改进高中物理实验教学的初步探索_实验设计-查字典物理网

一、高中物理实验教学的现状

高中物理实验及其教学是物理课程和物理教学的一个重要组成部分，它既是物理教学的重要基础，又是物理教学的重要内容、方法和手段，在培养学生科学素养的教育中具有独特的地位和全方位的功能。当前，高中物理实验教学必须注意以下几个问题，那就是：实验教学的重视与加强，实验设备的添置与更新，学生动手实践能力、创新思维能力的提高。在物理实验教学的课堂上，经常可以看到一些见怪不怪的现象，试举三例：

现象一：媒体实验就是学生通过媒体“看实验”。过去的实验“看黑板”，如今的实验“看录像”、“看投影”。令人难以理解的是，一些原本可以让学生动手做的实验却用多媒体来展示，被称为是“现代技术的运用”。

现象二：程式化实验，虽然学生动手，但以单纯的机械操作为主。学生根据教师讲解的实验目的、器材、步骤，像做广播操那样，按照规定的程式进行操作，去获取教师（或书本）所要求得到的实验数据（或实验结果），而不需要去考虑实验为什么要这样做，怎样去做，更不必考虑实验中可能会存在什么问题，以及需要如何去解决。

现象三：试题实验，就是学生用笔“做实验”。由教师编制的大量实验试题不仅增加了学生的学业负担，而且挫伤了学生动手实践的积极性，使实验教学在“应试”的泥潭里越陷越深。

这些现象从一定程度上反映了高中物理实验教学存在的问题，那就是“重知识、轻方法；重讲授、轻活动；重结论、轻过程；重机械训练、轻实质体验”。长此以往，学生实验学习的积极性必然会受到压抑，实验教学也将流于形式，事倍功半甚至劳而无功。由此想到，能否通过教师更新教学观念，转变陈旧的教学方式，促进学生物理实验学习方式发生改变，使实验教学走出困境?

二、高中物理实验学习方式的改变

上海全面推进素质教育，二期课改提出“以改变学习方式为突破口，重点培养学生的创新精神和实践能力”。从高中生的心理发展特点看，相对初中生，他们具有更为强烈的探究未知的动机，他们思维活跃，兴趣广泛，自尊心强，绝不会满足于“按图索骥”、“按方抓药”式的实验学习，因而改变陈旧的实验学习方式是必然的、合理的选择。

1.学生实验学习目标的改变

实验学习目标是学生实验学习的灵魂。上海新课程方案将“态度与价值观、过程能力与方法、知识与技能”三方面整合起来，作为各学科课程目标的共同框架，体现了新课程的价值追求，即由以知识为本位转向以发展为本位。充分挖掘物理实验的教育功能，研究制订高中阶段各个物理实验具体的学习目标，使之成为实现知识、能力、态度有机整合的载体，并进一步形成高中物理实验学习的总体目标，为物理实验学习明确了方向。

如下表所示。其中：表1为高中物理实验学习总体目标框架，表2为高二阶段物理实验学习目标的示例，具有较强的操作性。

2.探索有效的、多样化的实验学习方式

在物理实验活动中，学习方式应该多样化。单一、被动的实验会使学生感到枯燥、乏味，必须增强实验的趣味性、问题性、探索性和应用性。让学生成为实验活动的主人，教师成为学生实验的组织者和合作者，而不是权威的讲授者和示范者，特别关注学生亲身的感悟与体验。基于不同的学生对象和不同的实验环境，这些形式可以选择，各有侧重，又互不割断。各种形式举例如下：

自主活动

通过学生自觉地参与实验活动，确定实验目标，制定实验方案，选择实验方法，监控实验过程，评价实验结果，从而完成实验任务。活动过程特别强调的是学生实验的主动性，教师的作用是对学生实验的困难提供必要的指导和帮助。

