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一、物理实验的重要性
第一,有利于培养学生的探究能力.
在新课程教学目标明确指出了初中物理教学不但要给学生灌输物理知识、物理概念,同时要注重培养学生探究能力的提升.在学生进行实验的过程中,针对所需要解决的问题能够积极探究和思考,从而锻炼和提高学生的科学探究能力,逐渐使学生能够养成科学探究的精神.
第二,有利于帮助学生提高科学素养.
在科学实践的过程中会不断地深化学生对科学知识的概念,培养学生尊重事实,促进学生分析、观察物理现象的能力.
第三,有利于提高学生的学习能力.
在进行实验课程设计的过程中,突出了物理教学的方针、思想、实践性.从多方面、多角度锻炼了学生的思维能力和独立思考的能力.在学生观察、分析、推理的演示实验的过程中,提高了学生的思维能力、思考能力、观察能力、探究能力,以及追求真理的意识.
二、初中物理教学的建议
第一,要明确物理教学实验的重要性,让学生感知到物理教学实验的价值.
树立正确的物理教学实验观念,充分认识物理教学实验能够有效地促进学生成长,帮助学生提高物理成绩和以及提升物理教学的教学效率.
第二,完善物理教学器材,建立相对应器材管理制度.
在物理教学过程中,器材的维护、保养、维修能够保障器材的寿命,同时保障学生的安全性.相关领导人员应该妥善制定出物理器材的保管制度,要选择责任意识强、坚持原则的教师保管实验室,以保障学生能够更好地进行实验.
第三,摆脱传统教师演示、学生观看的状况,注重培养学生的实验动手能力,提高学生的实验次数.
在进行实验教学的过程中,要针对某个实验进行具体的演示、阐述、明确实验目的、实验过程、实验现象、实验注意事项,从而让学生进行具体的实验.例如,在做“用量筒测5mL水的体积”实验时,很多学生都出现过这样的错误,用量筒测水的体积时拿在手里读数,而且读数时视线没有与凹形水面相平,甚至量筒都没放平就读数.这样错误的实验过程,不能有效地帮助学生理解物理概念和知识,而且让整个实验变得没有意义.但是,教师在观察学生实验的过程中,并没有指出学生的错误.在实验结束之后,教师重复了实验,让学生进行观察.首先,用左手拿住量筒,使量筒略倾斜,右手拿试剂瓶(里面放水),使试剂瓶口紧挨着量筒口,使液体缓缓流入.待注入的量快到5mL时,把量筒放平,改用胶头滴管滴加到所需要的量.这样的实验教学,不但不会挫伤学生的积极意识和自尊心,而且锻炼了学生的学习能力和观察能力.
第四,将生活中的物理现象带入到实验教学当中.
物理来源于生活,更扎根于生活,它和生活的的关系是不可分割、不可抽离的.在实验过程中,教师可以将生活中的一些现象引入到课堂当中,帮助学生树立实验的意识.例如,将双手合拢,互相击打会发现两只手都有灼热和疼痛感,这折射出了物理教学中所描述的力是相互作用的;让学生拿出两张相同的A4纸张,用嘴在两张纸中间吹起,会发现两张纸在靠拢,这是在阐述气体流速越快,压强会变得越小.又如,生活中经常会看见注射器,当用手指堵住前端小孔,另一只手用力向外拉活塞,会感到很费力.若停止用力,活塞就会退缩一段距离,这就验证了大气压的存在.以上例子说明,在生活中能够发现很多物理现象.在实验过程中,教师可以有效地利用这些物理现象,说明物理在生活中的重要性,通过学生在生活中的发现和积极的探索,从而更好地学习物理知识.总之,物理实验的探究是教育界一直关注的问题.从教育部所下达的各项关于物理实验的通知和要求,能够充分地了解物理实验的重要性.所以,采取有效的措施,认识到物理实验的价值,还原物理实验在教学中的重要地位,积极引导学生进行物理实验,有利于提高学生的物理成绩,提升学生的探究能力,更有利于帮助学生树立良好的创新意识.
物理是一门以实验为基础的学科,实验在物理教学中具有十分重要的作用。心理学研究表明,人的思维活动是在感性材料的基础上产生的,感性材料是思维活动的源泉和依据。各种类型的物理实验,具体形象地展示了物理知识的形成和发展过程,为学生的学习提供了丰富的感性材料,强化了学生的感知并纠正在感知中形成的错觉,从而达到丰富学生头脑中感性材料的储存及发展智力,培养能力的目的。
目前,由于升学压力,不少教师在主观或客观上并不重视物理实验教学,因此,我认为,初中物理教学应注重实验教学,切实加强实验教学。
一、引导学生观察物理现象,激发学生的学习兴趣,培养观察能力
众所周知,兴趣是影响学习积极性的最直接因素。那些新奇的、对生活有意义的知识和问题,能引起学生强烈的兴趣。在观察这些物理现象时,教师要引导学生注意整个现象发生的过程、产生条件和特征等。例如,在观察“摩擦起电”现象时,要提示注意:①手帕摩擦过的塑料膜对碎纸屑有什么作用?②手帕摩擦过的两块塑料膜,在相互接近时会发生什么现象?③把用手帕和毛皮分别摩擦过的两块塑料膜靠近些,它们之间会产生什么现象?通过观察,学生自己得出了“摩擦过的物体带电及同种电荷相斥,异种电荷相吸”的结论。通过对上述物理现象的观察,不仅成功地诱发了学生的学习兴趣,满足了学生的求知欲望,还有利于发展学生的观察能力。
二、引导学生通过画图、识图来培养学生的想象能力
教材中各种各样的电路图、滑轮组装配图、物态变化图像等,都是从画图、识图及图像与实物转化的角度,训练学生对物理规律掌握的程度。换句话说,就是靠想象来认识物理规律,然后靠作图来进行分析、判断。例如,在学习“导体做切割磁力线运动”内容时,可启发学生联想“右手拿镰刀割麦子”的情形。根据右手定则,磁力线方向(麦子)、导体运动方向(镰刀)、导体中感生电流方向(四指)的关系就十分明确了。由于想象材料来源于实践并与感知、记忆密切相关,因此教师应引导学生运用画图、识图、观察图表和模型等,来帮助学生对没有直接感知过的,或根本不能直接感知的事物,产生清晰的表象,以开拓学生的思路,扩大知识范围,促进学生想象能力的发展。
三、鼓励学生做好课外小实验、小制作,促进学生对教学内容的学习
各种物理实验,从某种意义上说,都是一种特殊的、直观的实践,学生在动手完成各种小实验、小制作过程中,思维异常活跃,学习欲望高涨,参与意识增强,都迫切希望进一步探索问题。通过实验,学生学习到的物理知识就比较深刻、牢固。如教材中“纸盒烧开水”、“小风轮”、“电铃”等小实验、小制作,有很强的趣味性和知识性,十分贴近学生的生活,符合初中学生好奇、好问、好动、好学的心理特征。教师要鼓励学生做好这些课外小实验、小制作,并有意识地在教学中加以评价。
四、通过实验课教学,培养学生的实验技能和创造性思维能力
物理是一门实验科学,中学物理实验又是学生将来从事科学实验的起点。因此,在物理实验课教学中,必须重视培养学生的实验技能和独立工作能力,使学生养成良好的实验习惯。每次做实验时,教师要指导学生弄懂实验原理,学会正确使用物理仪器,掌握计数、读数和处理实验结果的技巧,能够通过分析、推理得出正确结论。例如,在电学实验中,教师要反复强调安培表、伏特表的连接特点及接线位置,让学生学会用欧姆定律正确估算量程,避免量程过大使测量值误差偏大,又避免量程过小使电流烧坏仪表。学生掌握了基本实验技能,就能独立动手操作,打好实验基础。通过实验,不仅有效帮助学生领会物理知识,更重要的是通过观察实验现象,分析和解决实验中的问题,能够培养学生的创造性思维能力。
五、注意实验归类,使学生储备的知识进一步系统化,应用更加灵活
根据心理学研究,人的思维的敏捷性和知识的迁移能力,是以思维的条理性为前提,只有系统性、条理性强的知识,才便于掌握和迁移。教材中有关实验内容,是根据课文知识的章节安排的,各章节的实验内容,基本上无必然联系。学生所掌握的有关实验方面的知识,往往既多又乱。因此,在总复习中,可以将原教材中实验内容的章节次序打乱,重新归类为:观察物理现象、基本仪器的使用、基本物理量的测量、验证物理规律等。实验归类,是在学生掌握系统知识的基础上,进一步用实验方法,由浅入深,由现象到本质。打破教材中实验内容的章节,重新分组,目的是避免学生套用一种方法和方式学习物理知识,使学生灵活运用各种仪器、各种方法,从不同角度解决实际问题,从而使学生获得新知识、新技能。在归类实验中,还可以及时补充对比性或综合性强的实验,以提高学生的综合、分析能力。
综上所述,观察物理现象和模型,进行各种物理实验,应用画图、识图的训练等都是发展学生思维,提高学生能力的有效方法。教师应该把精力从单纯传授物理知识转到对学生综合能力的全面培养和训练上来,切实加强物理实验教学。
