教學介紹探究式教學必須成為中學物理教學的重要方式，方可"引導(dǎo)學生經(jīng)歷科學探究過程，體會科學研究方法，養(yǎng)成科學思維習慣，增強創(chuàng)新意識和實踐能力"。提出問題科學認識開始于問題1猜想與假設(shè)根據(jù)原有認知進行推測2設(shè)計實驗制訂解決問題的方案3進行實驗收集數(shù)據(jù)和證據(jù)4分析論證歸納總結(jié)得出結(jié)論5評估反思檢查實驗結(jié)論和過程6交流合作展示成果，互相學習7探究式教學的特征學生圍繞科學型問題展開探究活動問題具有可探究性、真實性和可拓展性，探究學習始于問題而非結(jié)論重視證據(jù)在解釋與評價問題中的作用學生要經(jīng)歷收集證據(jù)的過程，根據(jù)證據(jù)來解釋或評價問題根據(jù)證據(jù)形成對問題的解釋在大量證據(jù)基礎(chǔ)上，根據(jù)邏輯關(guān)系找到因果關(guān)系，形成解釋根據(jù)其他解釋對自己的解釋進行評價考慮證據(jù)是否足以支持解釋，推理中是否有偏見和缺點交流和檢驗提出的解釋為他人提供質(zhì)疑機會，提供不同解釋的機會，檢驗證據(jù)探究式教學模式5E探究教學模式五個階段：引入(Engagement)探索(Exploration)解釋(Explanation)深化(Elaboration)評價(Evaluation)概念圖模式四個步驟：教師設(shè)計全面的概念圖呈現(xiàn)基本概念圖師生共同完善概念圖學生建構(gòu)自己的概念圖概念轉(zhuǎn)變探究教學模式七個步驟：導(dǎo)入回顧發(fā)展調(diào)查和活動表征討論總結(jié)探究式教學設(shè)計的原則目的性原則有目的地設(shè)計探究活動的目標、內(nèi)容、形式、方法、評價探究結(jié)合原則部分探究與全部探究相結(jié)合，充分發(fā)揮探究活動的實際功效主體性原則充分尊重學生的主體地位，發(fā)揮學生的主觀能動作用面向全體原則發(fā)揮每個學生的潛能，滿足各種水平學生發(fā)展的需要方式結(jié)合原則探究式教學與其他多種教學方式相互補充實踐創(chuàng)新原則在經(jīng)歷實踐探究活動的過程中培養(yǎng)創(chuàng)新意識創(chuàng)設(shè)探究式教學情境的策略創(chuàng)設(shè)真實情境利用實物、多媒體技術(shù)、演示實驗等創(chuàng)設(shè)與主題相關(guān)的真實情境，激發(fā)學生學習興趣與好奇心創(chuàng)設(shè)問題情境創(chuàng)設(shè)學生能夠明顯認識到的問題情境，使學生產(chǎn)生認知困惑，激發(fā)探究欲望創(chuàng)設(shè)想象情境讓學生在兩個看似無關(guān)的事物之間進行想象，尋找多種解答的方案或方法創(chuàng)設(shè)糾錯情境針對學生常犯的錯誤，引導(dǎo)學生分析研究錯誤原因，培養(yǎng)嚴謹?shù)倪壿嬐评砟芰?chuàng)設(shè)實驗情境用多媒體和工具軟件為學生創(chuàng)設(shè)物理實驗情境，培養(yǎng)物理創(chuàng)新能力和實踐能力第四節(jié)實驗教學設(shè)計案例分析案例1："靜電的利用和防范"設(shè)計思路：以倒序方式進行，從學生對靜電的生活感知入手，由淺入深地剖析生活現(xiàn)象背后的物理原理，然后針對原理進行應(yīng)用。靜電現(xiàn)象蝴蝶翩翩起舞實驗引入危害分析酒精蒸氣爆炸、雷擊等演示防范措施轉(zhuǎn)移電荷的基本途徑原理應(yīng)用靜電植絨、除塵、復(fù)印實驗案例2："熔化與凝固"設(shè)計思路：通過金屬勺的熔化和凝固幫助學生形成概念，然后進行冰和石蠟的熔化探究實驗，讓學生經(jīng)歷操作與收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、交流合作的科學研究過程。1引入環(huán)節(jié)金屬勺熔化現(xiàn)象觀察，激發(fā)學生好奇心和探究欲望2概念建構(gòu)建立熔化、凝固、物態(tài)變化等基本概念3探究實驗分組探究冰和石蠟熔化時溫度變化規(guī)律4規(guī)律總結(jié)通過圖像分析總結(jié)晶體和非晶體的區(qū)別5應(yīng)用拓展聯(lián)系生活實際，介紹科技應(yīng)用中學物理實驗教學展望1重視實驗教學基本理論建構(gòu)基于實驗教學的獨特性，重構(gòu)物理實驗教學的基本理論，實現(xiàn)理論與實踐的良性互動2加強教師實驗教學能力研究建構(gòu)頂層式教師實驗教學能力標準，關(guān)注群體差異，重視信息化時代的新要求3深化虛擬仿真實驗教學研究強化虛擬實驗的開發(fā)研究，繼續(xù)深化實物實驗和虛擬實驗的融合研究4關(guān)注物理開放實驗教學研究提升實驗教學的開放性程度，把握開放性實驗教學的核心要義5增強教學研究方法的科學性根據(jù)問題選方法，規(guī)范運用研究方法，提升研究的規(guī)范化和多元化6強化實驗教學評價工具研究立足于物理實驗教學的目標追求，建構(gòu)具有針對性的評價指標和評分標準課程實施的教學建議演示實驗引導(dǎo)學生觀察實驗現(xiàn)象，啟發(fā)學生積極思考和交流學生實驗引導(dǎo)學生自主進行實驗，鼓勵用生活中的常見物品做實驗測量類實驗引導(dǎo)學生了解測量原理，學習實驗操作技能探究類實驗以學生為主體，注重探究過程，激發(fā)興趣，培養(yǎng)問題解決能力核心要求：關(guān)注實驗原理的科學性、方案的可行性、實驗器材的合理性、操作的安全性和規(guī)范性；指導(dǎo)學生真實、全面記錄實驗數(shù)據(jù)；引導(dǎo)學生對實驗活動進行總結(jié)和評價?？偨Y(jié)與思考培養(yǎng)核心素養(yǎng)注重動手實踐科學探究創(chuàng)新思維合作交流物理實驗教學是培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)的重要途徑，是引導(dǎo)學生經(jīng)歷科學探究過程、體會科學研究方