高中物理實驗在教學(xué)中的研究

楊永生　徐志成

在眾多的學(xué)科中，物理學(xué)是自然科學(xué)中一門重要的、范圍極其廣泛的、以實驗為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)學(xué)科.以實驗為基礎(chǔ)是物理學(xué)這門自然學(xué)科的主要特征，物理教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，拓展學(xué)生的思維，強化學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力方面具有舉足輕重的作用.隨著新課程全面實施向縱深發(fā)展， 新課程理念指導(dǎo)下的物理課堂教學(xué)也發(fā)生了深刻的變化.高中物理教學(xué)的一種重要的行之有效的手段是物理實驗， 其作為學(xué)生自主性學(xué)習(xí)和科學(xué)探究的重要載體與平臺，在教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用.當(dāng)前高中物理教學(xué)在實驗教學(xué)方面還存在著一些亟待解決問題， 我們必須從思想認(rèn)識、實驗技能、實驗手段等方面加以改進與強化.

1 物理實驗的核心概念及其意義

何謂“物理實驗”？ 物理實驗是人們根據(jù)需要研究的目的，利用科學(xué)先進的儀器設(shè)備，人為地進行控制、創(chuàng)造或者純化某種自然過程，使之按照預(yù)期的進程發(fā)展，能夠重復(fù)探究物理規(guī)律的一種科學(xué)的活動.物理實驗是建立物理理論的基礎(chǔ)和源泉， 同時也是檢驗物理理論正確與否的惟一標(biāo)準(zhǔn).物理實驗教學(xué)能促進學(xué)生理解和掌握物理學(xué)的理論， 是提高學(xué)生分析問題和解決問題能力不可缺少的環(huán)節(jié)， 更是在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的重要手段.學(xué)生通過仔細(xì)觀察自然現(xiàn)象、精心的現(xiàn)場演示和認(rèn)真的實踐，可對物理知識獲得更為具體和明確的認(rèn)識，這是學(xué)生理解物理概念和掌握物理規(guī)律的必要前提.高中三年，是學(xué)生在身體、思想、性格、心理等方面迅速發(fā)展走向成熟的時期，在這樣一個重要階段，學(xué)生所產(chǎn)生和形成的一系列學(xué)習(xí)、生活的行為習(xí)慣，會對其終身發(fā)展產(chǎn)生重要的影響.因此，高中物理教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的心理生理特點， 充分發(fā)揮其在啟迪思維等方面的重要作用， 在教學(xué)過程中以實驗來最大限度地開發(fā)學(xué)生的思維能力和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力.

2 當(dāng)前高中物理實驗教學(xué)存在的問題

作為物理教學(xué)的主要方法和手段之一的實驗， 應(yīng)該得到高度的重視.當(dāng)前，盡管高中物理教師對演示實驗的作用都普遍比較重視，也能夠讓學(xué)生親自動手演示實驗，然而，在絕大多數(shù)情況下， 學(xué)生的這種實驗是按照某一特定的或者是常用的套路按部就班地進行，起主導(dǎo)作用的仍然是教師，學(xué)生只是依然根據(jù)教師的要求，實施既定的實驗步驟.這樣的實驗有悖于物理學(xué)啟迪學(xué)生創(chuàng)造力作用的目的.我對一些學(xué)校高中物理教學(xué)中的實驗情況進行了問卷調(diào)查，結(jié)果也驗證了這一點.調(diào)查顯示，對于物理教材上的學(xué)生實驗只是基本上讓學(xué)生做過，讓學(xué)生全部做過的實驗只占58.5%.教師對學(xué)生布置的課外實驗比較少，一個學(xué)期加起來僅占32.6%，教師把實驗作為一種學(xué)習(xí)方法教給學(xué)生的只占32.1%，從調(diào)查反映的數(shù)據(jù)可見教師對物理實驗的作用重視程度還遠遠不夠.

高中物理教學(xué)中大多有演示實驗， 然而仍有一些學(xué)生卻認(rèn)為沒有什么演示實驗， 出現(xiàn)這種認(rèn)識在很大程度上是因為做演示實驗的效果不太理想，同時學(xué)生也認(rèn)為教師課外實驗布置得少，做得也少.調(diào)查表明，即使是同一個班，“關(guān)于學(xué)生實驗是否做過”的選擇也存在很大的分歧，這充分地說明一部分學(xué)生自己并不動手操作，而只是作為旁觀者看著別的同學(xué)做實驗.