中学物理实验教学如何进行改革？笔者根据现代教育理论，结合中学物理教学实行进行了一些尝试，制定了整体改革方案，这个方案的指导思想是：改革传统的教学观念，强调实验教学的整体功能，突出构成整体的各个要素的相互作用，从而全面提高学生的能力。为了搞好整体改革，笔者首先从观念上进行更新，改变传统的思维方式，建构了思考问题要有整体观念，从整体出发又以整体力归宿的思维方式。其次，摒弃了传统的质量观，以培养高素质，全面发展的人才为目的，代替过去只强调智育发展，围绕“两考”（高考、中考）转的质量观。在改革试验中，我们始终以全体学生为主体，充分发挥学生的作用，把整个教学过程看成是师生共同合作共同探索的过程。整个教学让学生意识到自己是学习的主体，自觉动手、动脑。
在整体改革试验中，我们坚持教学的科学性原则，根据系统论原理——整体大于各部分的总和，结合学生的认知规律，实验教学的完整性规律，把组成整体结构的各个要素有机地组合起来，在总体上通盘考虑。这样，注意各要素的功能，而且更注意各部分相互联系形成整体结构的新功能。
我们还把课内和课外融为一体，把演示实验和学生实验统筹安排，把小制做、小发明、实验竞赛、专题讲座适时调整。在实验内容上把科学知识、生活知识全面考虑、互相渗透，把获取知识、科学观察、独立操作、培养实验技能、发挥聪明才智安排于合理的结构中，充分发挥了各部分互相联系、互相作用的整体功能。
经过几年的实践探索，我总结了比较优化的物理实验教学框架，下面就是这个框架的要点。
一、进行多项实验活动，建立立体交叉体系 如前所述，物理实验教学总的效果并不等于各个要素效果的机械总和。物理实验教学的各个要素分为由课内到课外，由演示实验到学生自制教具和学具等六 个方面。在实验中，我们把这六个要素进行综合分析，认为课堂教学、学生实验、教具学具的制做、小发明和小创造、实验竞赛、专题讲座六个要素组成的实验教学系统的总功能不是各个部门各自直接地、单独地体现出来的。而是通过它们之间的特殊联系间接地、综合地表现出来。例如，在《浮力》这一章的实验教学中，我们首先让学生自制学具——一个茶水杯，几块形状不相同的木块，一块铁皮。
在课堂教学中，教师利用演示实验，调动学生的积极性，激发学生兴趣，并根据教学进度，不断提出问题，如，形状不同的物体受到的浮力相同吗？铁皮放在水里，它一定会沉入水底吗？同一物体分别放在水里、煤油里，它露在液面上的体积相同吗？等等。课堂提出问题，要求学生利用自制的学具在课外活动分小组进行实验，回答上面提出的问题。学生通过自己做实验得出正确的结论，兴趣很高，增添了学生积极进行实验的信心。在学完了这一章以后，教师还进一步提出，浮力在生活、生产中的运用有哪些？一公斤的水能浮起二公斤的物体吗？装在船里石头，卸一部分在水池子里，水面会上升吗？等问题。要求学生通过观察生活或自己动手回答问题。这样，通过课内、课外，演示实验和自己动手做实验的有机联系，学生既学到了物理知识，又会运用于生活，更重要的是培养了学生利用物理实验解决实际问题的能力。这些效果只有通过整体结构这个实验教学体系才能取得。单靠演示实验，学生实验在有限的时间内是难以达到的。因此，每个学期，根据教材进度制定教改方案，确定总体目标，建立配套的组织和确定专人负责。
使各个部分为达到这个目的要求而采取相应的措施。从而发挥整体结构的优势。
二、抓好课堂内的实验教学，寓实验课改革于趣味之中 实验教学能否达到最优目的，系统各部分能否协调运转，关键的问题是看我们在课堂教学中能否引起学生较大的兴趣。如果学生对实验感到乏味，那是难以达到目的的。兴趣的培养必须是通过多种途径，多种形式综合进行。物理学科是一门实验科学，我们把中学物理的42个学生实验，700多个演示实验，逐一研究，在揭示物理规律的原则下，每一个实验都做一些趣味性改进。如在演示水的不善于传热的实验时，把事先准备好的小鱼放到试管底部，然后在试管上部加热使水沸腾时，鱼却在管底没有什么异样。学生感到十分惊奇。从而引起了学生的兴趣，增添了学生学习知识的积极性。为了充分发挥学生的主体作用，在演示实验时，我们吸收少数学生参加演示实验，为做学生实验时培养了一批骨干。这样在演示实验时，同学们观察十分认真，收到良好的效果。
三、以学生实验为主要内容，培养学生实事求是的学风 通过演示实验调动了学生的积极性，同学们跃跃欲试，但由于课堂时间限制只能吸收少数参加。在这种情况下，学生对学生实验就非常重视了。我们除了让学生做完课本上的学生实验外，还通过制做教具、学具，把许多演示实验也改成学生实验，给学生提供了自己动手动脑的机会。如演示浮力的大小，电流强度跟电压的关系等实验。在实验过程中，我们除了要求学生用科学的态度做好实验外，更重要的是要求学生写出实验报告，这是将感性知识上升为理性认识的一项重要工作。通过认真检查学生的实验报告，促使学生在实验过程中，正确理解原理，明确实验目的，认真设计步骤，详细记录数据，分析实验结果。特别是一些实验出现了误差后，要求学生认真讨论，分析产生误差的原因。使学生逐步形成了一 种严肃认真，一丝不苟的学风。
四、把课外活动纳入实验教学的范围是实验教学改革的重要环节 为了从多方面培养学生做物理实验的兴趣，在学生掌握了一些基本实验技能后，应按统一计划，组织好课外活动，配合课堂实验教学，具体措施，一是根据教材实验特点和青少年的心理要求，精心设计课外活动的内容。做到既注意内容和形式的统一，又注意活动的趣味性。保证两课的内在联系。二是抓好落实，一 学期的实验内容要事先确定，建立活动小组，安排好辅导
老师，以保证课外活动经常化、制度化。例如：在学习液压机前，借来油压千斤顶，利用课外活动操作给学生看并让学生自己操作，在学了光学后，指导学生自制望远镜、潜望镜等等。这样把课内和课外内容衔接好，课内课外就能相互补充。
此外，利用课外活动这块阵地，我们还举行了许多别开生面的专题讲座、专题答辩会、科技信息讲座、小制作、小发明等，对促进实验教学起到了很好的作用。
五、举办综合性实验竞赛，将知识性、趣味性、科学性和群众性融为一体为了巩固实验教学的质量，使课外活动具有更大的吸引力，每学期定时举办两次规模较大的实验竞赛活动。如：每学年秋季，当初三学生学完了电学知识后，举行一次“自制直流电路接线板”的竞赛活动，要求在规定的时间内，同时用串、并混联方法把三个灯泡接亮，?方法是以班编队，每队若干人。举行物理实验60m接力赛。分别接力领取试题，画电路图，安装，读数，优胜者给予奖励。在这一 活动中，初三学生人人动手就地取材，自己设计安装，自己测试评价，当电路接通，小灯泡以各种明暗程度发光时学生们都欢呼雀跃。这样既增加了学生学好电学知识的信心，又培养了学生集体主义的思想和设计能力。特别是有自卑心理的差生，当发现自己能够设计比较合理的电路图，迅速安装电路时，一种我不比别人差，我能学好物理的自信心油然而生。除了在初三年级举行外，还在二年级和高中一年级进行“小制作”，“小发明”竞赛活动，五分钟的实验操作竞赛活动，一分钟实验题竞赛活动。
六、引导学生日制学具、教具，参加“小发明、小制做”活动，培养创造型人才引导学生进行发明创造，参加自制学具、教具的活动，一方面可以巩固课内实验所学的知识和初步掌握的基本实验技能，更重要的是培养了学生的创造能力。
在这个活动中，学生们大胆设想认真设计，精心操作，这是传统的教学过程无法达到的。每学年开始，在各个教学班成立自学小组，进行超前预习，引导他们自做学具、教具，鼓励他们创新。在这一活动中，应始终坚持真（原理科学）、新（设计新颖，采用新技术）、美（设计简单合理，主次分明），在整个活动中自然形成以学生为主体，并由一批骨干队伍带动，发展到全班学生纷纷动手，大大提高了学生的实验技能和理论水平丰富了学生的课外活动的内容。几年来师生共同研制成功学具、?教具500多件，价值1800多元，如帕斯卡定律演示仪、磁偏角演示仪、电流方向演示仪等30多件具有创新和实用价值的仪器分别获盛市二三 等奖，?还有100多件获市科教委的发明创造奖。这些活动，培养了学生的创造能力。特别是当学生用自制的学具演示物理规律时，态度十分认真，对仪器特别爱护这很自然地使学生进入了“科学家的角色”，同时，一反往常，过去那些实验纪律换散，操作马虎，敷衍了事，随意乱放仪器和损坏仪器的现象大大地减少了。
我们所进行的中学物理实验整体改革试验是在三个中学进行的。经过四年两个轮回的实验，这三个中学的物理成绩明显优于其它学校，除了考试的平均成绩比其他学校要高出十多分外，在实验技能、实验方法等方面部有明显的提高。在1989年、1990年的全国物理竞赛中有2人获全国三等奖，4人次获省二等奖。在参加应用物理竞赛中，有12人获奖。
物理实验是物理教学中不可缺少的重要组成部分,也是物理教学中的重要内容之一。而在初中阶段的物理实验教学对于培养学生学习兴趣、学习积极性、学习方法、思维能力、动手能力等方面都有着举足轻重的影响。笔者从事初中阶段物理教学多年,在教学过程中,把做好物理实验始终放在备课上课的首要地位,不仅按要求做好教材中探究性实验,演示实验,更多地是启发学生利用身边的物品演示一些日常生活生产中的常见物理现象,也就是教材中所说的物理“小实验”,用以激发学生学习兴趣,增加课堂活力,实现物理课标“从生活走向物理,从物理走向社会”的要求,达到提高课堂效率的目的。主要从三个方面着手:一是利用身边物品直接做些观察比较实验(准确说是现象),二是利用身边物品做些辅助实验。三是对教材中的有些实验进行适当改进,更加便于观察。
