加强物理实验教学.doc

如何加强物理实验教学的几点建议
宜城三中 魏华斌
【摘要】物理学是一门以实验为基础的自然学科，物理实验教学内容中蕴含着极为丰富的创新教育内容，为实施素质教育，培养创造型人才提供了极好的载体。物理实验教学能够有效的培养学生的兴趣，激发了学生的求知欲望，启迪学生智慧，陶冶情操，能够创设符合学生认知规律的学习环境；能够较好地训练学生的科学方法和培养各种能力，因此学好实验是物理教学中重要的组成部分。
【关键词】实验 意义 创新 方法
作为教师，我们感到惭愧！也许是应试的惯性，我们回顾自己多年的教学工作时发现，我们错过了太多的进行创新教育的机会，甚至我们忽视了许多可做为创新教育的素材。所以当我们重新审视自己的物理教学工作时，要做的第一件事就是重新重视和挖掘一切蕴含于物理教学中可做为创新教育的素材。其中做为学科基础的实验，因其具备科学史教育、动手能力培养、科学素养形成等全方位的作用，被我们视为创新教育的第一载体和培养方式。
新的高中物理教学大纲中明确指出：观察现象和学生实验，能够使学生对物理事实获得更具体的，明确的认识，这是理解概念和规律必要的基础。观察和实验对培养学生的观察和实验能力，培养实事求是的科学态度，引起学生的兴趣，具有不可代替的作用。
一 、 认识物理实验教学的重要意义和改革方向。
物理实验教学能培养学生浓厚的学习兴趣和细致敏锐的观察力，分析对比，判断推理，归纳总结的逻辑思维能力等，能使学生的智力和能力得到综合培养和发展，在实施以培养学生创新精神和实践能力为核心的素质教育中有着独特的，不可代替的作用。新的全日制普通高级中学物理教学大纲再一次强调了物理实验教学的重要意义，从教学中应注意的问题，实验内容，实验技能，实验教学方法和考核等方面提出了一些新的要求。大纲中必修课程增加了实验的比例，规定了79个演示实验，学生实验15课时，占总课时的9.5 %。必修和限选课程大纲中，演示实验有101个，学生实验35课时，占总课时的11.4%。学生实验从内容上也做了一下调整：① 新增了一些与生活，科技方面的联系及微观层次的实验，如用油膜法估测分子的大小，传感器的简单使用，研究电动玩具中电动机的能量转化等实验。② 恢复了一些好的学生实验，如用描迹法画电场中的等势线，用双缝干涉测光波的波长，用插针法测定玻璃的折射率。③改进了实验方法或改进实验仪器，例如，“用多用电表探索黑箱内的电学元件”替换了原来的练习使用多用电表的实验，同样也能达到练习使用多用电表的目的，但增强了学生的主动性和实验的探索性。
二 、 明确教学目标，重视实验基本技能的培养。
新大纲要求要加强学生的实验能力的培养，规定了实验能力的要求。提出“明确实验目的，理解实验原理和方法，学会正确使用仪器进行观察分析测量，会控制实验条件和排除实验故障，会分析处理实验数据并得到正确结论，了解误差和有效数字的概念，会独立的写出简要的实验报告”。对高中使用的基本仪器，提出了两种要求：一种要求能独立正确使用，例如游标卡尺；一种要求在教师的指导下练习使用，例如示波器。为了提高学生的实验能力，教师要根据教学大纲和教材，将每个实验认真分析后，确定每个实验要着重培养学生的那些方面的能力。在学生做此实验的基础上，应使他们理解控制实验条件探索物理规律的思想方法，指导学生手脑并用进行实验操作，强化图像处理的技能训练，并学习排除简单的实验故障。在实验教学中，既要考虑给学生以更多的锻炼机会，又要遵循循序渐进的原则。例如，通过演示实验给学生技能示范，再让学生自己练习操作，经过一定的训练以后，再提出一些新的小型课题，使学生实现技能和方法的迁移。又如，开始的一些实验，教材中给出实验步骤和报告示范，以后逐步的空出一些操作步骤乃至实验过程的某一阶段，留给学生去设计，逐步要求学生学会写出完整的实验报告。教师不要去使用那些过多剥夺学生锻炼机会的实验手册。
三、如何改革传统实验教学，培养学生创新能力呢？
(一)更新实验教学的思路
物理是以实验为基础的学科，也就是物理的定义、定理、规律、定律都建立在大量的实验和实践活动中，那么我们所说的实验也就不仅仅局限于现行物理教科书中所安排的学生分组实验，演示实验和若干课外小实验。我们的实验教学可以在课上，也可以在课下；可以使用实验室所配备的器材，也可以自备自制教具，甚至可以使用我们日常生活中的现有物品，经常用学生身边的物品做实验，如用手拍打桌子手感觉疼说明力的相互作用，用同样大小的两张纸，一张展开一张揉成纸团，让它们同时自由下落，驳斥亚里斯多德的错误观点，把易拉罐侧壁钻一个孔，盛满水让其自由下落，水不流出，演示完全失重现象。这些器材学生更熟悉，更有利于使学生明白物理就在身边，物理与生活联系非常紧密。而且通过这些课本上没有出现的器材启发学生的创新能力：大家一起来想一想，还可以用什么来说明我们要知道的内容。或者，这种类似的方法我们可以用来解决其他什么问题，等等。调动学生刚刚起步的创新的意识和创新的精神。
