高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新探究

李志國(guó)

新課改的精神全面的革新了高中物理教學(xué)的思路，這種革新體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：教師不能強(qiáng)行的塞給學(xué)生物理概念知識(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生自主的思考物理知識(shí)；教師不能以“書山題海”的方式引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，新課改的精神強(qiáng)調(diào)教師要以“少教多學(xué)”的思路引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)；教師要加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力，如果學(xué)生只會(huì)做物理試題，卻不會(huì)解決物理問題，就意味著教學(xué)沒有完成教學(xué)的任務(wù).物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教師引導(dǎo)學(xué)生觀察物理現(xiàn)象、探索物理現(xiàn)象、總結(jié)物理規(guī)律的一種教學(xué)方法，在全新的教學(xué)思路中，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為物理教師的一種重要的教學(xué)思路.

1 高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新探究的重要意義

在傳統(tǒng)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在著種種問題，這些問題可歸納為以下幾個(gè)方面：教師的物理教學(xué)形式化，由于種種原因，部分物理教師在物理教學(xué)中不能放手讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，這使教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)變得形式化；教師的物理教學(xué)片面化，在物理的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生只有觀察到物理實(shí)驗(yàn)的各種變化，才能全面的思考物理問題，可是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展的時(shí)間比較長(zhǎng)，物理教師為了控制課時(shí)，有時(shí)不會(huì)愿意讓學(xué)生觀察所有的物理現(xiàn)象，他們通常只給學(xué)生觀察幾個(gè)有代表性的物理現(xiàn)象，然后就讓學(xué)生匆匆的總結(jié)物理規(guī)律，而這種片面化的物理實(shí)驗(yàn)無法讓學(xué)生理解到物理現(xiàn)象背后隱藏的物理規(guī)律；教師的物理教學(xué)理論化，教師開展物理實(shí)驗(yàn)本身的目的，是為了讓學(xué)生理解到物理現(xiàn)象的規(guī)律以后，將物理知識(shí)應(yīng)用到生活中，可是由于學(xué)生無法深入的理解物理實(shí)驗(yàn)，他們就無法靈活的應(yīng)用學(xué)到的物理知識(shí)，這使學(xué)生的物理實(shí)踐能力很差.高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要進(jìn)行創(chuàng)新，就是要突破以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端，如果高中物理教師能夠突破以上的教學(xué)弊端，就能夠使物理教學(xué)達(dá)到新課改的要求，由此可見，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開展創(chuàng)新探究有非常重要的意義.

2 高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新探究的理論基礎(chǔ)

2.1 以學(xué)生為教學(xué)主體，突出實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)

新課改的精神非常強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性，這使物理教師不得不加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)以便引導(dǎo)學(xué)生自主的學(xué)習(xí).教師要確保學(xué)生的主體性，就必須在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中突破以上談到的弊端，這是物理教師必須創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)背景，物理教師的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須以確保學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性為中心，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的就是要引導(dǎo)學(xué)生能夠自主的學(xué)習(xí).

2.2 以信息技術(shù)為載體，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過程的基礎(chǔ)

在高中物理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師無法以學(xué)生為主體，讓學(xué)生以實(shí)驗(yàn)的方式探索物理知識(shí)的原因之一，是教師教學(xué)受到了實(shí)驗(yàn)器材限制的緣故.以教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)《平拋運(yùn)動(dòng)》為例，教師要完成一套完整的平拋實(shí)驗(yàn)，就需要準(zhǔn)備小球、木板、平拋運(yùn)動(dòng)探究?jī)x等實(shí)驗(yàn)器材，可是部分學(xué)校的實(shí)驗(yàn)器材不齊全，這使教師無法有效的開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)；部分學(xué)校雖然有實(shí)驗(yàn)器材，可是學(xué)生在探索物理知識(shí)時(shí)，需要自主的完成各種實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)的過程中可能會(huì)破壞實(shí)驗(yàn)器材，部分物理教師為了避免器材受到損壞，也只好以片面化的方式展現(xiàn)一下實(shí)驗(yàn)的結(jié)果.目前信息技術(shù)具有仿真的功能，高中物理教師如果能夠使用仿真的技術(shù)，將能用虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí).信息技術(shù)帶來的仿真技術(shù)，是高中物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)中的技術(shù)突破，教師應(yīng)用這種技術(shù)，突破物理實(shí)驗(yàn)器材的限制，教師將能用全新的物理實(shí)驗(yàn)思路引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí).

