運用多元化理論提高物理實驗教學的有效性

卜方

摘 要：本文借鑒多元化理論來提高物理實驗教學的有效性，具體對實驗取材的多元化、實驗手段的多元化、實驗呈現方式的多元化、實驗主體的多元化等方面進行實踐和探索，以提高學生的實驗素養(yǎng)，發(fā)展學生的實踐能力。

關鍵詞：多元化；物理實驗教學；有效性

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2015）8-0004-3

實驗在高中物理教學中有著舉足輕重的地位，實驗教學也是物理教學的重要組成部分?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標準》[1]明確給出了物理實驗教學的目標：使學生較為深入地學習物理實驗的有關理論、方法和技能；進一步提高學生的實驗素養(yǎng)，激發(fā)學生實驗探究的興趣；增強學生的創(chuàng)新意識；培養(yǎng)學生實事求是、嚴謹認真的科學態(tài)度；養(yǎng)成交流與合作的良好習慣；發(fā)展學生的實踐能力。

然而在現實中，實驗教學往往流于形式，甚至被忽視?！昂诎迳现v實驗，學案上練題目”成為一些教師上實驗課的常態(tài)，這樣做既不利于知識技能的傳授，也不利于學生實驗能力的提高。

為了解決上述問題，充分調動一線物理教師的積極性，筆者借鑒多元化理論，并把其精髓移植到高中物理實驗教學中來，力爭通過多元化的實驗設計思想、實驗開發(fā)方式來豐富物理實驗教學的形式，充實物理實驗教學的內容，提高物理實驗教學的有效性。

1 實驗取材的多元化

1.1 人教版高中《物理（選修3—1）》第二章《恒定電流》第10節(jié)《測電池的電動勢和內阻》

在導入新課時，教師演示用多個小番茄并聯制成的水果電池讓小LED燈發(fā)光的實驗，如圖1、2所示。學生通過觀察，思考現象背后可能的原因，課堂里會有一些小聲的商量等。這時教師不要阻止學生思維的延續(xù)，而要趁熱打鐵，用一組問題來引導學生思考產生這些現象的原因。由于學生已有一些知識的儲備（初中已接觸過水果電池），所以有能力從理論上給出回答。教師在引導后給出發(fā)光的原因，原來水果和蔬菜（如蘋果、馬鈴薯、小番茄、橙子等）中含有豐富的水果酸，是一種很好的電解質，將不同的金屬材料做成電極插入水果中，用導線將電極與用電器相連，就會有電流通過。

1.2 分析與反思

實驗取材的多元化指器材可取自于實驗室傳統(tǒng)的成品儀器、教師自制的低成本實驗儀器、生產生活中的物理實驗資源等。利用日常器具做實驗，不但具有簡便、直觀等優(yōu)點，而且有利于學生動手，發(fā)展學生的實驗技能，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。在進行“測定電池的電動勢和內阻”的教學時，許多教師都會習慣性地選擇干電池。這是因為干電池比較穩(wěn)定，實驗操作也較簡單方便。實際上水果電池取材方便、貼近生活、變化豐富，所以更能激起學生探究的熱情。筆者借助于多元化理論，引導學生對水果電池進行了深入研究，收到了很好的教學效果。

2 實驗手段的多元化

2.1 人教版高中《物理（選修3—2）》第五章《交變電流》第3節(jié)《電感電容對交變電流的影響》

在教授本節(jié)內容時，筆者首先利用自制的教具板進行演示實驗。本自制教具板把不同規(guī)格的電感和電容元件接入同一個電路，利用單刀多擲開關切換，用小燈泡的亮暗變化說明電感、電容對交流電的確存在作用，如圖3所示。在探究“電感電容對交流電的影響與哪些因素有關”時，筆者提供不同規(guī)格的電感器、電容器和其他實驗器材，讓學生設計電路，并進行分組實驗，小組合作開展探究。在學生得出定性結論后，筆者借助數字化實驗（又稱DIS實驗）系統(tǒng)，對影響因素進行了定量分析（如圖4所示），從而得出了感抗、容抗的公式。

2.2 分析與反思

實驗手段的多元化指教師演示實驗和學生探究實驗并重，傳統(tǒng)實驗手段和現代技術手段交互使用。通過閱讀教材不難發(fā)現，本節(jié)內容較為抽象且遠離學生的生活經驗，學生對知識的建構存在一定困難。這時，就需要我們教師為學生搭建臺階，降低難度，幫助其完成建構。

筆者在進行教學時，加入了演示實驗、學生分組實驗、數字化實驗等環(huán)節(jié)，把抽象的物理知識變成形象的物理現象，把枯燥的電學理論變?yōu)橛腥さ碾妼W實驗，從而為學生進一步學習鋪設臺階。通過多元化的實驗手段，既可以激發(fā)學生的學習熱情，讓學生主動參與、積極思考，又能鍛煉學生的觀察能力和歸納能力，讓學生自己發(fā)現問題，得出結論，更重要的是讓學生親歷科學家的活動，在探究過程中逐步建構起知識的“大廈”。