3 強化實驗教學(xué)是提高物理教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵

3.1 物理實驗對學(xué)生創(chuàng)造能力培養(yǎng)有巨大的促進作用

物理教學(xué)的一個重要目的， 既要使學(xué)生了解和掌握物理學(xué)的昨天和今天， 又要培養(yǎng)他們主動去探索物理學(xué)明天的興趣和精神.教師應(yīng)當(dāng)把高中物理的整個教學(xué)過程由封閉型轉(zhuǎn)向開放型， 切忌認(rèn)為物理學(xué)是嚴(yán)密的自然科學(xué)系統(tǒng)而向?qū)W生灌輸過多的非此即彼的結(jié)論.教師應(yīng)當(dāng)更多地傾向于物理過程的具體展現(xiàn)， 更多地關(guān)注和重視正在發(fā)現(xiàn)與研究的具有前沿性或具有爭議性的物理學(xué)問題， 讓學(xué)生充分認(rèn)識到物理學(xué)是一門處于不斷地發(fā)展的學(xué)科， 以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的強烈興趣，挖掘他們的創(chuàng)新潛能.因此， 高中物理教師應(yīng)充分認(rèn)識和高度重視實驗教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生探究科學(xué)興趣的重大意義和巨大作用， 在教學(xué)活動過程中加大實驗教學(xué)的力度和分量， 多做和做好課堂演示實驗，最大限度地給學(xué)生提供和創(chuàng)造必要的科學(xué)探究的機會.教師要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合課外物理活動的延伸， 讓學(xué)生通過自己的思維與探索獲得知識.必須注意的是在物理實驗教學(xué)中，教師不僅要讓學(xué)生學(xué)會實驗的具體操作方法， 嫻熟地掌

握好一些基本的實驗技能，更要引導(dǎo)學(xué)生理解、學(xué)會和懂得研究物理的實驗方法， 為培養(yǎng)他們自主創(chuàng)新性學(xué)習(xí)物理的能力奠定堅實的基礎(chǔ).對于學(xué)生的實驗，教師要確保必須由學(xué)生親自動手操作整個實驗過程，必須要求學(xué)生仔細(xì)觀察演示實驗，并對觀察到的現(xiàn)象進行認(rèn)真的整理、歸納和分析研究.學(xué)生在自己探索物理規(guī)律的實驗過程中把手和腦都結(jié)合起來，充分地利用起來，這樣就能有效地鍛煉和培養(yǎng)創(chuàng)新能力.例如， 物理教學(xué)中學(xué)生普遍感到的難點之一是靜摩擦力方向的判別， 究其原因是因為學(xué)生日常生活中缺乏這方面的感性認(rèn)識， 他們很難想象出兩個相對靜止而又有相對運動趨勢的物體接觸面間的情況.在教學(xué)中，教師可用兩只板刷，把它們刷毛相對地重疊在一起置于粗糙的桌面上， 用手水平方向推動上面的一只板刷，此時可以看到上、下物體間刷毛形變的方向相反.由此學(xué)生可以推想得出上、下物體所受靜摩擦力的情況.這樣的實驗化抽象為形象，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力.

3.2 重視培養(yǎng)學(xué)生物理實驗的技能

確保物理實驗效果的根本是實驗技能.在教學(xué)中，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生以下幾個方面的實驗技能： 一要了解和掌握基本實驗儀器的結(jié)構(gòu)原理及其使用方法， 能夠正確地使用儀器進行一系列觀察、測量和讀數(shù)活動；二要懂得教材中相關(guān)實驗的有關(guān)原理和實驗方法；三要能夠詳細(xì)正確地記錄實驗數(shù)據(jù)，而且能夠正確地進行運算和分析，并形成正確的結(jié)論；四要懂得了解誤差概念，并且學(xué)會初步的誤差計算和分析方法；五要會撰寫一般的實驗報告.教師在物理實驗中，要針對教學(xué)內(nèi)容設(shè)計適當(dāng)?shù)膶嶒?，并且選擇適當(dāng)?shù)膶嶒灢襟E和方法，還要鼓勵學(xué)生暢所欲言提出自己的意見和建議.

3.3 運用多媒體提高實驗教學(xué)效果

物理教師要充分運用多媒體教學(xué)手段來演示實驗.其不僅可以增強對學(xué)生視覺上的沖擊力， 增加課堂的趣味性和對學(xué)生的吸引力，而且可以把各種物理現(xiàn)象都客觀地表現(xiàn)出來，把物體的整個運動和變化的全過程全部展示， 為學(xué)生提供大量而且豐富的感性材料，徹底突破傳統(tǒng)教學(xué)手段在時間、空間上的限制，取得良好的教學(xué)效果.教師可以用計算機給學(xué)生展現(xiàn)宏觀或者微觀世界， 生動形象地模擬行星運動、布朗運動等.有些演示實驗，對于其最后的結(jié)果我們很容易看到，卻很難看到其形成結(jié)果的原理，用計算機就可以顯示實驗的全過程.例如， 在教學(xué)顯微鏡原理時， 教師可以用計算機顯示出光線折射的整個過程和最后的結(jié)果，條理非常清晰.此外，用計算機還可以擴大演示實驗的內(nèi)涵和外延， 把演示實驗的原理在現(xiàn)代技術(shù)中的應(yīng)用展現(xiàn)出來，讓學(xué)生初步接觸一些物理知識的前沿問題，這對于拓展學(xué)生視野，豐富他們的知識具有重要的意義.

總之，在物理課程的實驗教學(xué)中，“將實驗與科學(xué)探究有效地結(jié)合起來”成為了新課標(biāo)下主旋律.物理教師應(yīng)將傳統(tǒng)的菜單式實驗轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄渴綄嶒灒?根據(jù)教材要求， 選擇適合探究的實驗，并對探究過程進行科學(xué)合理的規(guī)劃，引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)探究，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識、實踐能力和科學(xué)素養(yǎng).