如何立足高中物理教材挖掘實驗教學價值

莊慶華

摘 要： 中學物理教師應在認真解讀教材的基礎上，盡可能創造機會，讓學生有更多參與實驗、領悟實驗思想的途徑，從而增加實驗教學的價值。教師應發揮自身的引領作用，充分利用教材，挖掘出有價值的教學資源，特別是實驗教學資源。

關鍵詞： 高中物理教材 實驗教學 拓展 創新 挖掘

諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧教授曾題詞“物理學是以實驗為本的科學”。他不僅抓住了物理學的根本特征，更重要的是點出了實驗在物理學發展中的重要地位。物理學實驗是人類認識世界的一種重要活動，是進行科學研究的基礎。在教學中，學生通過實驗過程能有效提高觀察、分析、自主設計實驗、有效選擇儀器、處理實驗數據并最終得出結論等綜合能力，還能培養科學的探究思想與素養。因此，中學物理教師應在認真解讀教材的基礎上，盡可能創造機會，讓學生有更多參與實驗、領悟實驗思想的途徑。

一、立足教材拓展實驗教學渠道

教師應有意識對某些教材的施教方式進行大膽處理，盡可能挖掘可讓學生進行實驗活動的教學環節。例如，筆者對選修3-1“串聯電路的分壓作用和電壓表”及“并聯電路的分流作用和電流表”的教學做如下處理。給每組學生分發拆去后蓋的電壓表、電流表各一個（圖1、圖2所示），先讓學生觀察電壓表的電路結構并畫出電路圖（告知圖中框格內為靈敏電流計）。學生畫出如圖3的電路圖后，再讓學生思考不同量程的電路區別，這樣學生就很容易理解串聯分壓原理是如何應用到電壓表的改裝中的。緊接著讓學生觀察電流表的電路結構并畫出電路圖（比較難，先讓學生按不同量程畫，然后對比），學生畫出如圖4、圖5電路圖。教師適時引入等效內阻的觀點，再讓學生找出兩圖的共性，不難發現兩者具有如圖6電路圖的共同效果。這時，學生就很容易發現并聯分流原理在電流表中的應用，之后讓學生應用并聯分流原理分析實際電流表是如何在同一電流計上實現改裝成0.6A、3A兩個不同量程的。通過這樣的教學處理，筆者發現相對原來直接從串聯分壓、并聯分流原理入手講授表頭改裝的從理論到理論式傳統教法，學生理解更透徹，同時對物理知識在生活中的實際應用也有較深體會，學習興趣逐漸提高。

圖1 圖2

圖3 圖4

圖5 圖6

二、用創新的實驗教學彌補教材存在的缺憾

教材往往因課堂教學條件或學生的認知因素，會對一些知識或認知環節有意規避。經常給授課教師帶來一定的教學困擾，也不可避免地在學生學習過程中留下困惑。對于教材中的這種缺憾，教師應充分利用學校現有設備或學生身邊可替代的材料進行創新實驗教學。

高中物理選修3-4教材在處理“探究影響單擺振動周期的因素”實驗中，只體現探究振幅、小球質量及擺長對單擺周期的影響，始終避開探究重力加速度g對單擺周期是否存在影響的內容。這往往會造成學生對單擺周期公式中突兀出現的g有認知上的排斥，通常教師只能用物理學家通過實驗得出二者具有相關性進行解釋。筆者對這個探究做了個小補充，如圖7所示，鐵架臺上懸掛兩個擺長及擺球質量相等的單擺，互相隔開一段距離，在其中一個擺球正下方放置一條形磁鐵，然后將兩球拉開相同角度釋放。學生很明顯可以觀察到下方有磁鐵的擺球擺得快，振動周期小。這時教師只需引導學生從受力差異比較，就能得出其他條件相同時，受到吸引力大的單擺振動周期小，根據牛頓第二定律，沒有磁鐵的擺球加速度a=（mg）/m=g，有放磁鐵的擺球加速度a=（mg+F■）/m=g/（等效重力場，相當于所受重力變大，重力加速度增大）。經過如此處理，學生就能明白為何單擺振動周期與g有關，同時也能掌握等效重力場這種物理學常見的等效思想。課后筆者布置一道拓展題：

