淺談高中物理實驗教學模式的改進

豆建榮

（肇慶市高要區(qū)第一中學,廣東 肇慶 526400）

一、對近年全國高考物理試卷的研究分析

筆者對近四年全國高考（物理）新課標I卷的實驗題進行了研究分析，將題目考查的內(nèi)容和課本中的實驗進行了對照，具體情況見表1。

表1 2013—2016年全國高考物理試卷實驗內(nèi)容分析表

二、高中物理實驗教學模式的改進

由表1可以看出，全國高考物理試卷對實驗知識的考查面很廣，對學生的科學素養(yǎng)和知識面要求較高，對學生動手能力和解決問題的能力以及獨立思考能力均有較高要求。這幾年的實驗題大部分源自于課本，有的題目是在學生實驗的基礎上進行了遷移和變化；有的題則是在課本演示實驗的基礎上進行量化分析，進一步探究；也有的題目對學生的學科綜合能力和基本素養(yǎng)有很高的要求。對教學一線的教師來說，認真研究全國高考試卷，努力改進平時的實驗教學模式是非常重要的。對此，筆者有幾點思考，在此分享給同行借鑒參考。

（一）端正態(tài)度，物理實驗不是浪費時間

在實際教學中，由于面向高考，而高考對學生實驗能力的考查看起來只是理論上的，所以有些教師認為物理實驗只要將高考備考的知識和學生實驗模型講授給學生即可。如果還要做實驗，純粹屬于浪費時間，而且學生在實驗過程中收獲也很有限。筆者認為，高樓大廈不能建在流沙之上，物理學是一門實驗科學，實驗是物理學發(fā)展的本源和靈魂，沒有實驗的物理是缺乏說服力的。

《高中物理新課程標準》的教學目標：“初步認識實驗方案設計、實驗條件控制、數(shù)據(jù)處理等方法在物理學習和科學研究中的應用。”作為高考的指導性文件，“新課標”向我們指明了高考物理實驗備考的方向，即物理實驗要重視過程，實驗不僅要做，還要做得科學和精彩。

（二）不斷創(chuàng)新，改進傳統(tǒng)實驗教學模式

教師要從思想認識上重視物理實驗教學，同時要不斷學習，改進傳統(tǒng)實驗教學模式。學校應不斷更新和改進實驗設備，積極培養(yǎng)學生的實驗興趣，引導學生放手做實驗，使學生能通過實驗提出問題和解決問題。對此筆者有幾點建議。

(1)學校要不斷更新和完善實驗設備。實驗室要增加投入，不斷引進現(xiàn)代化的實驗設備和實驗儀器，進一步優(yōu)化物理實驗教學。比如：可以使用CAI輔助軟件、引進電腦多道分析儀器和網(wǎng)絡遠程教育系統(tǒng)等，輔助物理實驗教學。

(2)學校從制度上要完善實驗室管理工作。實驗室工作人員要不斷學習新的實驗理論，學會使用新型的實驗儀器。學校最好能將實驗室完全開放，以便不能在課堂上完成實驗的學生，能利用課余時間完成實驗。長期堅持下去，一定會收到意想不到的效果。

(3)物理教師在課堂上進行理論教學時，要適當留給學生思考的時間和空間，引發(fā)其探索的欲望。教師要敢于放手，讓學生成為實驗課堂的主體。有些教師在教學中為了使學生熟練掌握高考的?？碱}型并節(jié)省時間和精力，常采用講實驗的辦法，幫助甚至代替學生去理解實驗，看似效果不錯，但實際上卻將學生引上了一條彎路，繞開了幫助學生思維萌發(fā)和逐漸成長的階段，導致學生失去了感受理論建立過程的機會。學習活動如若失去了體驗的過程，再精彩的講解作用也是有限的。

（三）全面發(fā)展，更加重視課本的演示實驗

物理教育家朱正元曾說過：“對于物理概念、物理規(guī)律等一些理論的東西，往往是千言萬語說不清，一看實驗便分明?！闭n本演示實驗是學生認識物理現(xiàn)象的第一手資料，感性認識的強弱決定了學生的感覺記憶，感覺記憶引起的感覺選擇作用，可以幫助學生形成幾種典型的短時記憶，記憶信息將存儲在學生的大腦里成為一種素材，這是學生進行理性分析的基礎。

1.演示實驗與全國高考物理試卷

近年全國高考物理I卷中，演示實驗的改進和繼續(xù)探究占據(jù)了半壁江山，在進行“包裝”和變化后，重新出現(xiàn)在學生的面前，令人感到既熟悉又陌生。熟悉是因為腦海中有它的影子，陌生則是從定性分析變成了定量研究，從現(xiàn)象走向了本質(zhì)。對學生思維能力的要求也從形象變成了抽象，從考查常規(guī)性思維提升到了考查學生的創(chuàng)造性思維。源于教材又高于教材，這一特征在此表現(xiàn)得尤為突出。

2.教材中演示實驗的作用

在物理教材中，有很多小實驗比較簡單，其實驗目的是演示簡單的物理情境，幫助學生形成感性認識。總體來說，演示實驗按作用區(qū)分，可分為以下幾種：

（1）實驗引入。為了引出某個物理概念或物理定律而設置的實驗情境，有的甚至是理想化的無法實際操作。例如：為了引出牛頓第一定律，課本中出現(xiàn)的伽利略理想實驗，就是在理想化條件下，根據(jù)基本規(guī)律給出的一個推理性實驗，無法真的實現(xiàn)。

（2）實驗現(xiàn)象。在某些物理概念或定律、定理給出后進行的驗證性實驗。例如：奧斯特實驗，驗證了電流的周圍產(chǎn)生了磁場，并且能歸納總結出右手定則。