2.3 以軟件分析為輔助，化強(qiáng)數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)

在傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要自己記錄實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)、自己統(tǒng)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)、自己分析實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)處理的方式效率不高、不夠直觀、不夠精準(zhǔn)，目前仿真的實(shí)驗(yàn)軟件一般具有自動(dòng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的功能，學(xué)生可將仿真軟件統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)交給專業(yè)的數(shù)據(jù)軟件處理，這些數(shù)據(jù)軟件能夠幫助學(xué)生整理數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，學(xué)生通過數(shù)據(jù)分析軟件，將能更準(zhǔn)確的分析出物理實(shí)驗(yàn)中存在的規(guī)律.學(xué)生若結(jié)合信息技術(shù)，便可將處理過的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分享到網(wǎng)絡(luò)上，這種數(shù)據(jù)處理方法能給學(xué)生帶來更多收獲.

3 高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新探究的實(shí)踐探究

3.1 實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新思路

為了說明高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新，現(xiàn)以高中物理的《單擺的周期》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說明高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的創(chuàng)新之處.

教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)《單擺的周期》這一課，是要引導(dǎo)學(xué)生探索到單擺運(yùn)動(dòng)中存在一個(gè)周期問題和擺長(zhǎng)的問題，教師只有通過實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生理解到單擺周期的規(guī)律，學(xué)生才能靈活的應(yīng)用這一個(gè)物理知識(shí)，比如學(xué)生以后可應(yīng)用該知識(shí)了解到擺鐘快慢的問題、測(cè)出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊膯栴}.在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師的實(shí)驗(yàn)有以下幾個(gè)限制：實(shí)驗(yàn)缺乏反饋的問題，教師雖然可引導(dǎo)學(xué)生觀察單擺的周期，可是如何有效的記錄單擺的周期是這個(gè)實(shí)驗(yàn)最大的難題，如果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠精準(zhǔn)，學(xué)生將難以從實(shí)驗(yàn)中探索出物理知識(shí)的規(guī)律；教學(xué)方法陳舊的問題，如果教師引導(dǎo)學(xué)生用傳統(tǒng)的物理方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)將容易出現(xiàn)誤差，如果學(xué)生反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，那么教學(xué)時(shí)間將難以控制，教師為了確保實(shí)驗(yàn)的精確度，一般會(huì)自己做實(shí)驗(yàn)給學(xué)生看，可是學(xué)生缺乏自己動(dòng)手探索的機(jī)會(huì)，他們就不會(huì)愿意自主的思考物理知識(shí)；物理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)不直觀的問題，在傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生雖然能得到一些物理實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，可是這類數(shù)據(jù)可能既不精準(zhǔn)、也不直觀，學(xué)生將很難從這些數(shù)據(jù)中摸索出物理的規(guī)律.

虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)芸朔陨系谋锥?，如果能?yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)的技術(shù)，教師就可將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué)流程定義為：教師做好實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求分析→教師引導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（含學(xué)生自主的分析實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、學(xué)生自主的分析實(shí)驗(yàn)過程）→教師引導(dǎo)學(xué)生開展虛擬實(shí)驗(yàn)（含教師引導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)）.高中物理教師應(yīng)用創(chuàng)新的物理實(shí)驗(yàn)方法，將能制定出一套引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)策略.

3.2 實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新過程

（1）引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

教師在引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)以前，可以先引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自己學(xué)習(xí)過的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)單擺的周期實(shí)驗(yàn).學(xué)生經(jīng)過教師的引導(dǎo)，能夠初步的理解到生活中單擺的事物確實(shí)擁有一個(gè)運(yùn)動(dòng)的周期，只是自己從未思考過如何確認(rèn)單擺的周期.學(xué)生結(jié)合單擺周期的公式，認(rèn)為要計(jì)算單擺的周期需要知道兩組數(shù)據(jù)：需要了解單擺擺線的長(zhǎng)度、需要了解秒表記錄單擺振動(dòng)N個(gè)周期的時(shí)間，學(xué)生認(rèn)為只要知道了這兩個(gè)數(shù)據(jù)，就能應(yīng)用T=2πl(wèi)g的公式計(jì)算出單擺的周期.