圖7 圖8

如圖8所示，有一個帶電量為q的擺球，擺長為L，讓它在電場強度為E的勻強電場中豎直面內擺動，求該單擺的振動周期。最終學生均能正確完成此題。

三、充分挖掘教材中經典物理實驗的科學之魂

高中教材中有些物理學史上的經典實驗簡介，它們都極其豐富地體現了物理學思想和科學研究方法，最主要的是向我們呈現了物理學家的精妙物理思維。然而由于這些經典實驗在課堂教學中的不可呈現性，往往導致教師將其當成科普材料讓學生自行閱讀，最終導致學生錯過了與這些物理學家的一次次“思想與靈魂交流”的機會。物理教師有義務帶領學生充分體驗和感悟。

例如，筆者在處理卡文迪許實驗時，先用課件動畫展示實驗裝置及實驗動態過程，然后闡述實驗原理。

如圖9卡文迪許用兩個質量一樣的鉛球分別放在扭秤的兩端。扭秤中間用一根韌性很好的鋼絲系在支架上，鋼絲上有個小鏡子。用準直的細光束照射鏡子，細光束反射到一個弧形刻度尺上，標記下剛開始細光束從弧形刻度尺上，照射出的刻度及此時細光束反射所在點的刻度，通過刻度差值可以算出旋轉角度。在此基礎上，筆者提出問題讓學生思考：①裝置設計中采用哪些物理原理？②為何采用兩個小球而不用一個？③此實驗裝置如何實現變不可測的微小量為明顯可測？④實驗設計的核心思想是什么？在哪些環節體現這一思想？最終通過學生、師生間的討論，讓學生理解該實驗利用的是二次放大思想設計該實驗裝置的。一是盡可能地增大了T型架連接兩球的長度使兩球間萬有引力產生較大的力矩，使桿能偏轉；二是盡可能地增大弧度尺與T型架的距離使小鏡子的反射光在弧線上轉動了較長弧度，是弧長明顯可測。通過這樣的教學處理，學生能經歷整個實驗的設計思考歷程，從而了解該實驗蘊含的物理思想和科學方法，更深刻地了解卡文迪許的智慧之光。此類經典實驗還有物理必修一中牛頓第一定律的伽利略理想實驗、選修3-4光學中的托馬斯·楊的雙縫干涉實驗等。

總之，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條件和重要課程資源。這就要求教師發揮自身的引領作用，充分利用教材，挖掘出有價值的教學資源，特別是實驗教學資源。這將使學生更充分地體驗實驗教學資源中蘊含的物理思想及方法，也能使學生擁有更寬廣的視野，更好地提高學生的科學素養。

參考文獻：

[1]安忠.中學物理實驗教學研究[M].高等教育出版社，1986.

[2] 廖伯琴，張大昌.物理課程標準（實驗）解讀[M].湖北教育出版社，2004.4.endprint

摘 要： 中學物理教師應在認真解讀教材的基礎上，盡可能創造機會，讓學生有更多參與實驗、領悟實驗思想的途徑，從而增加實驗教學的價值。教師應發揮自身的引領作用，充分利用教材，挖掘出有價值的教學資源，特別是實驗教學資源。

關鍵詞： 高中物理教材 實驗教學 拓展 創新 挖掘

諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧教授曾題詞“物理學是以實驗為本的科學”。他不僅抓住了物理學的根本特征，更重要的是點出了實驗在物理學發展中的重要地位。物理學實驗是人類認識世界的一種重要活動，是進行科學研究的基礎。在教學中，學生通過實驗過程能有效提高觀察、分析、自主設計實驗、有效選擇儀器、處理實驗數據并最終得出結論等綜合能力，還能培養科學的探究思想與素養。因此，中學物理教師應在認真解讀教材的基礎上，盡可能創造機會，讓學生有更多參與實驗、領悟實驗思想的途徑。