利用身边器物直接做些观察实验
在教学中只要留意,随手可用的器物做物理小实验是非常多的,下面摘取部分
1、讲面镜时,利用学生吃饭的小勺子代替凸面镜、凹面镜观察凸面镜、凹面镜对光线控制和成像情况,小勺都是双面抛光的,对光线有较强的反射作用,既简单方便又弥补了实验室器材不足。
2、用三角板在梳子齿上以不同速度(力度相同)括过,比较音调的高低,注意的是木梳比塑料梳好,齿密的比齿稀疏的好,齿细的比齿粗的好,老师做演示时一定要注意选择。
3、用一次性纸杯和线等物当场做“土电话”在教室里验证固体传声。
4、在学习力时,用左手背击打右手背,或左手拉右手,体会物体间力的作用是相互的,将抽象的概念转化为学生对概念的体验,能有效地帮助学生对力的理解。
5 、用一根细竹棍,通过自由与学生手背接触和老师施力形变后与学生手背接触的比较,让学生知道弹力的产生,纠正学生认为有弹性的物体一定有弹力的错误认识。
6、让学生双手食指指肚顶住铅笔的两端,体会笔尖与笔尾对手指的刺激感,帮助学生对压强的认识,以及压强与压力的区别。
7、利用一盆沙,大小不同的小石头演示物体的势能,通过同一高度或不同高度小石头下落到沙盆,将沙砸出的深坑的大小比较小石头的势能,理解影响势能的因素。
8、利用一次性水杯(纸质塑质均可)、酒精灯、水做“纸锅烧水”实验,让学生理解水对物体的着火点的影响。
9、利用水和平面镜在太阳光下做光的色散实验,让学生知道彩虹的形成。
10、利用一只25w的白炽灯泡和废旧灯泡的灯芯(玻璃),组成串联电路,接入220V电源,用酒精灯加热,演示导体与绝缘体的相对性,让学生能直接观察到绝缘体变导体的事实,加强学生用电的安全教育。
日常生活中有许多物品甚至是废弃物如易拉灌、饮料管、橡皮筋等等都可用来做物理小实验,只要我们注意观察,注意收集;所做的小实验只要符合科学道理,能说明物理问题就行,并非是一说到物理实验非要进物理实验室不可,相反有许多小实验在实验室里是做不成的,如导体与绝缘体的变化实验室里就没有相应的器材而做,只能用讲授的办法去告诉学生,所产生的效果远没有从观察实验现象中来得好。
利用身边的物品做些辅助性实验
在平时的物理教学中总会遇到有些物理问题学生想不出具体过程,或是不相信题中所述,不能正确的构建物理模型,就能利用身边的物品按照题意所述过程将物理问题给还原出来,通过实验辅助观察而作出正确解释,如:将“娃哈哈”纯净水瓶剪去底部,不要瓶盖,里面放入一个乒乓球后瓶口朝下,用大烧杯向瓶中倒水,乒乓球为什么不上浮?用手堵瓶口,不让水流出,球就会浮出水面。很多学生想不明白,不如找来相应的器物当堂一做,将过程还原出来,学生看得清楚,自然而然地想着要弄清楚为什么,起到事半功倍的作用,同时也强调了物理知识的实际应用。
辅助性实验能清楚地还原物理问题过程,便于学生观察,将理论的,抽象的物理问题具体化、实物化,有助于培养学生的观察能力、思维能力、动手能力以及随时动手实验的习惯和正确的学习方法。将“要我学,变成我要学”
改进教材中的部分实验
教材中有部分实验由于条件或是器材的限制,学生不易观察或观察可见度较小,如用实验室的器材去做电流做功的实验,由于实验室里配置的电动机电流大,转速快,学生不易看到做匀速运动的弹簧测力计,若利用废弃的录放机上的电动机来做这个实验,效果就好得多,因为录放机上的电动机转速小,转动轴的线速度也较小,实验时做功时间长,便于观察。
做好物理实验,不仅是教学的需要,也是培养学生的创新能力和创新思维的需要;所谓“创新”教育,在学生学习阶段,培养学生创新的理念是物理教学的重要任务,要有对事物弄清楚“究竟”的毅力,在实际的学习过程中,一般而言就是对现有的东西通过“加一加、扩一扩、缩一缩、改一改、变一变”等方法动手对日常接触的东西进行改进以达到创新的目的,创新教育的目的在于培养学生的一种思维、一种理念、一种能力,教给学生一种终身学习的方法,而不是在于学生一定要发明创造一个东西出来才算达到目的。
摘 要:物理实验能给学生提供感性的认识,培养学生的观察能力,帮助学生发现物理规律,建立物理理论。
关键词:物理实验 观察能力 物理理论
物理学是以实验为基础的科学,实验始终是研究物理学的重要方法,因此在中学物理教学中实验是重要的教学方法,通过演示和实验不仅能提供学生对所研究的物理现象的感性材料,培养学生的观察能力,而且还可以使学生获得一定的实验技能,培养学生的实验能力。
物理实验使指人们根据研究的目的,利用科学仪器设备人为的控制或模拟物理现象,排除干扰,突出主要因素,在最有利的条件下研究物理规律的一种活动。物理实验可以简化和纯化研究过程;可以强化研究条件;可以加速或延缓物理过程;可以重复再现物理过程;可以对物理现象或过程进行定量研究。总而言之,物理实验在物理教学中有十分重要的作用。下面从以下几点加以说明:
一、物理实验可以培养学生的观察能力。
教师在演示实验中,首先要让学生明确实验观察的目的,其次要让学生观察实验的装置,认真观察实验仪器的初始状态,了解各部分仪器、仪表的作用与功能,使学生对观察的目的,实验的仪器装置有一个整体认识。在做电学实验时,要先让学生看清电路。第三,要引导学生认真观察实验现象的发生和变化过程,演示实验一般要重复做二至三次,以便于学生反复观察,纪录实验现象、结论,教师还要带领学生分析思考逐步形成理论。这样,学生的观察能力得到了培养,对理论知识建立的过程有了较清楚的认识,使知识具体化,帮助学生理解较抽象的理论物理知识,能够使其久久留与脑海之中,保持较长的记忆时间1。一般地,第一次演示时,让学生集中观察发生的现象,第二次要求学生观察老师的操作,以便明确现象是怎样发生的,第三次让学生综合观察现象发生的过程及其结果如何。
为了增强演示实验的效果,培养学生的观察能力,教(文秘站:)师可以在演示实验前或演示实验过程中,提出一些思考性的问题,以便引导学生观察实验中发生的现象及现象变化过程,把学生的无意注意转化为有意注意,引导学生集中注意力观察最需要观察的事物,并在演示实验过程中指导学生观察方法,以及观察中应注意的问题。
在演示实验的观察训练中可以逐步减少教师的指导,从开始时实验前做详细的指导观察逐步地变为有重点地指导观察。在学生具备一定的观察能力后,可运用“无声演示”的方法,即教师在演示前和演示过程中都不讲解指导,而只操作给学生观察,演示结束后,让学生把观察到的现象和过程用科学语言正确描述出来,可以先提一名学生回答,然后请其他学生补充,直至达到要求为止。也可以让每个学生看完教师的无声演示后,写下自己所观察到的现象和过程,这也是考察学生观察能力的有效方法之一。经过这样反复多次的训练,即可不断提高学生的观察能力。
二、通过物理实验发现物理规律,建立物理理论。
在物理学中,物理规律一般都是通过实验总结出来的。一些物理学家为了探索自然的规律,不惜从事十年数十年的艰苦实验,有的还要冒着生命的危险来进行实验研究。例如法拉第电磁感应定律是经过十年的实验探索才发现的,在此之前1820年奥斯特发现了电流的磁效应,这使善于思考的法拉第由此得到启发并提出“磁转化为电”的设想,1822年法拉第就开始了艰苦漫长的转磁为电的研究,经过无数次的实验,终于在1831年发现了电磁感应现象,接着又进行了一系列的实验研究,最后成功的实现了磁转化为电的设想,并经过进一步的实验探索,总结出了法拉第电磁感应定律,开创了人类的电气化时代。美国科学家富兰克林是冒着生命危险进行“捕捉雷电”实验的,并为电学的发展作出了贡献。科学实验也是发明家取得成功的必由之路。如美国发明大王爱迪生曾获1093项发明专利,可以说,他的每一项发明都是通过实验取得的。例如爱迪生发明白炽灯时为了寻找灯丝的合适材料,曾先后用1600多种矿物和金属材料进行反复的实验,历时13个月,终于研制成功一只亮度达40烛光的炭化竹丝灯泡2。可以说科学实验是人们认识自然,改造自然的重要途径。因为人们只有通过变革自然界的活动才能获得关于自然界的现象和本质的种种感性材料,并在概括大量感性材料的基础上发现规律和建立理论。
三、通过物理实验可以验证物理假说,检验物理理论。
通过实验不仅可以发现物理规律,建立物理理论,而且还能验证物理假说,检查物理理论的真伪。因此,实验既是建立理论的源泉,又是检验理论真理性的标准。例如1956年李政道、杨振宁提出的“弱作用下宇称不守恒”的假说,在被吴健雄的钴—60实验验证后,才被公认。法拉第由“电生磁”萌发的“磁生电”的假说,被实验验证后才变为物理规律。另一方面一些物理理论被实验检验后不得不抛弃,如亚里士多德的“落体观念”在统治了物理学两千多年后被伽利略的实验证明是错误的而被人们抛弃。有如“以太”和“燃素”虽在物理学中存在多年,最终还是被实验检验而宣告并不存在。
