淺談如何提高高中物理實驗課教學

曾寄紅

【摘 要】高中物理新課程把科學探究列為重要的課程內(nèi)容之一，體現(xiàn)了物理新課程理念的重大轉變。“科學包括知識、過程和知識的應用”。學習物理必須經(jīng)歷探究的過程，而物理實驗是物理探究的重要載體。在高中物理新課程教材中出現(xiàn)了“說一說”、“思考和討論”、“做一做”、“探究實驗”、“問題與練習”、“大家做”、“廣角鏡”等眾多欄目，這些無不涉及實驗探究活動。可見，在高中物理新課程中，物理實驗教學的地位得到顯著提高與加強。

【關鍵詞】高中；物理；實驗；課堂教學

《高中物理課程標準》對學生的探究能力做出了詳細而明確的要求：“能夠發(fā)現(xiàn)與物理學有關的問題，對解決問題的方式和問題的答案提出假設，能夠根據(jù)實驗目的和已有條件，制定計劃與設計實驗方案，進行物理學實驗的操作和用多種方式收集數(shù)據(jù)，會對實驗數(shù)據(jù)進行分析處理，嘗試分析假設與實驗結果間的差異，能寫出實驗探究報告。”同時，明確提出了27項科學探究、物理實驗能力的具體要求，其中確定研究問題、設計選擇實驗方案、數(shù)據(jù)測量、定量分析、探究創(chuàng)新等方面的要求比初中階段都有顯著提高。

一、物理實驗教學中存在的問題

1.部分教材實驗的設計不夠科學

有些教材在安排實驗的時機、實驗的設計上存在明顯不足。有些實驗設計得不夠嚴謹，如實驗現(xiàn)象不明顯、可操作性不強等。如選修模塊中的“用油膜法估測分子大小”實驗就存在以下問題：酒精油酸溶液的配置濃度標準難以掌握。配置的溶液濃度過大，形成的油膜層張力就會過大，油膜層會沖破漂浮在水面上滑石粉形成的區(qū)別界限，測得油膜層面積數(shù)據(jù)會遠小于實際數(shù)據(jù)；而配置的溶液濃度過小，形成的油膜層張力過小，油膜層與漂浮在水面上滑石粉的自然界限區(qū)別不清，實驗現(xiàn)象不明顯，因而很難觀測油膜層面積數(shù)據(jù)。

2.實驗室及其儀器裝備難以滿足教學的需要

（1）實驗室的間數(shù)和面積不完全達標。據(jù)調查，由于教育資源的快速優(yōu)化和整合，西部省份高中每個年級的規(guī)模大多在15個平行班左右，有的年級甚至達到20個班，而具有四間左右實驗室的學校在60%左右，有40%的學校只有兩間實驗室。（通過對西部省區(qū)部分學校的走訪了解、取樣統(tǒng)計測算后得到）實驗室無法滿足學生實驗的需要。加上現(xiàn)在大多數(shù)學校班額較大，給開展實驗和學生的活動帶來了諸多不便，同時，還存在一定的實驗安全隱患，遇到突發(fā)情況學生無法在短時間內(nèi)快速疏散。

（2）儀器裝備嚴重不足。教師反映學校急需新課程開設所需的實驗儀器和裝備，主要是必修課程所需的一些傳感器和數(shù)字化設備。如運動傳感器、力傳感器、電壓傳感器等各種傳感器，與此相配套的計算機和繪圖軟件等。但是，由于這些新器材價格極其昂貴，一些學校囿于財力在短期時間內(nèi)難以配備齊全。

（3）實驗儀器經(jīng)費不足。目前絕大部分學校購置器材設備的經(jīng)費都是由學校自己籌措負擔的，教育部門投入較少。物理儀器設備價格極其昂貴，學校受自身財力的制約，只有三分之二的學校能夠做到隨時補充。離開儀器裝備的有力支持，一些物理實驗就難以開展。

3.教師的實驗技能難以滿足課程的需要

部分物理教師的實驗技能不足。面對許多新增的實驗，如借助傳感器用計算機測速度，用數(shù)碼像機記錄平拋運動的軌跡、用傳感器和計算機研究平拋運動的裝置、大量傳感器的使用等，教師由于缺乏使用這些新儀器設備的技能和培訓，根本不熟悉這些儀器設備的使用方法，開展相關實驗缺乏經(jīng)驗同時，不少學校的實驗教師數(shù)量不足也直接影響到實驗教學。據(jù)調查，目前2/3的學校有專職物理實驗員，1/3的學校有兼職實驗員，但根據(jù)學校的現(xiàn)有班級數(shù)，即使有專職的實驗員，實驗員數(shù)量也不能隨學校班級的增加按一定的比例增加。面對新課程眾多的現(xiàn)代化實驗內(nèi)容，沒有一定數(shù)量、受過現(xiàn)代實驗技術培訓的實驗教師隊伍是很難勝任的。