一、立足教材拓展實驗教學渠道

教師應有意識對某些教材的施教方式進行大膽處理，盡可能挖掘可讓學生進行實驗活動的教學環節。例如，筆者對選修3-1“串聯電路的分壓作用和電壓表”及“并聯電路的分流作用和電流表”的教學做如下處理。給每組學生分發拆去后蓋的電壓表、電流表各一個（圖1、圖2所示），先讓學生觀察電壓表的電路結構并畫出電路圖（告知圖中框格內為靈敏電流計）。學生畫出如圖3的電路圖后，再讓學生思考不同量程的電路區別，這樣學生就很容易理解串聯分壓原理是如何應用到電壓表的改裝中的。緊接著讓學生觀察電流表的電路結構并畫出電路圖（比較難，先讓學生按不同量程畫，然后對比），學生畫出如圖4、圖5電路圖。教師適時引入等效內阻的觀點，再讓學生找出兩圖的共性，不難發現兩者具有如圖6電路圖的共同效果。這時，學生就很容易發現并聯分流原理在電流表中的應用，之后讓學生應用并聯分流原理分析實際電流表是如何在同一電流計上實現改裝成0.6A、3A兩個不同量程的。通過這樣的教學處理，筆者發現相對原來直接從串聯分壓、并聯分流原理入手講授表頭改裝的從理論到理論式傳統教法，學生理解更透徹，同時對物理知識在生活中的實際應用也有較深體會，學習興趣逐漸提高。

圖1 圖2

圖3 圖4

圖5 圖6

二、用創新的實驗教學彌補教材存在的缺憾

教材往往因課堂教學條件或學生的認知因素，會對一些知識或認知環節有意規避。經常給授課教師帶來一定的教學困擾，也不可避免地在學生學習過程中留下困惑。對于教材中的這種缺憾，教師應充分利用學校現有設備或學生身邊可替代的材料進行創新實驗教學。

高中物理選修3-4教材在處理“探究影響單擺振動周期的因素”實驗中，只體現探究振幅、小球質量及擺長對單擺周期的影響，始終避開探究重力加速度g對單擺周期是否存在影響的內容。這往往會造成學生對單擺周期公式中突兀出現的g有認知上的排斥，通常教師只能用物理學家通過實驗得出二者具有相關性進行解釋。筆者對這個探究做了個小補充，如圖7所示，鐵架臺上懸掛兩個擺長及擺球質量相等的單擺，互相隔開一段距離，在其中一個擺球正下方放置一條形磁鐵，然后將兩球拉開相同角度釋放。學生很明顯可以觀察到下方有磁鐵的擺球擺得快，振動周期小。這時教師只需引導學生從受力差異比較，就能得出其他條件相同時，受到吸引力大的單擺振動周期小，根據牛頓第二定律，沒有磁鐵的擺球加速度a=（mg）/m=g，有放磁鐵的擺球加速度a=（mg+F■）/m=g/（等效重力場，相當于所受重力變大，重力加速度增大）。經過如此處理，學生就能明白為何單擺振動周期與g有關，同時也能掌握等效重力場這種物理學常見的等效思想。課后筆者布置一道拓展題：

圖7 圖8

如圖8所示，有一個帶電量為q的擺球，擺長為L，讓它在電場強度為E的勻強電場中豎直面內擺動，求該單擺的振動周期。最終學生均能正確完成此題。

三、充分挖掘教材中經典物理實驗的科學之魂

高中教材中有些物理學史上的經典實驗簡介，它們都極其豐富地體現了物理學思想和科學研究方法，最主要的是向我們呈現了物理學家的精妙物理思維。然而由于這些經典實驗在課堂教學中的不可呈現性，往往導致教師將其當成科普材料讓學生自行閱讀，最終導致學生錯過了與這些物理學家的一次次“思想與靈魂交流”的機會。物理教師有義務帶領學生充分體驗和感悟。