作为物理实验,它之所以能够充当验证物理假说的依据,检验物理理论的标准,是由于物理实验具备检验科学真理性的根本属性。物理假说和理论是人们的思维对于自然界规律性的反映,那么作为检验这种反映正确与否的标准不能是理论本身,同时又不能是客观对象本身,因为作为纯粹的客观对象并不能证明理论与对象是否符合一致;另一方面,作为标准又必须具有把人的思维同客观世界联系起来的特性。物理实验恰恰具备以上作为检验标准的条件,所以物理实验是验证假说,检验理论的标准。
四、通过实验完善理论体系,发展物理理论。
通过实验能不断地完善理论体系,发展物理理论。例如19世纪末20世纪初,人们相继发现了X射线、电子、天然放射性现象等用经典物理学无法解释的实验事实,预告了新的物理理论的即将诞生。麦克尔逊—莫雷实验否定了以太的存在,导致了相对论的建立,黑体辐射的实验事实最终导致了量子力学的产生3。
在中学教学过程中的实验多为演示实验、边讲边实验、分组实验,无论是哪一种实验都有利于培养学生对物理的浓厚兴趣,有利于学生注意力的集中,调动学生学习的主观能动性,有利于学生更好的了解教材,掌握教材,通过各种感觉获得更多的直接经验和感性材料,有利于学生掌握知识和理解知识打好基础,以便学生很好的认识物理现象,掌握物理规律和理论,能促进良好教学效果的产生。因此,在教学过程中我们应注意物理实验的运用。
1.物理实验课程按照层次的高低可以分为不同类型:
科学小实践、设计性实验、综合性实验、基本实验。其中基本实验是最低层次,主要是接受知识的过程,属于一级基础物理实验体系。综合性实验和设计性实验属于二、三级的物理实验等级,从接受知识发展到运用知识创设实验。最高级的是科学小实践,指在实际中运用所学知识解决生活和学习中的问题。新型物理实验课程体系更加注重培养学生的综合能力,而非只是简单的重复和验证。不同级别的物理实验代表着实验技能发展水平是由低到高不断进步的。每一级的物理实验都需要一定的时间来学习和掌握,最终走向科学的高峰。
(1)基本实验是普及实验,能够满足理、工、文、商等各专业学生学习物理基础知识的需求。它主要包括物理基础知识和技能的训练,基本测量方法以及对生活常见的物理现象的认识,如力、热、电、光等。一级物理实验是进行更高级物理实验的基础和前提,絮叨得到彻底的贯彻和全面的掌握。
(2)二、三级物理实验的难度和复杂程度都大于基本物理实验,但它们也更具趣味性,更能激发学生的学习兴趣。同时,综合性实验和设计性实验强调培养学生自主学习的能力。传统物理实验是由教师提前摆好实验设备,准备好实验所需的材料,学生只是单纯的做实验,往往对实验原理却不求甚解,背离了物理实验的初衷。新型的物理实验体系强调教师要以学生为主体,引导学生根据所学知识,自己设计和操作实验。在摸索和失败中吸取经验教训,加深对物理原理的理解和掌握。二、三级物理实验课程适于理工科学生对物理学的进一步学习。
(3)四级物理实验以科学小实践为主,重点培养学生科学研究和开发运用物理知识的能力。学生需要自己开发课程来进行深入研究,难度比较大。因此,四级物理实验课程一般作为物理类专业学生的必修课,而对非物理类专业的理科学生来说则可作为选修课。
2.改革实验教学内容
创新教学环境物理实验教学内容要体现时代性和先进性。随着物理学的不断更新发展,在各级物理实验课程中,都应该采用新的现代科技,与社会接轨,做到学以致用。
例如,在对全校工、商、文科学生一、二年级所开设的物理实验中,已涉及光谱技术、真空技术、磁共振技术、核物理技术、X光衍射的技术、光纤技术、传感器技术、光学信息处理技术等。这些实验的开设,可以让学生实际、直观了解物理新科技的原理,拓展学生知识面,提升物理思维高度。目前,中国科技大学开设多元化的实验类型,以满足不同层次学生的需求,包括公共必修实验、选修实验、仿真实验、远程网络实验、开放实验等。首先,学校开设“大学物理实验远程教学”,利用现代高科技的信息技术,让学生能够不受场地和时间的限制,通过互联网来对实验教学内容进行预习和复习。学生可以更合理的安排自己的时间,甚至随时随地地展开物理实验学习。
教师在这里只是对学生进行一些辅助和启发,让学生有足够的空间去探索和总结,并找出自己的创新点,加以论证。最后,学校为学生开设各类仿真实验室,充分运用虚拟实验技术,把计算机应用软件和实际试验结合起来。这样不仅能够让学生有更多的机会进行试验操作,而且能够提高那些复杂程度和困难程度高的物理实验的成功率。实验室设备的使用、管理和维护的工作中,改变了通常学生与实验室设备单纯的使用与被使用关系,使我们在自主进行实验的同时,也是参与到实验设备的管理和维护中,这不仅实现了实验设备维护的常态化管理、减轻了实验室工作人员劳动强度,也提高了学生自觉维护实验室设备的责任感和自觉性,培养了学生良好的工作习惯和职业素养。
创新的实践教学管理模式,实现了实验准备、网上实验预约、现场实际操作、设备自动管理、过程全程监控。我们以自主式、合作式、研究式等方式完成各种实践训练,有效锻炼了我们的自主实践能力,增强了团队合作意识及工作责任心。
2.1充分利用教学资源,提高实验教学质量由于开放实验室允许同学们根据各自所需自主地选择时间和方式进行科学实验,这样显然可以最大限度地发挥实验室资源效益,实现资源共享,提高仪器设备的使用效率。开放实验室的内容形式多样,我们既可以做实验,也可以讨论问题;既可以对上次实验进行再做或者选做一些新实验,也可以根据自己的兴趣做一些课外实验,这样学生自主实验,不仅可以消除传统学习中因实验时间不足而引发的问题,补充了课堂实验教学的不足,也有利于培养我们的专业兴趣,提升学生的专业知识能力,使同学们对知识的掌握更为深入更为系统。通过开放实验室让部分实验放入学生自由时间中完成,不仅可以弥补理论课和实验课时的限制,也可以更合理地分配教学资源。同时,还可以理论联系实际,消除理论授课过程中的枯燥乏味感,从而更好的提高实验教学质量。
2.2依托科技竞赛和大学生实践创新训练计划全方位培养学生的科技创新能力
2.3创新型实验计划、卓越工程师人才培养体系建筑电气与智能化创新型实验计划以学生为主体,以创新项目实施为主线,在导师的指导下以学生特长、兴趣为出发点,注重过程训练和自主设计,激发我们的科学研究兴趣,着重培养我们 自主学习、团队协作以及提出问题、分析问题、解决问题的能力。建筑电气与智能化卓越工程师人才培养体系以提高我们的工程实践能力和创新能力为目标,从创新型高级工程应用人才培养体系整体出发,在对各教学环节整体优化与提高的基础上,以建筑智能化工程设计、工程开发、工程实施及工程管理四大主线,分层式、模块化、构建实验教学人才培养新体系。
2.4大学生实践创新计划对培养大学生创新团队增益良多大学生实践创新计划的实施,有利于培养大学生自主学习、团队协作以及提出问题、分析问题、解决问题的能力。创新型实践计划,可以锻炼团队成员的默契度,以及团队的组织能力、协调能力和沟通能力。同时,对提高大学生智能建筑工程实践技能大赛水平,培养工科学生科技创新能力和工程适应能力具有重要作用。
2.5大学生科技竞赛着眼于工程化项目训练成效创新型实验教学科技创新平台的搭建,可以使我们在课余时间进行拓展练习。根据大学生科技竞赛的要求,我们可以模拟出基于特定工程场景的个性化训练项目,从材料准备、节奏控制、战术策略、时间把握、心态调整五个方面进行训练,模拟比赛和工程实践中可能出现的场景,对培养我们的应变能力,提高我们的科技创新能力以及在大学生科技竞赛中的成绩有着重要意义。
3.结语
我们应该进一步开展创新实践技能训练,开发、设计出代表楼控领域先进技术的、具有实用意义和价值的工程化训练项目。该创新型实验教学科技创新平台的搭建,打破了传统封闭的实验教学模式,顺应了现代教育、教学的发展要求,对培养我们的创新能力,全面提高综合素质水平起到了积极的作用
物理学是一门实验科学，而我们目前的物理教学，基本上是停留在关于物理学的知识系统的归纳和理论体系的阐述上，就连物理实验本身的教学，也是按教材的分析按部就班地进行纯理论的讲解．其弊端是显而易见的，如果考查的实验不是教材所限的实验呢？
一、实验设计教学的必要性 1996年上海高考第四（5）题要求测定陶瓷管上均匀电阻膜的厚度，就属于设计型实验．但由于题目给出了全部实验器材和所有相关量，使实验定位在电阻或电阻率的测定上，又大大降低了实验难度，只属于局部设计型实验．无论命题者出于何种考虑，设计型实验毕竟半遮半掩地出现了，这多少给教学工作者提了个醒．
1．从小处着眼，加强实验设计教学 上海作为高考改革的试点城市，其成功的改革将为全国高考提供可能的改革方向，甚至一些新颖的题型和情境，都可能为全国高考所借鉴．如1996年全国高考第21题就是从1995年上海高考第一（5）题脱胎而来的．无疑上海高考关于实验设计的考查是又一个成功的改革举措，极有在全国推广的价值．而物理《考试说明》中要求“会用在这些实验中学过的实验方法”，也为实验设计的考查在全国的推广提供了可能．
