高中物理實驗教學有效性研究

鐘維炳

[摘 要]文章結合普通中學物理實驗教學中存在的問題，探討了物理實驗教學的有效性問題。具體結合高中物理實驗教學實際，從演示實驗的改進，學生實驗的挖掘，實驗習題的開發三個方面進行分析探討，期望以后的物理實驗教學更加有效，從而能更好地培養學生的物理實驗能力和動手操作能力。

[關鍵詞]高中物理 實驗教學 有效性

[中圖分類號]G633.7[文獻標識碼]A[文章編號] 16746058（2016）260050

物理學是一門以實驗為基礎的學科。實驗是物理教學的基礎，是物理教學的重要內容，是學生掌握物理知識的重要方法，是物理教學中必不可少的重要手段，在物理教學中具有不可替代的作用，中學物理課程目標明確指出：“中學物理教學要注意培養學生的實驗操作技能、思維能力以及運用科學原理和科學研究方法解決物理問題的能力。”筆者在物理教學中基于讓學生“動手動腦相結合，探究感悟相結合”的理念，使學生能夠主動學習物理知識和發展能力，促進學生科學品質和世界觀的形成，體現新課改 “以學生發展為本” 的教育理念，提出了下列一些提升實驗教學有效性的策略。

要上好高中物理實驗課，就要按《高中物理課程標準》對實驗教學的基本要求，圍繞“三維目標”，結合校情、學情進行細化和分解，詳細制定每單元的實驗教學目標，嚴格按照實驗程序，規范操作，注重過程，關注細節，讓學生親自動手做實驗，不是講實驗，看實驗，放實驗視頻。動手做才是硬道理，才能使學生真正有所收獲。

物理學的絕大多數理論都要用實驗檢驗，許多物理知識的教學（或學習）是從觀察實驗或實驗操作開始的。在具體教學中，先讓學生有一個感性認識，再進行分析研究，進而上升到理性認識，是非常有效的教學方法。為了盡快扭轉實驗教學的不利局面，提高高中物理實驗教學的有效性。近幾年來，筆者做一些分析探索，認為在物理實驗教學中，教師需要改進演示實驗、挖掘學生實驗；研究實驗習題，這樣才能有效提高物理實驗教學。

一、演示實驗的改進

1.對教材上的演示實驗進行改進

教材上的演示實驗，大多數都是經過好幾輩的專家學者們精心設計，多次改進的，原理簡單，操作方便，現象明顯，效果良好。這些實驗一定要給學生當堂演示，不能用仿真課件演示來替代實物演示。實物演示實驗，既是一個實驗方法技能的示范，又是一個求真、求實科學精神的傳承。而對那些實驗現象不明顯，可視度不高的演示實驗，需要我們因地制宜地加以改進，以增強實驗效果。

【案例1】 教材3-1，80頁安培力的演示，原有實驗儀器是用通電的金屬棒做實驗，在實驗過程中發現由于安培力較小，金屬棒擺動不明顯，如果把金屬棒用抽煙盒里的錫紙筒代替則擺動非常明顯，學生就很容易觀察到實驗現象，實驗很成功，教學效果提高。

【案例2】 選修3-3，25頁演示實驗，模擬氣體壓強的產生，實驗室很少有小滾珠，很多教師也很難找到小滾珠做空氣分子模型。所以很多教師不做此實驗或用多媒體放映觀看，效果不夠理想。我們把小滾珠用乒乓球代替，問題就迎刃而解了。演示時先讓學生觀測乒乓球靜止時秤的示數（非常小），幾乎沒有；接下來單個乒乓球以比較小的速度撞擊秤，觀察示數，大量乒乓球以基本相同速度撞擊秤，觀察示數，然后進行比較分析，得出結論；之后再以比較大的速度撞擊秤，觀測示數進行比較分析。通過這樣的觀察分析討論，學生就很容易理解氣體壓強產生的原因和相關因素了。 可見，一個成功的改進是很重要的。

有一些涉及微觀領域的實驗，我們確實無法給學生演示，如原子物理學中原子結構實驗、分子熱運動實驗等等，只能借助仿真實驗或其他多媒體視頻來完成。

2.巧設隨堂演示實驗，增加趣味實驗

高中學生活潑好動、思維敏捷，對一切新生事物充滿好奇，表現出強烈的探秘欲望。教學過程中，教師應充分利用這個積極的心理因素，創造條件，結合教材內容，巧妙安排現象顯著、趣味性強的演示實驗，增強學生的興趣，提高課堂教學的有效性。

【案例3】 在必修中講解《超重與失重》時，為了讓學生容易觀察接受，教師可以用一個塑料飲料瓶做實驗，讓學生觀察失重現象，在靠近底部的側面打2個小孔，用2個手指分別按住2個小孔，在里面裝上水。移開手指，水就從小孔中射出來。如果放開手，同時，讓飲料瓶自由下落，在下落的過程中，觀察水出射的速度變化。再讓學生猜想飲料瓶作平拋、斜拋或豎直上拋時，又會出現什么現象？先給學生設想、提問的空間，再分別做實驗，讓學生觀察。并在此基礎上，讓學生討論總結，得出盛水的飲料瓶做平拋、斜拋和自由落體運動時，水都不會流出的結論。它們的加速度都為重力加速度，重力都用來產生重力加速度，沒有用來產生壓力，屬于完全失重現象。課堂氛圍熱烈，教學效果很好。

