改革高中物理實驗教學的一些嘗試

摘 要： 物理是一門以觀察和實驗為基礎的科學。實驗教學既是物理知識教學的基礎，又是物理課堂教學中實施素質教育的主要渠道和有效手段。近幾年來通過新課程的改革為高中物理教學帶來了新的理念、新的要求，高中物理實驗教學的相關內容發生了較大的變化，面對新課標下的新理念和高要求，作者認為物理教師不僅要在思想上高度重視實驗教學，還要從方式方法上改革實驗教學，對書本上的有些實驗可以進行二次探索和改革。

關鍵詞： 高中物理實驗教學 探究性實驗 驗證性實驗 測量型實驗

通過幾年的教學實踐，筆者認為，實驗是最能調動學生主觀能動性的實踐方式，它讓學生有親身參加實踐的機會，在獲得知識的同時，還能培養學生動手動腦的習慣與能力。基于這一認識，筆者在實際教學中進行了探索。首先將部分驗證性實驗改為探究性實驗，如將高中物理必修一中的驗證力的平行四邊形定則學生實驗改為探究力的合成定則實驗，通過啟發式教學讓學生自己探索、觀察分析，使學生學會如何發現問題，如何用學過的知識解決新問題或發現新規律。改變“教師做，學生看；教師講，學生記”的傳統教學方式，通過這種探索的渠道，學生獲得的就不僅僅是死記硬背的實驗原理和使用儀器的方法，實驗動機也得到加強，探究能力顯著提高。這有助于激發學生學習物理的熱情，使學生更主動地參與教學，對物理知識的印象更深刻。

其他類型的實驗，如測量型實驗可以改為探究性實驗。例如教材上測量電源的電動勢和內阻實驗本是“測量型實驗”，采用伏安法。可以把它變為“設計型實驗”，先指導學生理論探究，再讓學生自己選擇測量電路是電流表內接還是外接，然后探究設計不同電路產生的測量誤差有何不同。可以指導學生先設計出測量電流表電阻的電路，準確測出電源電動勢和內阻。在實驗教學中多開展探究式教學對拓寬學生的視野，提高學生的知識運用能力、實驗操作能力和思維能力是很有益的。

另外，筆者認為實驗教學不一定要局限在教材上提供的幾個實驗專題，在實際教學過程中根據學生的年齡特點和認識水平，教師可以采取適當補充物理實驗的方法，加強學生對理論知識的理解和掌握。如必修一中的“自由落體運動”就不失為探究性物理實驗的好材料。對自由落體，傳統觀念認為“重的物體總比輕的物體下落得快”，落體運動的快慢到底與哪些因素有關呢？遵循怎樣的規律？為了探究問題的答案，筆者指導學生通過對生活經驗的分析設計重新做了如下實驗，說明實際的落體運動受多種因素的影響，并組織學生進行探究性實驗。實驗1：取一塊鉛塊，一張大的紙片，讓兩者從同一高度同時下落，通過實驗觀察到鉛塊先著地，于是便得出物體越重下落越快的結論。實驗2：取一個塑料小球，一張比塑料小球重的大紙片，讓它們從同一高度同時下落，結果觀察到塑料小球先著地，得出物體越輕下落越快的結論。實驗3：取兩張完全相同的大紙片，它的重力是相同的，這樣重力對下落的作用是相同的，再把其中一張捏成紙團，讓它們從同一高度同時下落。觀察到紙團先著地，得出即使重力相同的兩個物體下落快慢也可能不同。引導學生歸納總結，并再次提出新問題：“除了重力外，影響物體下落快慢的因素還有什么呢？”再引導學生分析以上的實驗，得出是空氣阻力。但影響空氣阻力大小的因素太復雜，建議最好先研究在沒有空氣阻力的情況下的落體運動。提出思考：在沒有空氣阻力的條件下，輕重物體的下落快慢會怎樣呢？實驗4：牛頓管實驗。在抽去空氣的牛頓管內，金屬片、羽毛下落的快慢基本相同。在有空氣的牛頓管內物體下落的快慢不同。學生做完以上兩個比較實驗后，再追加實驗5：取一大一小兩個鐵球讓它們從同一高度同時自由下落，引導學生分析得出：在空氣阻力可忽略時，兩者幾乎同時著地。由（4）（5）實驗得出自由落體運動只有在真空條件下才能發生，在有空氣的情況下，如果空氣阻力的作用可以忽略不計，則物體的下落可以看做是自由落體運動。自由落體運動是一種重要的運動形式，在生活中有很多運動可看做自由落體運動，研究自由落體運動有普遍的意義。結合生活實踐教師還可以引導學生探究如何應用自由落體運動的特點來測橋到水面的距離、峽谷、懸崖等的高度。這一探究過程通過對問題的呈現，激發學生解決問題的興趣，讓學生主動參與探究活動的全過程，使學生的能力得到培養，而通過實際問題的解決，使學生認識到生活中處處有物理，使課堂與社會融為一體。

根據物理來源于生活實際，教師可以鼓勵學生挖掘生活資源，自行設計實驗方案，自制實驗器材。如生活中的易拉罐、塑料瓶、注射器、激光筆等都可以作為實驗器材。筆者在進行光的偏振教學實驗時，由于實驗室偏振片較少，且演示時學生輪流觀察不便，于是啟發學生從計算機、電子表、3D眼鏡等物品中去尋找，并進行實驗觀察。有的學生將電子表直接放到計算器上面旋轉觀察，實驗現象非常明顯。還有的學生利用3D眼鏡通過旋轉鏡片來觀察偏振現象，效果很顯著。筆者認為高中物理教學應該走向自然，走向社會去挖掘豐富的社會資源，可以通過布置探究小課題的形式讓學生去收集、整理材料，自行設計實驗方案、處理實驗數據、得出實驗結果。也可以以小組為單位，讓學生通過合作交流的形式完成實驗任務。這樣的實驗教學形式能極大地激發學生學習物理的興趣，有效地提高學生的探究能力，真正實現從“學歷”型學習到“學力”型學習的轉變。

筆者認為，隨著基礎教育課程改革的深入，學習過程中樹立以探究性學習為核心的教育新理念已成為物理教學改革創新的關鍵。因此在實驗教學中我們要勇于打破傳統的教學模式，改變教學策略，引導學生運用已有的知識技能通過實驗親自體驗發現問題、探究問題和解決問題的過程。這樣既有利于學生創造性思維的激發，又能提高學生的物理科學素養和學習物理的熱情，調動學生學習的主動性、積極性，充分發揮學生的主體作用，提高課堂教學效率。