2．从大处着眼，加强实验设计教学 著名核物理学家钱三强先生在为郭奕玲、沈慧君编著的《物理学史》所作的序中，曾严厉指出：“今天我们科学界有一个弱点，这就是思想不很活泼，这也许跟大家过去受的教育有一定关系……”我们常常教育学生“应该……”“必须……”；我们的考试题目常常不惜笔墨描述背景、附加条件，最后只有一个小小的空格“是……”．这样培养选拔出来的人才在学校是好学生，步入社会是好职员，大脑中只是机械地跳动着两个问题：“你要我做什么？你要我怎么做？”工作常常：“完成”的相当漂亮，但思想僵化，毫无创见．这正是我们的悲哀！长期以来的这种教育选拔模式，致使我们现在仍只能在很羞涩地提到几个美籍华人时才有一种借来的荣光与自豪！
思想不活跃，是因为我们给了学生太多的“必须”的限制；思想僵化，是因为我们留给学生太少的“可能”的余地．实验设计的教学，正是活跃思想，培养能力的一种好方法，授以实验的基本方法，让学生自己去考虑有哪些可能的做法，自己会怎么做．
二、实验设计的基本方法 1．明确目的，广泛联系 题目或课题要求测定什么物理量，或要求验证、探索什么规律，这是实验的目的，是实验设计的出发点．实验目的明确后，应用所学知识，广泛联系，看看该物理量或物理规律在哪些内容中出现过，与哪些物理现象有关，与哪些物理量有直接的联系．对于测量型实验，被测量通过什么规律需用哪些物理量来定量地表示；对于验证型实验，在相应的物理现象中，怎样的定量关系成立，才能达到验证规律的目的；对于探索型实验，在相应的物理现象中，涉及哪些物理量……这些都是应首先分析的．
举例来说，要测定地球表面附近的重力加速度，我们就应检索：在所学知识范围内，哪些内容涉及到重力加速度，它与其他物理量有何定量关系，并一一罗列出来：
（1）在静力学中，静止物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力大小就等于重力，即T＝N＝mg．若T（或N）和m能测出，则重力加速度g可测定．
（2）在超重或失重（但不完全失重）系统中，F－mg＝±ma．若F、a和m可测出，则重力加速度g可测定．
（3）在运动学中，物体从光滑斜面上由静止下滑，s＝12gsinθt2．若s、θ和t可测定，则重力加速度g也可测定．
（4）在运动学中，物体从粗糙斜面上由静止下滑，s＝12（gsinθ－μgcosθ）t2．若s、θ、μ和t可测，则重力加速度g也可测定．
（5）自由落体运动中，h＝12gt2．若h和t可测出，则重力加速度g也可测定．
（6）用重力加速度测定仪测定．
（7）在平抛运动中，竖直方向在连续相等的时间内位移之差Δy＝gt2．若Δy和t可测，重力加速度g同样可以测出．
（8）在斜抛运动中，水平射程可以表示为x＝v02sin2θ／g．若x、v0和θ可测出，则重力加速度g也可测出．
（9）单摆做简谐振动时，其周期可以表示为T＝2πl／g．若T和l可测，则g可测．
（10）在焦耳测定热功当量的实验中，若能测出水的质量和升高的温度，算出水增加的内能，再测出重物的质量和下落的高度，同样可测定重力加速度．
（11）带电粒子在的匀强电场平行板电容器中平衡时，mg＝qU／d．若U、d和带电粒子的荷质比（q／m）可测定，则g可测出．
（12）假设一物体在地球表面附近绕地球做圆周运动，mg＝GMm／R2，g＝GM／R2．
2．选择方案，简便精确 对于每一个实验目标，都可能存在多条思路、多种方案．教材中关于某个实验目标的实验方案，也只是众多方案中的一种，而且不一定是最好的一种，而只是较可行的一种．那么在众多实验方案中，我们应如何选择呢？一般来说，选择实验方案主要有三条原则：
（1）简便性原则即要求所选方案原理简单、操作简便，各量易测．应尽量避免实施那些原理复杂、操作繁琐和被测量不易直接测量的实验方案．
（2）可行性原则实验方案的实施要安全可靠，不会对人身和器材造成危害；所需装置和器材要易于置备，不能脱离实际，不能超出现有条件．
（3）精确性原则不同的实验方案，其实验原理、所用仪器以及实验重复性等方面所引入的误差是不同的．在选择方案时，应对各种可能的方案进行初步的误差分析，尽可能选用精确度高的实验方案．
以上三原则通常要综合考虑．
在前述方案中，方案（1）中常用的测力计误差较大；（2）中F和a均不易测定；（3）中θ和t不易测定且难以保证斜面足够光滑；（4）中θ、t和μ均不易测定；（5）中若用秒表计时人为因素较大，若用打点计时器计时，纸带受振针阻力与通常小物块所受重力相比不能忽略；（6）中仪器先进但一般中学没有；（7）中若用闪光照像技术则是一种好方案，但设备和技术都达不到要求，若用平抛运动的研究方法误差较大；（8）中θ和v0的测量难度较大；（9）中相对而言较切合中学实际；（10）中需测定的物理量多且很难采取绝热措施；（11）中学阶段不易测定荷质比；（12）只是一个思想实验，无法付诸实践，但可估算，代入数据得g＝9．857m／s2，与标准值9．81m／s2只相差4．8．综上所述，中学阶段通常采用单摆法测定重力加速度．
3．依据方案，选定器材 实验方案选定之后，考虑该方案需要哪些装置，被测量与哪些物理量有直接的定量关系，这些物理量分别需用什么仪器来测定，从而确定整个实验需要哪些器材．
在“用单摆测定重力加速度”的实验中，是利用单摆装置来进行实验的，故需铁架台、细线和摆球等来组装单摆．重力加速度可表示为g＝4π2l／T2，周期需用秒表测定；摆
长l是从悬点到摆球中心的距离，因此需用米尺和游标卡尺分别测定摆线长度l和摆球直径d．从实验原理表达式可以看出，实验与摆球质量无关，故毋需使用天平．当然，从实验方便性和精确性角度考虑，还需对所选器材作进一步要求，以期把系统误差降到最小．如上述器材中，摆线的伸缩性和质量应较小，摆球的质量应较大．摆线伸缩性大，其长度会随拉力变化而变化；摆球与摆线质量相差越小，系统（摆线和摆球）质心偏离摆球中心越远，误差就越大．为了便于观察，摆球振动的路径宜长，但又要确保单摆做简谐振动，故摆线宜长些，常取1米左右．
4．拟定步骤，合理有序实验之前，要做到心中有数：如何组装器材，哪些量先测，哪些量后测，应从正确操作和提高效率的角度拟定一个合理而有序的实验步骤．对一些可直接测量的物理量，可先行测量；对需通过实验装置才能测定的物理量，须先组装器材，再进行实验、观察和测量．
在“利用单摆测定重力加速度”的实验中．原理表达式g＝4π2l／T2中的l和T分别为单摆的摆长和单摆做简谐振动的周期．因此应先组装单摆，再测定摆长，最后让单摆做简谐振动，测定周期T．根据所测数据计算出重力加速度g的值．至于过程细节不再赘述．
5．数据处理，误差分析高考对此要求不高，但常用的数据处理和误差分析的方法还是应该掌握，在设计实验时也应予考虑．
三、建议我们不能说全国高考对中学教学起一种指挥棒的作用，但也无法低估高考对中学教学的导向作用，正确认识并充分利用这种导向作用，对改善中学教学现状是大有裨益的．因此在高考命题上做点文章，使试题内涵精些，外延宽些，少些“是什么”，多些“怎么样”，思想自然活跃，花样自然增多．以1996年全国高考第15题为例，若把问题改为：“根据以上数据，能否验证机械能守恒定律？试用必要的文字和简明的算式阐明你的观点．”这样一改，同样可考查即时速度、ΔEP和ΔEK的计算，但为学生提供的可能性增多了．为什么非得从“第一个点”开始考虑呢？见微知著，我们完全可以通过证明ΔEP（BC）与ΔEK（BC）相等来验证机械能守恒定律，至少可说明BC过程机械能守恒．
总而言之，要改善中学物理教学现状，培养思想活跃、有创新精神和创造能力的跨世纪人才，即需中学教育工作者的切实努力，也需全国高考的积极正确导向．
一、前言
近几年来,随着建构主义理论的不断发展,高校课程的教学理论及内容的不断改革,同样也对高校物理实验教学产生了深远的影响,高校物理实验已日益受到高校师生的重视。尤其是建构主义理论的发展,大大推动了国内外高校教学的模式与方法及教学内容的根本性变革,对高校物理实验教学产生了巨大的影响。而各大高等院校也都逐步开始重视高校物理实验的教学质量,并且不断地加大了对高校物理实验方面的资金投入,以适应时代的要求。
二、建构主义理论的涵义与内容