【案例4】 在必修2離心運動教學中，按照課本中的圖進行教學，發現效果很不好。之后改為甲同學拉著乙同學的手，乙同學繞著甲同學做圓周運動的演示，讓學生分析什么力提供向心力？再問，甲同學：突然放手會出現什么現象？若甲同學拉力變小了，出現什么現象？甲同學的拉力增大，又會出現什么現象？甲乙兩個同學做好配合演示，其他同學積極思考，得出：所能提供的向心力等于所需要的力時，則恰好做勻速圓周運動；所提供的向心力大于所需要的力時，則做向心運動；所提供的向心力小于所需要的力時，則做離心運動。學生做了演示后課堂非常活躍積極，效果非常好。再返回來解釋火車轉彎問題，就非常容易了，以后解釋衛星的變軌問題學生也很容易接受。

二、挖掘學生實驗

1.挖掘學生實驗的探究功能

注重學生分組實驗，實驗的設計一定要目標明確，步驟清晰，讓學生按“預習─實驗─觀察記錄─分析討論─總結報告”的要求進行。對實驗中出現的問題，教師要組織學生認真討論，分析原因，找出解決問題的方法。根據實際情況寫出實驗報告，培養學生嚴肅認真，實事求是的科學態度和獨立分析問題、解決問題的能力。

【案例5】 如在做牛頓第二定律中“加速度與質量的關系”實驗時，根據測得的實驗數據，在坐標紙上畫a- 1 /m的圖像。原則上測得的點應均勻分布在a -1 /m這條直線的兩邊，但實際得出的個別點，會偏離這條直線很遠，這是實驗誤差允許的。不能因追求“科學性”而要求結果必須統一準確，要具體問題具體分析，對于出現誤差的原因，一定要認真分析、總結，找出減小誤差的辦法，盡可能提高實驗的精確性和準確度。

讓學生通過實驗觀察、探索，發現問題、解決問題，獲得知識，培養學生的實驗能力，掌握科學方法，養成科學的態度。

2.結合教學實際，將某些演示實驗改為探究性學生實驗

演示實驗是教師做，學生看，普通中學的學生整體素質一般，注意力容易分散，致使有些演示實驗效果不理想。但如果把這些演示實驗改為學生實驗，讓學生從觀眾變成演員，學生的積極性一下子就被調動起來了。

【案例6】 《感應電流產生的條件》教學中，《感應電流產生的條件》可以改為學生探究實驗，教師設計好程序，學生自主探究，得出結論，那么學生就知道了規律的來龍去脈，也就更容易理解、掌握規律了。

三、加強實驗習題的開發和利用

實驗習題不應總是以教師的講授為主，可以按“設計方案─討論方案─選擇方案─實驗驗證─總結報告”的程序開展，讓學生親自參與實驗設計，并進行實驗驗證，有意識地培養學生的問題意識及創新能力。

【案例7】 在力的分解教學時，要根據力的作用效果確定分力的方向，力的作用效果，學生往往想不出來，但可以用實驗把它顯示出來。如下圖（a）所示，重物掛在支架上，把重物對支架的拉力分解，為了啟發學生看到力的“效果”，可把支架的A B改用橡皮條A′ B′ 代替，見圖（b），C處改為活動的，因而在豎桿中打穿一個孔，橫桿B′` C′ 插入并在孔的外邊封一塊橡皮，這樣，重物一掛，A′B′被拉伸，C′處橡皮凸出。借助了這一實驗現象，化解了確定分力方向這一難點。把這個實驗設計告訴學生，可以作為周末作業，讓學生手工完成，既能變廢為寶，又能科技創新。對優秀的作品予以表彰，留存實驗室作為教具。

【案例8】 在牛頓運動定律的應用和動量守恒定律應用中，我們經常會碰到滑塊在長木板車上滑動問題，因而很多教師都是在黑板上畫圖進行分析或用仿真實驗進行分析，因而很多學生都有這樣的疑惑，真的是那樣運動的嗎？

我們教師只要用滑塊在小車上滑動模擬就可以了。但是難就難在很多學校找不到長小車。這時，我們可以把一塊長木板和兩輛實驗用的小車用大的透明膠捆綁在一起就可以做成長小車了，就可以模擬了 。

綜上所述，在實驗教學中改進演示實驗，巧設隨堂演示實驗，增加實驗的趣味性；挖掘學生實驗，盡可能改演示實驗為探究性學生實驗；加強實驗習題的開發和利用，能較好地提高實驗教學的有效性。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 楊軍. 普通中學高中物理實驗教學有效性的實踐和探索[EB/OL]. http：//www.docin.com，2012.

[2]包相宇. 淺談如何提升高中物理實驗教學的有效性[J]. 課程教育研究， 2015（11）.

[3]上官軍民. 優化實驗教學，培養學生能力[J]. 考試周刊， 2014（31）.

（責任編輯 易志毅）