新課程理念下高中非常規物理實驗教學研究

物理學從本質上來說是一門以實驗為基礎的自然科學，中學物理教學中擔負著培養學生觀察能力、實驗能力、分析問題和解決問題的能力、實踐和創新能力的任務。物理概念、規律的形成和發展都與實驗密切相關，物理實驗在高中物理新課程教學中有重要的作用。高中物理實驗可分為兩大類，第一類是教材安排的演示實驗、學生實驗(簡稱為“常規實驗”);第二類是指為了幫助學生認識，建立物理概念和規律，教師有意選擇和利用實驗室器材或實驗室之外的其他材料、物品和器具等資源研發自制的實驗器具，開展的物理教學活動(簡稱為“非常規物理實驗”)。本文在分析高中物理新課程理念與物理實驗教學關系的基礎上，對新課程理念下高中非常規物理實驗教學進行研究。

一、問題的提出

1.高中物理新課程標準的實驗要求

《普通高中物理課程標準(實驗)》明確提出:實驗是物理課程改革的重要環節，是落實物理課程目標、全面提高學生科學素養的重要途徑，也是物理課程改革的重要資源。物理科學伴隨著物理實驗的發展而發展。物理實驗教學，對物理教學起到了巨大的推動和促進作用。

觀察現象、進行演示和學生主動參與實驗，能夠使學生對物理事實獲得具體、明確的認識，這是理解概念和規律的必要基礎。觀察和實驗對培養學生的觀察和實驗技能，培養實事求是的科學態度，引起學習興趣，具有不可代替的重要作用。在物理教學中，教師可適當增加一些演示和學生實驗，最大限度地利用實驗室現有的器材或實驗室之外的器材研發自制實驗器具，開發新的非常規物理實驗，鼓勵學生主動做課外實驗。

2.實驗教學的現狀

當前高中物理實驗教學不容樂觀，中學物理教師對實驗的教學不夠重視。主要原因是高考評價體系，只重視筆試，輕視學生動手操作能力的考查，大多數教師出現重理論，輕實踐，忽視學生親身經歷和參與的過程。不重視教材的常規實驗教學，更加沒有意識到非常規物理實驗教學的重要性。其實非常規物理實驗，可提高學生學習興趣，對學生認識、建立起物理概念和規律起到積極作用。

二、非常規物理實驗的內涵

非常規物理實驗，是指有目的地選擇和利用實驗室器材或實驗室之外的物品開展物理實驗活動。其中，實驗室之外的物品主要指學生熟悉的易得物品。非常規物理實驗也指選擇利用環境中“非專門化”的物質手段，不按固定方法或形式，人為控制條件、有目的實施觀察與探索物理規律的實驗教學活動。非常規物理實驗常常為達到某種教學目的而采取靈活與簡便的方法與形式，使實驗過程體現自創性、體驗性、趣味性、簡易性。

也可以把非教材安排的實驗內容、實驗方法和實驗技巧統稱為非常規實驗。常規實驗教給學生基本的實驗方法和技能，培養求實的科學態度，是物理課不可缺少的教育環節。然而，物理概念和規律的建立，光靠單一的途徑往往并不深刻，需要多方面，有時甚至是反面的措施，從不同的情境，不同的角度中領悟，才能在更高的層次上理解和掌握。非常規物理實驗正是基于這種考慮而設計和實施的。注重非常規實驗教學，培養學生分析問題、解決問題的能力，是當前教學教育創新的重要方式。中學物理教學中要使常規物理實驗與非常規物理實驗有機結合，應遵循“優勢互補”、“科學性與趣味性結合”、“操作訓練與自主體驗結合”和“實驗室資源與生活環境資源結合”等原則。

三、非常規物理實驗的特點

1.材料易得、實施便利

生活中的一切材料、物品都能成為非常規物理實驗的原材料，通過加工、研發自制均可顯現物理原理。

2.貼近生活、親近感強

利用身邊熟悉的材料和物品，呈現物理現象，探究它們的物理屬性或原理，會使學生感到物理學親近、真實、可靠，能讓學生體會到物理就在身邊，感受到學習物理就是從本質上探究和認識環境世界。

3.程式多變、新奇有趣

非常規物理實驗實質上是將身邊熟悉材料或物品通過加工、研發自制，以及利用人體自身充當實驗成分置于物理教學情境之中。新異的場合、新穎的課堂結構、多樣化的教學程式、預料之外的新奇現象，都會引起學生的興趣、好奇心和認知動機。

4.物具它用、體現自創

非常規物理實驗實際上主要是借用研發自制的器具開展的實驗教學活動，借用生活材料等物品開展內容豐富、形式多樣的實驗教學，體現教師教學的個性和自創性，體現學生的主動參與性和創造性。

5.結構簡單、體驗性強

非常規物理實驗所用材料、物品在生活中容易獲得，學生課后可自主實踐、親身體驗，實驗裝置易制易修，不怕弄壞，學生便能大膽主動動手實驗，在進行實驗操作和觀察現象的過程中獲得直接經驗和深切感受。

四、非常規物理實驗是新課程理念下高中物理教學的重要部分

1.非常規物理實驗是幫助學生認知物理概念、物理規律的基礎

高中階段學生學習的物理學內容應包括物理現象、物理概念、物理規律和物理理論。現代認知學派認為學生在模仿和被動吸收中并不會產生學習活動，學習只有在積極吸收新的信息，親身經歷及建構出自己的理解時才會發生。建構主義認為，學習應具有目標指引性和情境性，學生對物理學習總是與一定的物理實物“情境”相聯系的。非常規物理實驗恰恰提供這樣的物理實物“情境”。教師的首要任務便是結合學生的身心發展規律及其特點構建出各種良好的非常規物理實驗教學情境，讓學生身處其中，親身感受物理知識和物理思想的產生過程，并最終產生情感體驗。可見，非常規物理實驗教學遠比教師強加的要理解得更透徹，也更具有實用性，同時也為進一步培養物理創新思維提供了保障。