例如，筆者在處理卡文迪許實驗時，先用課件動畫展示實驗裝置及實驗動態過程，然后闡述實驗原理。

如圖9卡文迪許用兩個質量一樣的鉛球分別放在扭秤的兩端。扭秤中間用一根韌性很好的鋼絲系在支架上，鋼絲上有個小鏡子。用準直的細光束照射鏡子，細光束反射到一個弧形刻度尺上，標記下剛開始細光束從弧形刻度尺上，照射出的刻度及此時細光束反射所在點的刻度，通過刻度差值可以算出旋轉角度。在此基礎上，筆者提出問題讓學生思考：①裝置設計中采用哪些物理原理？②為何采用兩個小球而不用一個？③此實驗裝置如何實現變不可測的微小量為明顯可測？④實驗設計的核心思想是什么？在哪些環節體現這一思想？最終通過學生、師生間的討論，讓學生理解該實驗利用的是二次放大思想設計該實驗裝置的。一是盡可能地增大了T型架連接兩球的長度使兩球間萬有引力產生較大的力矩，使桿能偏轉；二是盡可能地增大弧度尺與T型架的距離使小鏡子的反射光在弧線上轉動了較長弧度，是弧長明顯可測。通過這樣的教學處理，學生能經歷整個實驗的設計思考歷程，從而了解該實驗蘊含的物理思想和科學方法，更深刻地了解卡文迪許的智慧之光。此類經典實驗還有物理必修一中牛頓第一定律的伽利略理想實驗、選修3-4光學中的托馬斯·楊的雙縫干涉實驗等。

總之，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條件和重要課程資源。這就要求教師發揮自身的引領作用，充分利用教材，挖掘出有價值的教學資源，特別是實驗教學資源。這將使學生更充分地體驗實驗教學資源中蘊含的物理思想及方法，也能使學生擁有更寬廣的視野，更好地提高學生的科學素養。

參考文獻：

[1]安忠.中學物理實驗教學研究[M].高等教育出版社，1986.

[2] 廖伯琴，張大昌.物理課程標準（實驗）解讀[M].湖北教育出版社，2004.4.endprint

摘 要： 中學物理教師應在認真解讀教材的基礎上，盡可能創造機會，讓學生有更多參與實驗、領悟實驗思想的途徑，從而增加實驗教學的價值。教師應發揮自身的引領作用，充分利用教材，挖掘出有價值的教學資源，特別是實驗教學資源。

關鍵詞： 高中物理教材 實驗教學 拓展 創新 挖掘

諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧教授曾題詞“物理學是以實驗為本的科學”。他不僅抓住了物理學的根本特征，更重要的是點出了實驗在物理學發展中的重要地位。物理學實驗是人類認識世界的一種重要活動，是進行科學研究的基礎。在教學中，學生通過實驗過程能有效提高觀察、分析、自主設計實驗、有效選擇儀器、處理實驗數據并最終得出結論等綜合能力，還能培養科學的探究思想與素養。因此，中學物理教師應在認真解讀教材的基礎上，盡可能創造機會，讓學生有更多參與實驗、領悟實驗思想的途徑。

一、立足教材拓展實驗教學渠道

教師應有意識對某些教材的施教方式進行大膽處理，盡可能挖掘可讓學生進行實驗活動的教學環節。例如，筆者對選修3-1“串聯電路的分壓作用和電壓表”及“并聯電路的分流作用和電流表”的教學做如下處理。給每組學生分發拆去后蓋的電壓表、電流表各一個（圖1、圖2所示），先讓學生觀察電壓表的電路結構并畫出電路圖（告知圖中框格內為靈敏電流計）。學生畫出如圖3的電路圖后，再讓學生思考不同量程的電路區別，這樣學生就很容易理解串聯分壓原理是如何應用到電壓表的改裝中的。緊接著讓學生觀察電流表的電路結構并畫出電路圖（比較難，先讓學生按不同量程畫，然后對比），學生畫出如圖4、圖5電路圖。教師適時引入等效內阻的觀點，再讓學生找出兩圖的共性，不難發現兩者具有如圖6電路圖的共同效果。這時，學生就很容易發現并聯分流原理在電流表中的應用，之后讓學生應用并聯分流原理分析實際電流表是如何在同一電流計上實現改裝成0.6A、3A兩個不同量程的。通過這樣的教學處理，筆者發現相對原來直接從串聯分壓、并聯分流原理入手講授表頭改裝的從理論到理論式傳統教法，學生理解更透徹，同時對物理知識在生活中的實際應用也有較深體會，學習興趣逐漸提高。

圖1 圖2

圖3 圖4

圖5 圖6

二、用創新的實驗教學彌補教材存在的缺憾

教材往往因課堂教學條件或學生的認知因素，會對一些知識或認知環節有意規避。經常給授課教師帶來一定的教學困擾，也不可避免地在學生學習過程中留下困惑。對于教材中的這種缺憾，教師應充分利用學校現有設備或學生身邊可替代的材料進行創新實驗教學。

