新課程背景下高中物理實驗教學研究

閻振祥

（江蘇省梅村高級中學，江蘇 無錫 214112）

1 問題的提出

在高中物理實驗教學中，有些探究的物理問題是由教師和教科書直接提出，雖然其中不乏關于問題背景的介紹，但很少有讓學生主動發(fā)現(xiàn)和構思問題的機會，學生的科學思維能力、科學探究能力得到了缺失.

在探究性實驗教學中，教師總是預先制定好探究計劃，然后讓學生按照教師的既定方案進行實驗探究，學生很少有自己制定探究計劃的機會，學生的客觀思維品質受到了忽視.

新課程標準要求“在進行學生實驗時，應該讓學生在明確實驗目的、理解實驗原理的前提下獨立操作實驗”.但在實際實驗過程中，許多教師往往代替了學生進行實驗操作，并沒有起到引導、指導的作用，學生的實驗技能的能力沒有得到提高.

新課程標準提倡多樣化的教學方式，幫助學生學習物理知識與技能，培養(yǎng)其科學探究能力，使其逐步形成科學態(tài)度與科學精神.而高中物理實驗教學限于其實驗條件、設備的問題，很少實現(xiàn)實驗方法的多樣化，實驗室的課程資源沒有得到充分開發(fā)利用，學生收集信息和分析、處理信息的能力沒有得到加強.

2 為解決上述問題，所采取的行之有效的教學策略

高中物理實驗應該關注學生在實驗探究過程中的學習質量，加深對實驗探究的理解，提高科學探究的能力.為了解決上述問題，我們采取了行之有效的教學策略，取得了很好的教學效果.

2.1 培養(yǎng)學生經歷實驗探究過程

在高中物理實驗教學中，應該重視學生對物理實驗的理解.在觀察演示實驗時，不僅要學生關注所觀察的現(xiàn)象，同時要讓學生理解該物理現(xiàn)象是用來說明什么問題，怎樣說明問題的.應該盡量讓學生了解實驗裝置的工作原理.在進行學生實驗時，應該讓學生在明確實驗目的、理解實驗原理的前提下獨立操作實驗.

2.2 培養(yǎng)學生強化實驗方案的自我設計

要提高學生制定探究計劃的能力，就要使學生學會把探究的實驗分解為幾個相對獨立的小問題，會思考解決每個問題的不同方法，根據(jù)現(xiàn)實條件選擇、優(yōu)化有關方法，從而形成探究的方案；學會從原理、器材、信息收集技術、信息處理方法、操作程序等不同方面來構思探究的計劃；學會在制定探究計劃時查詢相關資料；學會在相互交流中完善探究計劃.

在指導學生收集信息和分析、處理信息時，教師要注意培養(yǎng)學生客觀的思維品質，不要只把注意力集中在與實驗相符的物理事實上，同樣需要觀察和收集那些與預期結果相矛盾的信息.在通過一定的實驗探究之后，應該讓學生學會依照物理事實運用邏輯判斷來確立物理量之間的因果關系，樹立把物理事實作為證據(jù)的觀念，形成根據(jù)證據(jù)、邏輯和現(xiàn)有知識進行科學解釋的思維方法.

2.3 培養(yǎng)學生深入對實驗過程和實驗誤差分析

在教學中應重視培養(yǎng)學生深入實驗過程和誤差分析，使學生能正確使用高中物理實驗項目中的儀器和工具，獲得較準確的實驗信息，避免進行刻板的技能訓練.實驗是了解、研究自然規(guī)律的重要方法，它的作用不只是為了獲取信息，應該讓學生認識到實驗操作是在相關原理的指引下進行的，學會把實驗獲得的信息演繹、歸納成結論，學會實驗誤差分析，只動腦不動手或只動手不動腦都是不正確的.

2.4 培養(yǎng)學生重視對實驗方案和實驗結果評估

在教學中應重視學生對實驗方案和結果進行科學的評估，讓學生提出并比較不同的解釋，在學生公開的交流和表達中，會發(fā)現(xiàn)實驗中存在的問題和新發(fā)現(xiàn)等，同時也鍛煉了學生的表達能力和邏輯思維能力.

2.5 積極開發(fā)和利用多媒體課程資源

教師應該積極開發(fā)、利用實驗資源進行實驗教學，提倡教師使用身邊隨手可得的普通物品做物理實驗，鼓勵將計算機等多媒體技術應用在物理實驗中，同時也要積極開發(fā)和利用網(wǎng)絡實驗資源.