例如:講靜摩擦力方向時總感到有難度，學生很難判斷靜摩擦力的方向.讓每個學生手持一把毛刷，讓毛刷在桌上要動但又不動的情況下，引導學生觀察刷毛的形變方向.利用這個簡單的方法就可以比較形象地幫助學生理解靜摩擦力的方向，也便于學生接受。

2.非常規物理實驗是培養學生學習興趣和探究能力的重要方法

非常規物理實驗能夠激發學生的興趣。教育心理學告訴我們，學習興趣是學習動機的重要的心理成分，它能強烈地推動學生去探求知識并帶有情緒體驗色彩的意向。而非常規物理實驗能為學生提供豐富的感性認識，特別是通過動手操作滿足了他們的好奇心和求知欲同時學生在實驗中驗證了所學的知識，使所學的知識得以鞏固，從中也體會到了成功的樂趣。教師應抓住學生生性好奇的心理，巧妙地設計、表演新奇有趣的實驗，讓他們參與到實驗中來，實驗結束后，讓學生談談自己的心得體會，對現象進行解釋，允許并鼓勵有不同的見解，從而大大激發學生學習的主動性與探究欲望。

例如:讓學生親自參與散射的米粒實驗來認識摩擦起電、電荷及同種電荷間的作用:用毛衣摩擦塑料勺，勺上便帶有電荷，把勺靠近盛著小米粒的碟子上面。小米粒便自動跳起來，吸附在勺上。可是，眨眼功夫，它們又突然像火花飛濺似的向四周散射開來。這是什么原因呢?帶電的勺上吸引著小米粒，但是只能吸引很短的時間。這時電子從勺上轉移到小米粒上，最后全部小米粒都帶有和勺上同樣的電荷。由于同種電荷互相排斥，所以出現了小米粒散射的奇特現象。又如:用兩本書內紙張交錯疊在一起，讓兩個力氣大的男生來拉，卻無法把它們拉開，導入摩擦力教學。這些實驗現象讓學生驚訝不已，不可思議，從而激發了學生強烈的學習興趣。

3.非常規物理實驗是學生形成科學態度的重要過程

非常規物理實驗帶著教師或學生的智慧，它的實施遵循著物理學的實驗方法，同時給參與者帶來挑戰、困惑、問題、曲折、欣賞、愉悅，使學生進入忘我的體驗與探索境界。同時學生親身參與研究過程，引導學生分析自己實驗得到的數據、現象、結論，進行實事求是的分析，培養學生的科學態度。

例如在對“牛頓第一定律”進行教學時，通過改進實驗裝置，師生共同參與，一起重溫伽利略理想實驗，讓學生主動參與探索規律活動，使之身臨其境，再現當年伽利略研究的思維方法和發現的過程，從而讓學生體會到科學家研究問題的思維方法和科學態度。

4.非常規物理實驗是培養學生思維能力的重要途徑

學生思維能力的培養是一個復雜而艱巨的任務，根據學生思維發展的規律，把學生思維能力的培養貫穿到中學物理教學的全過程。通過非常規物理實驗，培養學生想象能力和邏輯推理能力。通過改進實驗方法，進行非常規物理實驗，培養學生創造性思維能力。

例如:要測量一張桌子的長度，有哪些方法?學生想來想去只有用尺子去測量，教師可以一反常規，可以用手表、細線、小重錘來測量，讓學生設計一下實驗步驟，寫出具體測量方法，增強學生思維能力。

5.非常規物理實驗是培養學生的心智技能和操作技能的重要手段

學生參與非常規物理實驗，需要對實驗原理、過程、步驟、數據等內容進行邏輯思考。學生經歷動手、動口、動腦的過程，從而培養學生的心智技能和操作技能。

例如:講磁感線時，讓學生進行如下實驗，用一截銅絲穿過一張架在杯子的硬紙片的中心，把銅絲的兩端跟電池的兩極相接。在硬紙片上撒上一些鐵屑，輕輕在紙上叩打幾下。鐵屑便圍著銅絲排成整齊的圓圈了。利用這個實驗，模擬通電直導線周圍的磁感線，培養了學生心智技能和操作技能，加深了學生對磁感線的理解。

6.實施新課程以來高考中非常規物理實驗的考題日益增多

從能力發展和社會對人才需要來看，物理實驗的考題越來越偏重于對能力的考查，非常規實驗的考題頻頻出現，有日益增多趨勢。

例如:2004、2008年全國Ⅰ卷、2007年寧夏卷均考查了電表的非常規用法。2009年全國Ⅰ卷考查了探究物體在斜面上運動時摩擦力與斜面傾角的關系。

五、結束語

教育部于2003年頒布了新的《普通高中物理課程標準(實驗)》，力圖構建新的高中物理課程體系，著眼于“提高21世紀公民的科學素養”，構建“知識與技能”、“過程與方法”，“情感態度與價值觀”相融合的高中物理課程目標體系。在高中物理教學中進行非常規物理實驗教學，為學生提供了自主、探究學習的空間，創設了讓學生主動參與的平臺，營造了生生、師生合作交流的氛圍。同時提高了學生學習物理的興趣，有效地促進學生認識物理概念、規律，培養學生的思維能力，鍛煉了學生的創造力。

參考文獻

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(責任編輯 易志毅)