建构主义是20世纪学习理论中行为主义进一步发展而形成的理论,同时也是当代教育心理学的一次重大革命与突破。该理论的提出给教学领域带来了学习观和教学观的根本性变革。在建构主义理论中明确提出,学习的过程是学生积极主动地建构认知的过程,教师在整个教学过程中必须以学生为中心。建构主义理论指出学习并不是被动地对新知识的记忆和吸收,而应当是学习者根据已有的经验以及知识结构对新的问题与知识进行的主动建构。学习是具有自主性、情境性和社会性的活动,在学习的过程中要以问题作为切入点,积极独立地进行探索与发现,并且在相互协商与讨论中获取知识。因此,我们必须将被动接受的学习者变为知识意义的主动建构者,将灌输知识的教师变为知识意义的建构帮助者与促进者。在高校物理实验的教学过程中,我们不仅仅要把教材作为教师传授的内容,还应当把它作为学习者意义建构的对象,利用原有的知识结构对新知识进行理解,并且通过自主学习,赋予新知识新的意义,在顺应新知识的同时,对原有认知结构进行进一步的改造与重组,从而实现知识意义的主动建构。
三、基于建构主义理论的高校物理实验课程的作用
在理工科高校中,高校物理实验是一门必修的公共基础课,同时也是培养高校学生系统实验方法及实验技能的主要途径。而高校物理本身就是一门建立在实验基础上的学科,与传统的课堂理论教学相比,基于建构主义理论的高校物理实验教学可以更好地培养学生的创新能力、动手能力,以及解决分析问题的能力,更加有利于培养学生的科学素质。通过基于建构主义理论的高校物理实验的学习,不仅能帮助学生形成正确的物理概念,在加深对物理概念与规律的理解的同时,还能够加强学生理论与实践相结合的意识,让他们将所学的知识运用到实践中去,同时锻炼他们动脑与动手的能力,以及发现问题与解决问题的能力。
四、建构主义理论对高校物理实验的指导作用
实验教学的过程包括五大部分:创设情境、提高问题,自主学习、实验探索,协作学习、讨论交流,教师讲评,学生反思、创新等。要想对高校物理实验实现教学难点的突破,我们必须要按照建构主义的指导去做,将学生由被动接受变为主动学习,并且成为认知学习过程的主体。在基于建构主义理论的教学模式的指导下,我们应当做到以下几点措施,以提高高校物理实验教学的教学效率。
(一)创设一定的情境,提出问题
教师可以利用实验器材和多媒体教学系统以及实验网站,为学生创设一定的物理情境,让学生身临其境,从而激发学生学习与研究的兴趣,让学生带着问题去研究与实验,并且在实验过程中发现问题;还可以进行小组讨论,让学生在交流的过程中解决问题。
(二)将高校物理教学生活化
物理是一门来源于生活,而又服务于生活或生产的学科,物理所涉及到的知识大多可以在生活中找到直观的现象。因此,教师在物理实验的教学过程中,应当将物理教学生活化,尽可能地将学生身边熟悉的事物作为教学素材,使学生能够从自己的生活经历和观察中认识到物理现象和物理规律,让学生悉心观察、发现问题,引起学生的情感共鸣,从而激发学生学习物理的兴趣。学生在充满困惑和矛盾的好奇心理下,会主动寻求问题的解决方法,进而提高其自主学习能力,并利用所学的物理知识去解决这些问题,在逐步培养自身的创新与实践能力的同时,进一步探究物理知识和规律。
(三)让学生在实验探索中自主学习
在进行物理实验的过程中,教师要先让学生对实验背景、实验原理、实验操作过程及注意事项等内容有一个大体的了解。接着教师可以演示实验,使学生对实验有初步的感性认识,引发学生对问题的思考,进而激发他们对实验内容的兴趣。最后让学生在已有知识的基础上,进行实验操作,进行自主探索与发现,让学生在实验探索中自主学习,同时培养他们的科学探索精神。
(四)加强学生间的协作学习以及讨论交流
在实验过程中,教师应当提倡学生对实验过程中出现的疑点以及难点进行小组讨论交流。在学生协作学习的过程中,教师可以进行适当的引导和控制,让学生在相互交流的过程中共同学习。最后,教师要将没有解决的疑点难点提出来,让全班学生进行讨论解决。
五、结束语
综上所述,物理实验在高校物理教学中发挥着重要的指导意义,但是,在实际的教学环节中,这一课程常常会被忽视,没有真正发挥实验教学的作用。因此,在高校物理实验教学的实际过程中,一定要以问题为切入点,运用现代教育技术,大力鼓励学生独立探索,运用建构主义理论设计实验课程,多锻炼学生的独立操作能力,积极改革高校物理的实验教学,拓展物理的知识面,选用建构主义的教学模式,加强师生之间的沟通和交流,培养学生的创新意识,进而有效提高高校生的独立实践能力和创新能力,以促进学生的全面发展。
针对应试教育情况下高中物理实验教学的现状，本文提出改变物理实验教学现状的策略，应以改变高考物理实验考试方式为突破口，以营造物理实验教学的氛围为重点，以推行“物理课专用教室”为目标。
论文关键词：物理,实验教学,现状,策略
物理学是一门以实验为基础的自然科学。回顾物理学产生和发展的过程，无论是经典物理学的建立和发展，还是现代物理学的进展都与物理实验息息相关。加强实验教学，开发学生的探究能力和创造能力，在加强素质教育的今天，显得尤为突出，更加重要。然而，在现今物理教学中，由于受“应试教育”及其它因素的影响，实验教学严重偏离了正常轨道，影响着物理教学健康发展。
1.高中物理实验教学的现状
1.1.黑板上的实验。将学生的分组实验整个过程完全在黑板上讲解，更有甚者直接用教科书讲解，然后教师归纳出要点，让学生死记硬背，并选取大量的相应实验练习题进行强化训练。因此出现了"做实验不如讲实验"，"讲实验不如背实验"的荒谬作法，使实验教学在“应试”的泥潭里越陷越深。
1.2.大屏幕上的实验。科技的飞速发展，多媒体进入课堂，使得部分教师过分追求、迷恋多媒体模拟物理实验，有的教师直接用物理实验教学课堂实录光盘或从网上下载的物理实验教学课件进行的实验教学，还美其名曰现代化教学手段运用。学生仅仅成为大屏幕上实验的观看者，只能感受到课件的神奇画面，忽略了实验的实际操作的本质。
1.3.教师代替学生实验。为了省时省力，将大纲要求的必做学生实验改成课堂演示实验。教师从学生分组实验仪器中拿出一套仪器在课堂上演示，用演示实验代替分组实验，教师的操作代替了学生的操作。本来是全体学生都要动手参与其中的实验活动，变成了教师一个人的独角戏。教师虽然可以顺利而完美将实验过程展示给学生，但丧失了学生亲自体验实验操作过程的机会。
2.物理实验教学现状的根源分析
2.1.高考实验题的引导作用。高考物理实验考题毕竟是通过解答试卷，即笔试完成，尽管题型千变万化，万变不离其宗，内容也始终离不开大纲规定的、教科书上的范围。教师通过黑板上讲实验、学生背实验，再通过大量的实验题反复巩固训练，基本上可以达到高考应试知识水平要求。
2.2.对物理实验的不可替代性认识不足。
实验教学不仅有助学生形成正确的概念，加深对规律的理解，增强分析、解决问题的能力，而且能直接培养学生用实验验证和探索规律的能力，是其它任何手段不能替代的。
2.2.1.教师的功利思想。准备一个学生分组实验，教师需要事先熟悉实验器材、实验过程等，需要花费比平时讲课一倍或两倍以上的时间和精力。一般学校，把上实验课和一般课等同看待，不多计工作量。另外，实验课主要是学生活动，教师在组织教学上还要比平时上课更多的操心费力。
2.2.2.学校的漠然置之。对教师不组织学生实验的现象，学校方面往往是视而不见，置若罔闻。一是不做学生实验，不用配备更多的实验室，省资源；二是免得购进足够的实验仪器，省资金；最主要的是为应对高考，教师讲实验、学生用笔做“试题实验”不影响高考升学率。
3.改变物理实验教学现状的有效策略
3.1.改变高考物理实验的考试方式。
将高考物理实验的考试方式由单一的笔试变为笔试+操作技能，也就是把考实验理论和考实验操作结合起来。考试成绩由理论考试成绩和操作考试成绩两部分组成，二者的比例可为4∶6。操作考试是根据教学大纲的要求把实验操作能力要达到的教学目标加以分解，并按实验内容难易程度将考试分解为考基础性实验和综合性实验。基础性实验一般以大纲中规定必做的实验为主；综合性实验考试是将不同的实验进行组合，综合解决较复杂的问题，要求学生利用本实验手段去解决新的问题。实验操作技能考试（考核）的方式可以仿照各省市中考招生物理实验操作技能考试（考核）的模式，由省或市教育行政部门统一组织，在高考两个月前实施。由于实验操作技能考试专业性很强，需要制定详细的评分标准和事先培训物理教师等组成的专业监考测试人员。为了防止考试作弊，可以在省内各市之间交换专业监考测试人员。
采用改变高考物理实验考试方式的方法虽然能一锤子定音，快捷有效，但操作方法很难，操作过程复杂。
3.2.营造物理实验教学的氛围。
3.2.1.教育行政部门每年要对基层学校实验教学情况进行一次专项检查，或者可以作为年度教学专项检查中一项重要内容进行督导检查。
3.2.2.定期开展学生实验操作技能比赛，对获奖者进行表彰，对指导教师也要予以一定的奖励。
3.2.3.加强物理教师实验操作技能专题培训。虽然物理教师已经具备一定的实验教学理论和技能，但随着社会的发展、科技的进步，实验方法和实验技术不断更新，必然要求不断提高教师的实验技能和专业水平。要求物理教师必须达到要求的实验操作技能标准，持证上岗，不达标者不能再担任物理课。
3.2.4.每节实验课工作量考核计分系数要大于平时上课的系数。比如，平时物理课系数为1.0，那么物理实验课的系数可为1.5.