二、改進高中物理實驗教學的策略

1.完善教材中的實驗設計

（1）增加一些有關與物理實驗儀器裝備組成結構名稱、功能作用的內(nèi)容。高中物理新課程標準指出：儀器裝置是一種重要的課程資源，其內(nèi)涵不僅包括物理儀器裝置所蘊含的物理原理、物理思想，同時，也包括儀器裝置各部分的結構名稱、功能作用及傳遞的文化內(nèi)涵等，這樣做，不僅促進了教師對儀器裝備結構組件名稱和作用表述的規(guī)范性和標準性，也有利于提高學生對課程資源的綜合利用能力和實驗文化素養(yǎng)，而現(xiàn)行教材中這樣的問題幾乎是空白。

（2）基于實驗過程設計實驗問題。物理新課程強調的是培養(yǎng)學生的實踐操作能力，而在實驗問題的設計上就要考慮盡可能地緊密結合實驗過程，以具體的實驗方法、實驗過程和實驗情景為素材，加深對原始實驗的拓展和開發(fā)能力，這樣有利于培養(yǎng)學生的實驗操作、實驗分析和綜合能力。

（3）基于大多數(shù)學校的器材配備實際設計實驗。由于物理新課程所需儀器裝備經(jīng)費巨大，一般學校都是根據(jù)實驗的急需情況逐年分期分批配備的，教材上有些問題與學校實際儀器差距較大，對學生就會產(chǎn)生一種陌生感，也不可能達到新課程所要求的實驗目標，因此，在新教材問題的編寫中還不如適當設計一些與大多數(shù)學校實際儀器為原型的問題，教學效果會更明顯。

（4）根據(jù)儀器裝備的常見故障設計一些探究實驗問題。為了抓住學生的心理，立疑激趣，可以利用儀器裝備使用中常出現(xiàn)的故障毛病設計一些實驗問題，既有針對性、又有實效性，可以有效地激發(fā)學生的探究情緒，培養(yǎng)學生的探究創(chuàng)新能力。如筆者所帶的學生在做必修2《驗證機械能守恒定律》的實驗時，有幾個組的電磁打點計時器在紙帶上打出的“跡點”是雙點，實驗結束后教師組織學生一起探究解決這個問題，到底是什么原因造成的？通過對這個問題的探究，學生的探究興趣濃厚，信心大增，有效地培養(yǎng)了學生的實驗探究意識。再如有的學生所接電路中，電壓表、電流表的指針為什么會倒轉？當把多用電表的開關撥到電阻檔、紅黑兩個表筆短接后，電表的指針卻不指向電阻的“0”刻度線處，而是離“0”刻度線有一定的夾角，試分析原因等。

2.加強物理實驗室的資源配置

（1）提高物理實驗室建設和儀器裝備的標準。新課程實施以后，教育部頒布了《高中理科教學儀器配備標準》，它和《中小學實驗室裝備規(guī)范》一起構成了新課程高中階段實驗室建設和儀器配備的新標準。盡管這兩個文件都是針對新課程物理實驗的變化而制訂的，但是相關的規(guī)定仍然無法滿足急劇增加的物理新課程實驗要求。

（2）確立整體解決的思路，保障實驗順利開出。完成高中物理實驗，不但需要儀器與儀器的配合，而且需要儀器與裝備、儀器設備與維修技術等的緊密配合。因此，裝備部門、教育部門、學校在投標采購時最好采用整體解決的思路，從實驗室的規(guī)劃設計、裝備的組裝和調試、配套的有關附屬設備，再到技術支持、培訓維修等相關內(nèi)容，整體招標，特別要與教學儀器企業(yè)建立長期穩(wěn)定的協(xié)作關系，建立儀器設備出現(xiàn)質量問題的追究制度。

3.強化實驗教師的技能培訓

物理實驗員是中學物理實驗教學工作的具體準備者和策劃者，其工作責任心和業(yè)務水平的高低，直接影響到學校物理實驗教學的質量。物理新課程實施后，有相當數(shù)量的學校認為，課程改革只是任課教師和學生的事，與實驗教師無關。實驗教師既無培訓學習的機會，也無參觀交流的機會，這無疑限制了實驗教師的視野。實驗教師無法獲得對一些先進儀器裝備的感性認識，對學校儀器裝備管護和使用方法的了解，實驗技能的提高只能憑自身的努力。只有對實驗教師進行有效的、多角度、全方位的技術培訓和交流，才能更有效地開展實驗教學活動。