（2）引導(dǎo)學(xué)生虛擬實(shí)驗(yàn)

學(xué)生確立了實(shí)驗(yàn)的思路以后，教師可引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用pasco傳感器與其相關(guān)的組件來完成虛擬實(shí)驗(yàn)，這個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)的原理為學(xué)生在虛擬機(jī)上開始做單擺實(shí)驗(yàn)，這是學(xué)生需要實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)；虛擬機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳感器會(huì)發(fā)出單擺反應(yīng)發(fā)生的信號(hào)，雷達(dá)收到該信號(hào)后，會(huì)給出當(dāng)?shù)貑螖[反應(yīng)發(fā)生的位置、方向、速度等信息，然后給出一組數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)收到該數(shù)據(jù)以后，會(huì)給出單擺虛擬實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)，學(xué)生可通過該反應(yīng)了解到自己虛擬實(shí)驗(yàn)發(fā)生的情況；學(xué)生能夠一邊了解單擺反應(yīng)發(fā)生的情況，一邊能收到單擺發(fā)生實(shí)驗(yàn)測(cè)試需要了解的數(shù)據(jù).

從虛擬實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程可看到該虛擬實(shí)驗(yàn)用到的器材為：

教師只要提供這些簡(jiǎn)單的設(shè)備，就能讓學(xué)生看到完整、直觀、準(zhǔn)確的單擺周期實(shí)驗(yàn)的過程，學(xué)生可應(yīng)用這套虛擬器材反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，直到尋找出其中存在的物理規(guī)律.

（3）引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)

學(xué)生在進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要詳細(xì)的記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以便自己尋找數(shù)據(jù)中存在的物理規(guī)律.pasco軟件自帶有一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它能準(zhǔn)確的記錄下學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并能給出數(shù)據(jù)的分析.以一名學(xué)生完成虛擬實(shí)驗(yàn)以后，應(yīng)用pasco軟件自帶的數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)分析為例，其分析的結(jié)果如圖1，學(xué)生通過這組數(shù)據(jù)的記錄和分析計(jì)算出單擺周期為T=1.75 s.

3.3 實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)創(chuàng)新

從以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果來看，學(xué)生可應(yīng)用仿真軟件自帶的數(shù)據(jù)記錄與數(shù)據(jù)分析軟件，就能夠得到自己需要的實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)非常精準(zhǔn)；仿真軟件可以將記錄的數(shù)據(jù)以直觀的方式展現(xiàn)出來，學(xué)生應(yīng)用圖形化的方式分析數(shù)據(jù)，將能調(diào)動(dòng)自己的形象思維能力分析數(shù)據(jù)；學(xué)生可自主的反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，直到在實(shí)驗(yàn)的過程中摸索出物理規(guī)律.仿真軟件的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有數(shù)字化、信息化的特點(diǎn)，學(xué)生可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需求發(fā)布實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生在共享這些數(shù)據(jù)的過程中，可能會(huì)得到一些有益的意見.從實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)的創(chuàng)新中可以看到，學(xué)生可應(yīng)用這些實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)讓自己獲得更多的物理知識(shí).

在新課改的背景下，高中物理教師需用物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生自主的學(xué)習(xí).傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)課程存在太多的弊端，這使物理教師可能無法有效的應(yīng)用傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生自主的學(xué)習(xí)，教師需要?jiǎng)?chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)教學(xué).通過高中物理教師的創(chuàng)新探究可以了解到這種創(chuàng)新應(yīng)是實(shí)驗(yàn)思路上的、實(shí)驗(yàn)技術(shù)上的、數(shù)據(jù)處理上的創(chuàng)新.本次研究簡(jiǎn)要的說明了高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的內(nèi)容，而且用《單擺的周期》實(shí)踐說明了實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的方法.如果高中物理教師應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)，能夠適當(dāng)?shù)膽?yīng)用物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的成果，將會(huì)使物理教學(xué)效率進(jìn)一步提高.