（3）實驗應用。對課本已有的概念和規(guī)律做進一步的應用。例如：閉合開關時的自感現(xiàn)象采用多用電表檢測發(fā)光二極管，觀察紅蠟燭參與水平方向和豎直方向的運動軌跡等。

（4）實驗拓展。為了開闊學生的視野，教師應將物理規(guī)律和實際生活聯(lián)系起來，進行實際應用。例如：電學中用金屬網(wǎng)觀察靜電屏蔽現(xiàn)象，觀察封閉鋁管和有一條裂縫的鋁管中磁體下落的速度等。

3.如何改進演示實驗教學

演示實驗是對常規(guī)教學的有益補充，在日常教學中，可以采取如下改進措施：

（1）課堂演示變?yōu)樽寣W生動手實驗。開放實驗室后，學生有了自主實驗的空間，那么教師就應盡量引導學生進行實地操作演示實驗。

（2）主抓現(xiàn)象分析。教師可以要求學生將實驗過程和現(xiàn)象分析寫成報告，引導學生適當定量分析實驗結論。在實驗過程中，如果有可能，教師應要求學生進行定量實驗，將現(xiàn)象變?yōu)閿?shù)據(jù)，將過程變?yōu)橥评?。為了讓學生從簡單的感性認識上升到理性分析，提高他們思維的深度，適當?shù)奈淖直硎龊蛿?shù)學推理是非常有必要的。

例如：利用彈簧測力計觀察摩擦力的變化情況這個演示實驗，2013年就被改編為一道定量分析的高考實驗題。當然，還有很多演示實驗可以加以改編。

（3）平時訓練時，教師可有意識地自主改編演示實驗。演示實驗可以作為訓練題目的物理情境，結合一定的邏輯推理要求和數(shù)學分析，對學生進行測試。

（四）有的放矢，注重學生解決問題能力的培養(yǎng)

從近年的高考物理全國卷的實驗題可以看到，基礎實驗依然占居主導，多是在遷移變化后，再呈現(xiàn)在學生面前。在做這些實驗題的過程中，卻出現(xiàn)了各種新穎的變化，很多學生都敗在了“變化”之下。解決問題的能力不足，成為學生在物理實驗乃至物理學習中無法逾越的障礙。如果忽略學生解決問題能力的培養(yǎng)，無疑就會種下這樣的“惡果”。

1.何為解決問題的能力

解決問題的能力就是學生在不同的物理情境中，靈活運用所學知識研究和分析問題，找到合理方法進行探究，進而得出結論的能力。在物理學習過程中，學生的科學素養(yǎng)非常重要，數(shù)學能力、建模能力、總結歸納能力、分析推理能力等，都對學生解決物理實驗遷移變化問題起著重要作用。在平時的教學中，教師要有意識地培養(yǎng)和強化學生的這些能力。

2.在物理實驗中培養(yǎng)學生解決問題的能力

在實驗教學中，對物理實驗原理的理解，對實驗方法的驗證，對實驗數(shù)據(jù)的處理，對實驗誤差的精確分析等，教師不應該大包大攬，不能將所有的理論和結論都直接講授給學生。教師應該引導學生自己尋求解決方法，設置問題讓學生討論解決，要求學生分析、證明、總結歸納并得出結論等。教師要有意識地在實驗中培養(yǎng)學生快速解決問題的習慣和能力,長期堅持下去，不僅可以提高學生解決實驗問題的能力，而且培養(yǎng)了學生的科學素養(yǎng)，從而為其今后的學習成長奠定良好基礎。

3.在科學合理的實驗情境中提高學生解決問題的能力

根據(jù)建構主義學習理論，學生要在一定的情境中，在他人的幫助下，利用必要的學習資料而獲得知識。學生是課堂的主體，而教師在教學中起必要的引導作用。建立科學合理的實驗課堂，再加以適當?shù)囊龑?，會讓學生如魚得水，可以非常有效地提高學生的實驗能力。實驗課堂的情境設置有很多種方法，常見的有以實驗儀器為主線，以問題設置為引線和以實驗目的為主干等。

例如：在“測金屬絲的電阻率”的實驗中，筆者以科學設置問題為主要手段，對學生提供一定的引導，引導學生進行實驗原理推理。具體來說，筆者設置了以下幾個問題：

問題1：電阻率從何而來？

問題2：電阻率的決定因素是什么？

問題3：我們學過哪些與電阻率有關的理論？

通過這些問題的設定，一步步引導學生尋找和設計實驗原理。學生發(fā)現(xiàn)剛剛學過的電阻定律中涉及到電阻率，通過電阻率與電阻的關系可以求解電阻率，于是，實驗的關鍵指向了電阻的測量。接下來筆者又設定了如下問題：

問題4：如何測電阻？

問題5：學過哪個定理與此有關？

問題6：如何進行測量？

……

教師在實驗教學中，應以實驗目的為導向，以基本理論和定律為依據(jù)，一步步引導學生進行聯(lián)想、推理，闡釋并解決問題。讓學生自己找到解決問題的一般路徑和基本模式，培養(yǎng)學生獨立思考和提出并解決問題的能力。

總而言之，物理實驗課堂要能夠吸引學生，教師要能根據(jù)學生的認知規(guī)律進行科學設置，要努力將實驗做得嚴謹和精彩，做出良好效果。

三、結語

改進物理實驗教學的關鍵在于教師思想觀念的改變。愿意改變和不斷探索，既是一種態(tài)度，更是一種責任。高中物理教學任重而道遠，教師在教學相長這條路上需要不懈努力，不斷學習，勇于改革，勤于創(chuàng)新，這樣才能引領學生步入美妙的物理之旅。

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