高一年级学生开展“落体运动加速度的研究”。要求学生二人一组，运用频闪照相研究钢球下落的加速度。学生必须完成以下任务：方案设计（直接测什么?如何测？）；装置调试；标尺制作；实地拍摄；照片分析；实验报告。教师提供的帮助：方案设计提示；频闪技术指导；参与讨论，提供器材，进行质疑，点拨思维。学生在实验活动中扮演的是主角，以实践者、研究者的身份积极参与，主动性得到充分的发挥。

合作学习

合作与交流是一种高效的学习方式。教师在实验教学过程采用小组合作的学习方式，让学生在合作交流中获得知识，促进理解，提高能力，增长才干，形成学习团队，对学生的发展会产生积极的促进作用。

实验设计

实验设计是高中物理实验学习能力的较高要求，是对学生操作技能和思维品质的综合检测，是有效的实验学习方式之一。实验设计的特点是情景新、方法活，具有开放性，要求学生对实验的原理有透彻的理解，对实验器材有所取舍和组合，能根据设计的要求和条件，进行分析和判断，制定实验的方案，通过实验全过程的描述和具体步骤的实施，得出有关的结论并做出必要的说明。

实验设计应遵循如下原则：合理性；准确性；可行性；简洁性。

高一学生研究单摆及其规律之后，教材提供了测重力加速度的方案。然而许多物理场景，如运动学中的自由落体、竖直上抛，动力学中的超重、失重现象，斜面上的匀变速运动等都涉及到重力加速度。所以，当教师提出“能否自行设计测定重力加速度的其他方案?”时，立刻激发了学生的发散思维。同学们提出了多种方案，并走进实验室，通过实验活动去体验真实，检验设计方案的合理性，分析测量结果的可靠性，而不是仅仅停留在理论的假设上。

实验报告

学写实验报告是培养学生科学态度、习惯，学会科学表达的重要环节，也是实验活动的必要形式。课题组不赞成过去那种“填充式”的实验报告，主张学生自己撰写实验报告，设计数据表格。明确要求学生对实验进行全面总结，包括实验目的与原理、实验仪器选用与步骤、数据测量与处理过程、实验结果与问题讨论，以及实验条件与干扰因素等。实验报告应力求准确可靠、完整简明、表达规范、有创意。

小课题作业

适当布置类似于课题研究的“小课题作业”，让学生经历一个收集信息、处理信息和得出结论的过程，在过程中学习一些探索的方法，对改善学生学习方式具有重要作用。

走向生活

学生发展的重要基础是他们的经历和经验。“从生活走向物理，从物理走向社会”，是新课程的基本理念。在物理实验学习过程中，让学生关心生活、关心社会，渗透“科学.技术.社会”(STS)的教育，着眼点在于培养学生的科学素养，学会从发展的角度去考虑周围的世界，并通过这种学习方式感受生活、感受自然，促进学生对科学的关注、好奇和兴趣。

动手做

物理实验室的全天候开放，为学生实验学习提供了动手动脑的活动天地。学生实验学习中有解不开的疑惑，对某些现象有特别的兴趣，都可以在他们认为方便的时候，到实验室与教师一起进行探讨，并动手做。创造适合学生的学习环境，对促进学习方式的转变、开阔学生的视野和空间、实现学习的拓展和迁移具有重要作用。

例如，高二学生周晨辰发现，经常因为教室门锁未开，导致一些同学在门外无奈等候。为什么必须用钥匙开门呢?能否发明一种定时开门的锁?他想到一个“绝妙”的点子：闹钟和门锁的组合。于是，几个同学一起组成了“周晨辰小组”，从动手拆卸开始，研究闹钟和开锁的原理，进一步设想用闹钟来控制门锁的方案。在教师的帮助和合作下，他们结合物理实验，经过反复的实践和探索，终于成功地研制了“自动开锁器”。他们在“做中学”，动手解决了实际的问题，极大地提高了学习物理的积极性。

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