3.2.5.定期举行物理实验教学公开课比赛和教师实验操作技能比赛，对获奖教师进行表彰，纳入年度考核计分。
大力营造物理实验教学氛围的方法，是渐进式的，方法简单，便于操作，但需要漫长的时间过程。
3.3.推行“物理课专用教室”。
物理学是一门实验科学，学习物理知识需要从实验探究入手。所以，要能所有的物理课都在实验室里上课，即上物理课的教室就是实验室，实验室就是教室，教师边讲课边实验，边实验边讲课，学生边学习边实验，边实验边学习，这样的学习环境，不仅使学生学习到了物理知识，同时也培养了操作技能和创造能力。
实施“物理课专用教室”的方法是最理想的方法，但需要足够数量的实验室和配备足够数量的实验仪器。
综上所述，只有各方面形成共识，齐心协力，把物理教学真正移到以实验为基础上来，物理实验教学的现状才能得到改变。
以往的教学比较注重的是实验前的准备和实验中的操作，而忽视了实验后的反思和总结。教学中引导学生进行反思，对进一步理解实验、深化实验、完善实验起者重要的作用。通过反思可总结实验规律，优化实验方案，创新实验设计，揭示实验本质，增强实验效果。那么，物理实验之后应反思些什么呢？
1、反思实验原理
围绕实验原理进行反思，可变通实验原理公式，使实验方案更为简洁，实验结果更为准确。例如，“测量滑轮组机械效率”实验原理公式是η＝Gh/Fs，需用弹簧测力计测出重物的重力G，绳子自由端的拉力F，用刻度尺测出重物提升的高度h，绳子末端移动的距离s。若反思一下实验原理公式可变通为：η= Gh/Fs=Gh/Fnh=G/nF 此时可只需用弹簧测力计测出重物的重力G，绳子自由端的拉力F，观察承担物重的绳子的段数，即可方便地测出滑轮组的机械效率。
2、反思实验方法
引导学生思维求异，寻求多种实验方案，然后对实验方法进行反思，找出其特点和不足，从而优化实验方案，选取最佳策略。例如“测盐水密度”实验时，学生可探求以下多种方法。方法一：⑴ 用天平称出空烧杯的质量m1 ⑵ 烧杯内倒入盐水称出总质量m2 ⑶ 把烧杯内的盐水全部倒入量筒中，读出盐水的体积v ⑷计算：ρ=（m2－m1）/v；方法二：⑴用天平测出烧杯和盐水的总质量m1 ⑵把烧杯内的水全部倒入量筒内读出盐水的体积v ⑶用天平称出空烧杯的质量m2 ⑷计算：ρ=（m1－m2）/v；方法三：⑴用天平称出空量筒的质量m1 ⑵量筒内倒入适量的盐水，读出盐水的体积v ⑶用天平称出量筒和盐水的总质量m2 ⑷计算：ρ=（m2－m1）/v；方法四：⑴用天平测出烧杯和盐水的总质量m1 ⑵把烧杯内的盐水倒入量筒中一部分，读出盐水的体积v ⑶用天平称出烧杯和剩余盐水的质量m2 ⑷计算：ρ=（m1－m2）/v 引导学生对以上四种方法进行反思，方法一中，烧杯内盐水倒入量筒时，烧杯壁上沾有盐水，使测出的盐水的体积变小，密度变大；方法二中，烧杯内盐水倒入量筒后，烧杯内壁沾有盐水，用天平称得空烧杯的质量变大 ，算出盐水的质量变小。从而使所求盐水的密度变小；方法三中，由于量筒高，放在天平上称量易发生倾斜、歪倒，容易损坏仪器，不便于操作；方法四弃掉了以上三种方法弊端，使测量简洁而又准确，确为最佳策略。
3、反思实验现象
针对学生实验过程中观察到的现象，进行深入地反思，可加深对物理规律的理解，增强学生分析判断能力。例如“组成串、并联电路”实验中，两灯泡串联时发现一只灯泡亮，另一只灯泡暗，学生提出疑问：“串联电路中各处的电流相等，两灯泡会同样亮，怎么会一只亮一只暗呢？”为此，引导学生进行反思，决定灯泡亮暗的是灯泡的实际功率。根据P=I2R，串联电路中电流相等，功率的大小取决于灯泡电阻的大小。一亮一暗是因为两只灯泡的电阻不同，亮的灯泡电阻大，暗的灯泡电阻小。如果其中一个灯泡电阻很小，实际功率很小，达不到亮的程度，则出现一亮一灭的现象。通过对上述现象的反思，使学生加深了对决定灯泡亮暗的是实际功率，而不单是电流或电阻大小的理解。
4、反思实验规律
让学生在实验操作的基础上，观察实验现象，分析产生实验现象的原因，深入反思实验条件和实验现象的变化，总结实验规律，加深对知识的理解和应用。例如在研究“凸透镜成像”的实验中，把蜡烛放在2倍焦距以外，观察到“倒立缩小的实像”，把蜡烛放在1倍焦距和2倍焦距之间，观察到“倒立放大的实像”，把蜡烛放在焦点以内，观察到“正立放大的虚像”。根据上述实验现象引导学生反思，可总结出以下规律：⑴物体由2倍焦距向焦点移动过程中，像逐渐变大。⑵物距小，像距大，像变大。反之亦成立⑶ 2倍焦距是成放大与缩小像的转折点，1倍焦距是成实像与虚像、正立与倒立的分界点。以上规律化的知识，学生印象深刻，为知识的迁移和灵活运用打下了良好的基础。
5、反思实验异同点
对多个实验，可进行联系与比较，反思实验异同点，更易使学生掌握实验的本质，理解实验规律，巩固知识与技能。例如做过“伏安法测电阻”，“伏安法测电功率” 实验后，提出以下问题引导学生反思：⑴两实验根据的原理各是什么？⑵两实验的电路图是怎样的？⑶两实验共同用到的实验仪器有哪些？⑷两实验需要测量的相同物理量是什么？通过以上问题，鼓励学生大胆质疑，发表见解，展开讨论，分析对比寻找异同点，有效地培养学生思维的深刻性和批判性。
6、反思实验注意事项
每一个实验都有其操作的注意事项，引导学生围绕实验注意事项进行反思，认清错误操作的危害，从而规范学生的实验操作，为顺利完成实验奠定了良好的基础。例如“用电流表测电流”实验中，注意事项为：正负接线柱接法要正确，电流表串联在电路中。让学生反思：若正负接线柱接反了会产生什么后果？若电流表并联在灯泡的两端，会造成什么后果？
总上所述，在学生实验时，积极引导学生进行全方位、多角度反思，对深化实验，完善实验，拓展实验，活化实验，形成实验操作的技能与技巧有着重要的作用。教学中，教师注重引导对物理实验的发思和总结，不断创新实验教学，努力提高物理实验教学质量。
物理是一门以实验为基础的学科。学生通过实验认识物理现象、理解物理概念、验证物理公式定律、培养观察能力和动手实践能力。开放式物理实验教学是以学生为主体,以教师为主导的互动教学,对培养学生自主探究能力,合作意识,促进学生物理创新思维的形成具有重大意义。农村初中物理教学因为受学校实验仪器设备、学校师资力量、学生动手实践能力等方面影响,在现实教学中存在诸多问题。例如,一些边远山区的实验仪器设备不能满足学生实验教学要求,教师为提高学生的考试成绩,往往进行“纸上谈兵”式的实验教学,让学生背实验,这种教学不利于学生动手实践能力和物理科学素养的提升。针对农村初中实验教学的现状,下面结合案例对农村初中开放式物理实验教学进行分析探讨。
一、教学背景
农村初中物理教学与城市学校相比存在以下差异。
1.仪器设备不足
由于农村经济条件与城市的差异,部分农村学校实验仪器设备陈旧、数量不足,不能满足新课改后的物理实验教学对学生实验的要求。
2.教师重视不足
由于长期受应试教育影响,部分农村学校教师,对物理实验重视不够,有的教师为了应对考试,采取教师“做”实验,学生“背”实验的教学模式。学生通过背记住实验仪器、步骤、实验结论,虽然一样能考出好成就,但是这样的教学只能培养出高分低能的学生,根本没有发挥出物理实验的应有作用。
3.学生差异较大
与城市学生相比,农村学生动手能力相对较差,且知识面窄。这就给物理实验教学增加了难度。教师要尊重学生的差异,并通过引导,让学生大胆实践,如通过增加家庭实验、社会实践活动,培养学生的物理实验能力和科学素养。
二、教学特点
开放式物理实验教学是对传统实验教学模式的创新性突破。开放式物理实验教学,是对素质教育的一种大胆探索,其教学目标是培养具有创新意识和能力的研究型人才,这种教学方式是建立在学生主动探索基础上
的,鼓励学生合作学习、自主学习,在填鸭式的应试教育模式下,课堂是教学的唯一场所,实验室是上实验课的唯一去处,教师设定的实验程序也是依据教材高设定的,忽略了学生的发散思维,创新思维的培养。
开放式实验教学过程中,学生学习的主体性得到了充分发挥,能有效培养学生的创新精神和实践能力。
三、教学策略
1.营造开放环境