高中物理選修3-4教材在處理“探究影響單擺振動周期的因素”實驗中，只體現探究振幅、小球質量及擺長對單擺周期的影響，始終避開探究重力加速度g對單擺周期是否存在影響的內容。這往往會造成學生對單擺周期公式中突兀出現的g有認知上的排斥，通常教師只能用物理學家通過實驗得出二者具有相關性進行解釋。筆者對這個探究做了個小補充，如圖7所示，鐵架臺上懸掛兩個擺長及擺球質量相等的單擺，互相隔開一段距離，在其中一個擺球正下方放置一條形磁鐵，然后將兩球拉開相同角度釋放。學生很明顯可以觀察到下方有磁鐵的擺球擺得快，振動周期小。這時教師只需引導學生從受力差異比較，就能得出其他條件相同時，受到吸引力大的單擺振動周期小，根據牛頓第二定律，沒有磁鐵的擺球加速度a=（mg）/m=g，有放磁鐵的擺球加速度a=（mg+F■）/m=g/（等效重力場，相當于所受重力變大，重力加速度增大）。經過如此處理，學生就能明白為何單擺振動周期與g有關，同時也能掌握等效重力場這種物理學常見的等效思想。課后筆者布置一道拓展題：

圖7 圖8

如圖8所示，有一個帶電量為q的擺球，擺長為L，讓它在電場強度為E的勻強電場中豎直面內擺動，求該單擺的振動周期。最終學生均能正確完成此題。

三、充分挖掘教材中經典物理實驗的科學之魂

高中教材中有些物理學史上的經典實驗簡介，它們都極其豐富地體現了物理學思想和科學研究方法，最主要的是向我們呈現了物理學家的精妙物理思維。然而由于這些經典實驗在課堂教學中的不可呈現性，往往導致教師將其當成科普材料讓學生自行閱讀，最終導致學生錯過了與這些物理學家的一次次“思想與靈魂交流”的機會。物理教師有義務帶領學生充分體驗和感悟。

例如，筆者在處理卡文迪許實驗時，先用課件動畫展示實驗裝置及實驗動態過程，然后闡述實驗原理。

如圖9卡文迪許用兩個質量一樣的鉛球分別放在扭秤的兩端。扭秤中間用一根韌性很好的鋼絲系在支架上，鋼絲上有個小鏡子。用準直的細光束照射鏡子，細光束反射到一個弧形刻度尺上，標記下剛開始細光束從弧形刻度尺上，照射出的刻度及此時細光束反射所在點的刻度，通過刻度差值可以算出旋轉角度。在此基礎上，筆者提出問題讓學生思考：①裝置設計中采用哪些物理原理？②為何采用兩個小球而不用一個？③此實驗裝置如何實現變不可測的微小量為明顯可測？④實驗設計的核心思想是什么？在哪些環節體現這一思想？最終通過學生、師生間的討論，讓學生理解該實驗利用的是二次放大思想設計該實驗裝置的。一是盡可能地增大了T型架連接兩球的長度使兩球間萬有引力產生較大的力矩，使桿能偏轉；二是盡可能地增大弧度尺與T型架的距離使小鏡子的反射光在弧線上轉動了較長弧度，是弧長明顯可測。通過這樣的教學處理，學生能經歷整個實驗的設計思考歷程，從而了解該實驗蘊含的物理思想和科學方法，更深刻地了解卡文迪許的智慧之光。此類經典實驗還有物理必修一中牛頓第一定律的伽利略理想實驗、選修3-4光學中的托馬斯·楊的雙縫干涉實驗等。

總之，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條件和重要課程資源。這就要求教師發揮自身的引領作用，充分利用教材，挖掘出有價值的教學資源，特別是實驗教學資源。這將使學生更充分地體驗實驗教學資源中蘊含的物理思想及方法，也能使學生擁有更寬廣的視野，更好地提高學生的科學素養。

參考文獻：

[1]安忠.中學物理實驗教學研究[M].高等教育出版社，1986.

[2] 廖伯琴，張大昌.物理課程標準（實驗）解讀[M].湖北教育出版社，2004.4.endprint