3 案例分析

案例1.在“探究平拋運動規(guī)律”一節(jié)實驗課的教學中，教師先組織學生討論“怎樣研究復雜運動？”以及“如何把平拋運動這個復雜運動看成兩個簡單運動的合成？”的問題.學生紛紛拿出自己設計的方案：① 利用平拋運動演示儀，通過比較平拋運動與自由落體運動及水平方向的運動快慢情況，就可以研究出平拋運動的特點；② 利用學生用平拋運動演示儀，設法描繪小鐵球做平拋運動的軌跡，然后通過這個軌跡研究平拋運動的特點；③ 利用噴水柱法（等效法）描出物體平拋運動軌跡；④ 利用頻閃照相法描出物體平拋運動軌跡等等.在學生提出假設方案后，師生進行交流討論，對一些方案進行合并，師生共同“制定探究計劃”，各小組可以選擇其中一個方案進行實驗探究.在實驗探究過程中，有的小組甚至會提出，課后的兩個練習題也可以作為探究該實驗規(guī)律的方法.在各實驗小組探究結束后，教師匯總各小組的實驗結果，引導學生歸納結論，各小組根據(jù)正確結論修正自己的假設.

分析：從“怎樣研究復雜運動？”這個問題開始，學生就會自然而然地思考“如何把平拋運動這個復雜運動看成兩個簡單運動的合成？”的問題，學生主動思考問題的能力得到了加強.在各個小組拿出實驗方案的過程中，體現(xiàn)了以學生為本的實驗設計思想.這堂課中，大家都探究同一個“點”，但由于假設不同，所選擇的器材不同，探究過程也有所不同，這對培養(yǎng)學生獲取更新知識的能力，激發(fā)他們的創(chuàng)新精神有很大的作用，同時，學生的實驗誤差分析能力、對實驗結果評估能力和利用實驗室資源能力都得到了強化.

案例2.在“探究彈性勢能的表達式”一節(jié)的教學中，教師先引導學生猜測影響彈性勢能表達式的因素.一學生根據(jù)重力勢能與重力和物體的高度有關，猜測彈性勢能可能與彈力以及彈簧的形變量有關，而彈簧的彈力與彈簧的勁度系數(shù)k相關，故可猜測彈性勢能與勁度系數(shù)k以及彈簧的形變量L有關.另一學生依據(jù)地球表面附近物體在不同高度處所受重力相同，而彈簧的長度不同時彈力不同，猜測彈性勢能與形變量L可能不是簡單的正比例關系.然后，教師繼續(xù)引導學生“通過對重力勢能的變化與重力做功關系的比較，猜測彈性勢能的變化與彈力做功的關系.”在實驗探究中，學生就會發(fā)現(xiàn)：① 重力做多少正功，物體的重力勢能就減少多少；克服重力做了多少功，物體的重力勢能就增加多少.類比可得出彈性勢能的變化與彈力的做功可能存在著類似的關系；② 若確定彈簧原長處的彈性勢能為零，則我們就可以根據(jù)彈力做功的多少來確定彈性勢能的表達式；③ 類比計算勻變速直線運動位移時的微元思想，推導彈力做功的微元表達式；④ 類比勻變速直線運動用v－t圖像求位移的方法，推導變力做功的表達式.根據(jù)學生們的發(fā)現(xiàn)，教師適時引導，提出新的探究問題：你有沒有辦法來檢驗你的實驗結果正確與否？學生們又開始更進一步的實驗探究.

分析：針對不同類型的實驗探究課，教師在設計、實施科學探究教案時，應該對具體教學目標進行認真分析，以便了解學生在探究經歷中的薄弱環(huán)節(jié)，及時做必要的引導或指導，將大問題分解成若干小問題，引導學生將探究逐步深入.

4 結束語

高中物理實驗教學對落實新課程標準的三維教學目標具有獨特的、不可替代的作用，它更能體現(xiàn)落實“以學生的發(fā)展為本”的教學目標.但是，由于受到教學評價機制的限制，一些有益的教學嘗試推廣起來還需要更多的時間和機遇.

而作為一線的物理教師，唯有不斷轉變自己的教學觀念，探究新的實驗教學模式，打造優(yōu)質高效的實驗教學，才能突破當前物理實驗教學的瓶頸，最大限度地優(yōu)化物理實驗教學.

1 中華人民共和國教育部制定.普通高中物理課程標準.北京：人民教育出版社，2003.

2 無錫市學校管理中心.市屬普通高中課改工作推進會材料匯編，2010（12）.