3 實驗呈現方式的多元化

3.1 人教版高中《物理（選修3—2）》第六章《傳感器》第2節(jié)《傳感器的應用》

筆者教授本節(jié)內容時，在參考教科書中實物圖、原理圖、結構圖、電路圖的基礎上，利用生產生活中可以找到的設備和裝置進行實驗，如應變片、雙金屬片、感溫鐵氧體（如圖5所示）、光敏電阻等。在講解一些靈敏元件時借助課件、動畫等多媒體手段全方位、立體化展示其工作原理，使知識能生動形象地展示在學生面前。筆者還把一些無法進行學生分組實驗、時間較長且操作較復雜的實驗錄制成微視頻，在上課時呈現給學生，讓學生通過觀看視頻來學習傳感器的相關實驗，從而更加深刻地體會科技的魅力。

3.2 分析與反思

實驗呈現方式的多元化指以課件、動畫、微視頻等形式對物理實驗進行呈現，并借助網絡進行資源共享。本節(jié)內容通過分析電子秤、電熨斗、電飯鍋、火災報警器這四個常見電器的工作原理， 讓學生充分認識傳感器的作用。許多學生由于缺乏生活經驗，對這部分內容很不熟悉。這時就需要教師加以引導，努力讓學生體驗傳感器與現代生活和科技的密切關系。由于所涉及到的元件較多，所以實驗的呈現方式也各不相同。多元化的實驗呈現方式，不但可以讓枯燥的知識變得生動形象，而且能激發(fā)學生學習的積極性和主動性，學習效果也會更好。隨著教育的不斷變革，以微視頻為載體的微課將逐步成為高中物理教學的重要組成部分。作為一線教師，假如平時能把一些繁、難的實驗錄制成微視頻并進行網上共享，必將豐富物理教學資源，推動實驗教學的發(fā)展。

4 實驗主體的多元化

4.1 校本課程 、校園科技節(jié)

由于國家課程強調統(tǒng)一性和普適性，加上高中階段文理分科的現實情況，平時的授課難以考慮到學生個體之間的差異，難以適合不同學生的需要。這時，就需要依靠開發(fā)校本課程來滿足不同學生的需求。筆者針對物理基礎好、動手能力強的學生開發(fā)了一門校本課程——“高中物理微型實驗”。微型物理實驗具有體積小、時間省、效果好、易操作、較安全、動手操作機會多、趣味性高、材料易得等特點，更適合學生自主探究和進行開放性實驗設計、創(chuàng)造。例如，向學生提出“給你一個圓柱、大頭針、刻度尺，測出一張紙的厚度”的課題，然后引導學生進行分析討論，設計實驗方案，最后得出計算表達式。這樣通過學生自己的探討和研究，消除了學生認為用毫米刻度尺測量一張紙的厚度，必須取一百張紙的固定思維模式。

我?？萍脊?jié)上專門開設了水火箭比賽。學生們依據反沖原理，利用生活中的常見物品制作水火箭。比賽時，將水火箭灌入一定數量的水，利用打氣筒充入空氣到達一定的壓力后便能發(fā)射。學生們小組合作，奇思妙想，反復試驗，制作出形態(tài)多樣的水火箭，在展示時取得了理想的效果。

4.2 分析與反思

實驗主體的多元化指教師、學生、研究性學習小組、科技社團等都可以作為實驗的主體，借助物理實驗室資源進行相關的物理實驗。

高中物理實驗校本課程的開發(fā)充分考慮到學生才是實驗的主體，在課程內容的設置上體現了自主選擇性，讓學生自由選擇感興趣的課題進行實驗探究。由于校本課程的時間靈活，地點就在本校開放實驗室，所以能有效地調動學生學習的主動性和積極性，更好地發(fā)展自己的興趣和特長。實驗課程的實施也有助于增強學生的實驗能力，激發(fā)學生科學探索的興趣，提高學生的科學素養(yǎng)，使學生能夠運用所學物理知識和科學探究方法解決實際問題。同時，還可以使學生養(yǎng)成敢于質疑，勇于創(chuàng)新的科學品質。

校園科技節(jié)活動則鼓勵研究性學習小組、科技小社團等實驗主體在業(yè)余時間有目的、有計劃、有組織地合作完成想做的實驗，教師現場進行指導的研究活動。這種做中學的學習方式既可以培養(yǎng)學生獨立思考的習慣，又能鍛煉學生的動手能力，更重要的是能促進學生在自主選擇中多元發(fā)展，為今后投身于科學研究奠定基礎。

5 結 語

把多元化理論運用到物理實驗教學中，是一項創(chuàng)造性的系統(tǒng)工程。本文從多個方面入手，通過對實驗取材、實驗手段、實驗呈現方式、實驗主體四要素進行多元化實踐和探索，并希望借助筆者的研究，能豐富物理實驗教學的形式，充實物理實驗教學的內容，從而提升物理實驗教學的有效性。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.

（欄目編輯 趙保鋼）