（二）角色转变
即改传统的教师为主、学生为辅，为学生为主、教师为辅。
以前，学生实验，课本有较全面的目的原理介绍、方法步骤说明、数据分析处理要求；教师、实验员在实验前帮学生选好、调试好仪器；教师在上课前还要讲解注意事项，带学生预习；甚至为了保证实验顺利完成，课前还要先看实验录像；实验过程中出现的问题，也由教师代劳。总之，整个实验都以老师为主。这种实验教学模式严重阻碍了学生创新思维的发展，学生所学知识得不到升华，能力得不到提高，反而助长了学生的依赖性。学生一旦离开老师，就束手无策。可见，这种传统教学模式不符合现代创新教育的要求，因此要改。要让学生独立自主完成一个实验，充分发挥学生的主体地位，学生自己预习实验，明确实验目的，读懂实验原理，拟定实验步骤，选择实验器材，组装实验仪器，控制实验条件，规范实验操作，观察实验现象，记录测量数据，处理实验数据，得出实验结论，分析实验误差，写好实验报告。这就要求学生的基础知识非常扎实，学生的思维相当严密，对实验技能要求相当熟练。为了使学生独立实验，最好的办法就是指导学生做课本上没有的探索性实验和指导性实验。要求学生独立完成上述程序的全部操作。例如：测电阻的实验中，给出学生足够的电学器材，让学生测小灯泡伏安特性曲线的实验，要求从零电压开始逐渐到额定电压为止。从器材的选择，电路的设计，测量记录到作出图象，分析图象的意义等都由学生自行设计。最后评比交流，使同学们相互学习，取长补短。指导学生独立实验，是培养学生创新思维能力、动手能力，巩固物理知识，发挥学生主动性的最佳途径。
（三） 采用多种实验方法，活跃学生思维。
1、直接比较法
高中物理的某些实验，只需定性地确定物理量间的关系，或将实验结果与标准值相比较，就可得出实验结论的，这即是直接比较法。如在“研究电磁感应现象”的实验中，可在观察记录的基础上，经过比较和推理，得出产生感应电流的条件和判定感应电流的方向的方法。
2、等效替代法
等效替代法是科学研究中常用的一种思维方法。对一些复杂问题采用等效方法，将其变换成理想的、简单的、已知规律的过程来处理，常可使问题的解决得以简化。因此，等效法也是物理实验中常用的方法。如在“验证力的平行四边形定则”的实验中，要求用一个弹簧秤单独拉橡皮条时，要与用两个弹簧秤互成角度同时拉橡皮条产生的效果相同——使结点到达同一位置O，即要在合力与分力等效的条件下，才能找出它们之间合成与分解时所遵守的关系——平行四边形定则；在“碰撞中的动量守恒”实验中，用小球的水平位移代替小球的水平速度；画电场中等势线分布时用电流场模拟静电场；验证牛顿第二定律时调节木板倾角，用重力的分力抵消摩擦力的影响，等效于小车不受阻力等等。
3、控制变量法
控制变量法即在多因素的实验中，可以先控制一些物理量不变，依次研究某一个因素的影响。如牛顿第二定律实验中可以先保持质量一定，研究加速度和力的关系；再保持力一定，研究加速度和质量的关系。在研究欧姆定律的实验中，先控制电阻一定，研究电流与电压的关系，再控制电压一定，研究电流和电阻的关系。
4、外推法
有些物理量可以局部观察或测量，但作为它的极端状态是无法直接观测的，但把这些局部观察、测量得到的规律通过图象或思维运用外推到极端情况，即可以达到目的。例如在测电源电动势和内电阻的实验中，无法直接测量断路（I=0）时的路端电压和短路（U=0）时的电流，通过一系列U、I值对应点画出直线并向两方延伸，交U轴点为电动势，交I轴点为短路电流I短。
5理想化法
影响物理现象的因素往往复杂多变，实验中常可采用忽略某些次要因素或假定一些理想条件的办法，以突出现象的本质因素，便于深入研究，从而取得实际情况下合理的近似结果（通俗地说就是抓大放小）。例如在“用单摆测定重力加速度”的实验中，假定悬线不可伸长，悬点的摩擦和小球在摆动过程的空气阻力不计；在电学实验中把电压表变成内阻无穷大的理想电压表，电流表变成内阻等于0的理想电流表等等，实际都采用了理想化法。
长期以来，物理教师总在感叹：物理教来有趣，学来困难。教学效果总摆脱不了“老师一讲就会，课下一做就难”的困扰。俗话说“劈柴不照纹，累死劈柴人”，如果认识不到物理学科的特点，不加以利用而盲目教学，必然走弯路。实验对于物理来说，极其重要。因此，必须加强物理实验教学。这样，一方面培养了学生的学习兴趣，另一方面又培养了学生的能力。因此学好实验是物理教学中重要的组成部分。
参考文献：
1《全日制普通高级中学物理教学大纲》 .教育部 2002年
2.《  中学物理教学参考  》   陕西师范大学主办 2008年03期
3.《物理教学》 中国物理学会主办 华东师范大学出版社 2007年06期