开放式实验教学,首先要营造开放的教学氛围,教师应尊重学生的主体作用,让学生发挥自主潜能,在实验教学中大胆设想、大胆实践。避免教师“照本宣科”,学生“依样画葫芦”的实验教学模式。在教学中,教师可通过问题引导学生自主学习、合作探究,让学生在开放的氛围中学习,这样可以提高实验教学质量。
2.自制仪器教具
自制仪器设备,一方面能充分发挥学生的创造性,激发学生学习物理的兴趣,另一方面也能解决农村初中物理教学仪器设备不足的问题。例如,在学习了连通器原理之后,可要求学生用废旧的饮料瓶、输液器制作连通器;学习了杠杆原理后,让学生自己动手制作天平、杆秤、大力钳、跷跷板等。
3.创设生活情境
物理来源于生活,同时又应用于生活。在开放式实验教学中,通过生活情境的创设,能丰富实验教学内容,有效帮助学生理解物理现象。例如,在进行水的三态变化教学中,我以冰糕“出汗”、冰糕熔化进行演示实验,并向学生提出“夏天的冰糕为什么‘出汗’”、“冬天的井水、泉水为什么‘冒热气’”、“为什么冬天戴眼镜进屋时,眼镜片上会出现水汽”等问题。这些问题来源于生活,能有效帮助学生理解相关的物理知识,从而激发学生学习物理的兴趣。
4.神奇魔术实验
物理实验中充满神奇,通过设计小魔术能引发学生的好奇心,从而调动学生自主学习的积极性,使学生全身心地融入课堂。例如,在讲气体的压强时,可设计“会吃鸡蛋的瓶子”的小实验。
实验材料:刚煮熟的鸡蛋、一个塑料瓶、一壶热水。
实验步骤:
(1)首先在细口塑料瓶(耐高温)中到入开水;
(2)将刚煮熟的鸡蛋剥去壳;
(3)把塑料瓶中的热水倒掉;
(4)将鸡蛋放在细口瓶的瓶口上。
实验现象:鸡蛋被吸入瓶中。
实验结束后,学生充满好奇。为什么鸡蛋能钻进细口瓶中?是谁给它神奇的力量?为了给学生揭开这种现象的神秘面纱,可不失时机地导入《空气的压强》。因为一个小小的魔术,让课堂变得妙趣横生。为了进一步激发学生的好奇心,可结合生活实际,让学生寻找生活中的压强问题,为此将全班学生分成若干个小组,各小组展开竞赛,让学生利用所学知识自行设计小实验。通过课堂小魔术导入,及课后开放性实验设计,实验教学收到很好的效果。
5.设计家庭实验
开放式实验教学,打破了传统的物理实验教学模式,并将实验教学延伸到生活实践中。初中物理新课程增加了课后实验,让学生在生活中发现物理问题,寻找实验材料,自行设计物理实验。例如,在学习了光的折射与散射后,可安排学生课后自行设计实验,验证光的色散。同学们各显其能,充分利用生活中的实验材料,有的学生利用碎玻璃条黏结自制三棱镜,利用三棱镜进行光的散射实验;而有的学生利用一盆水、一面镜子,将光的折射与散射结合起来,让太阳光照到镜子上,然后将镜子反射的光照射到水盆中,水盆中的水再将镜子的折射光反射到墙上,发现墙上出现彩虹一样的颜色。因为家庭实验简单易行,不受实验材料、实验空间、时间的限制,随时都可以做。家庭小实验是一种完全自主开放的实验,能充分发挥学生的学习潜能,提高学生学习的有效性。
6.组织社会实践
社会是开放的大课堂,生活中的物理现象无处不在,教师可通过组织学生进行社会实践活动,丰富学生生活,激发学生学习兴趣,提高学生的社会实践能力。一些边远山区,学生家中没有空调、没有冰箱,但他们利用自己的智慧,一样能享受到夏日的清凉。如利用周末时间组织学生去农家小院,体验夏日清凉。院中一个压水井,学生可以体验刚从井中提取的水特别凉。我们走进地窖,一股凉风从地下袭来,明显感觉到地窖的温度比外面低十多度。有的学生提出了问题:“为什么井水和地窖都是冬暖夏凉?”经过一番辩论后,学生认识到“冬暖夏凉”是我们自身对气温变化的感知。农民朋友向我们讲,其实井水的温度和地窖的温度,在冬天和夏天的温度基本是一致的,只是因为和外部温度差距太大,我们才感觉到“冬暖夏凉”。农民把地窖当成天然的冰箱,把蔬菜水果放在地窖中保鲜。通过生活实践活动,学生在开放的环境中,轻松学习物理知识,提高了学习物理的兴趣。
四、结束语
开放式教学促进师生关系的和谐,提高了教师教学能力,让学生在开放的物理实验中找到了学习的乐趣,也解决了农村学校实验教学仪器不足的问题,培养了学生的动手能力、激发了学生的创造性思维。
随着经济的发展，科技的日新月异，知识在社会生活和社会发展中的含量越来越高，而以知识为基础的知识经济越 来越受到世人瞩目。决定个人命运的主要因素，也已不再是掌握知识的多少，而在于更新知识创造知识的能力的大小 。创新教育是以培养创新精神和能力为基本价值取向的教育，它能够使学习者通过对已有知识的学习，了解前人是怎样解决具体问题的，从而模拟前人解决问题的思考方式，在现有的基础上积累经验，拓展视野，孕育创新。也就是说创新教育要求学生学习的是解决问题的方式方法，而不仅仅是知识的本身。因此，创新教育不应只是一个时髦而响亮的口号，而应落在工作的实处。
创新是事物发展过程中量的积累，是量变过程。同时创新又是创造，是事物的突变，是一个全新事物和方法，是事物发展过程中的质变。物理的实验教学能够很好的体现这一质变过程。我们下面就在初中物理实验教学中来探索创新教育的具体实施。
一、更新实验教学的思路
创新不是凭空的胡编乱造，而是通过对客观事物的观察、分析、总结，在客观事实的基础上来得到前人没有得到的结果结论，或者是用前人的正确结论创建新的领域。如果把创新等同于建造空中楼阁，那是对创新的一个歪曲，是非常容易误入唯心主义的泥潭的。
物理就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初中物理教科书中所安排的十九个学生分组实验，两百一十一个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，如用铅笔和小刀做压强实验，用雪碧瓶做液体压强与深度关系的实验，用汽水瓶做大气压实验用眼药瓶做物体的浮沉实验，用水和玻璃做光的色散实验等，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。
总之，我们不是为做实验而做实验，我们做实验是学习这种研究事物内在联系，研究问题的方法。
二、实验教学方法的改革
1、观察是创新的前提
观察是实验的第一步，也是创新的前提。没有对客观事物的认识是谈不到创新的。我们在实验教学中首先应该使学生知道：所谓观察就是要有目的地辨明观察对象的主要特征，注意发现引起变化的条件和原因，其次,要使学生了解观察是要经过一定的努力，克服一定的困难，才能发现问题，才能得到对事物的正确认识和正确的结论。
需要指出的是：在教学中应该让学生知道，观察事物是科学方法中提取大量事实的第一步，也是我们要进行任何创造和超越的第一步，我们所需要的不仅仅是大家观察到的结果，更重要的是观察这个活动的本身，观察在生活中无处不在。比如观察水的沸腾实验中要求学生注意观察在给水加热的过程中，能看到什么?在此基础上引导同学讨论观察的方法和应注意的问题。可以提示看到的不同的现象是由不同的原因引起的，但是具体到是哪些原因，应该由学生通过多次的实验得出一定的结论，而不是老师在黑板上把各种条件罗列出，再提供给学生实验。那样做实际限制了学生的思维，是不利于学生形成创新思维的。
2、实验，在学习中创新。
人们的许多物理知识是通过观察和实验认真地加以思索和总结得到的。如对于彩虹，自然界在特定雨天后才能看到，平时看不到。在序言中教学中用三棱镜做光的色散实验让彩虹出现在教室里, 使学生感到新奇，通过这段教学师生共同讨论，形成共识，知道什么是实验。实验就是在人工控制条件下使物理现象重复出现供人们观察的工作。通过实验，能够对物理事实获得具体的明确的认识，有助于理解物理概念和规律。那么在这里学习的就不是色散的知识，更重要的学习了这种探索事实根本的方法——实验。
实验中要有实事求是的科学态度。教育学生每做一个实验应该：了解实验目的，正确使用仪器，作必要的记录，得出相应的结论整理好实验器材。根据实验观察到的现象和结果得出结论，做出正确的实验报告。向学生适当介绍一些物理学大师所做的物理实验以及所取得的成绩，而在以后的学习中能够运用这些方法来探索知识。
3、重视方法的总结，动手动脑
科学方法提出这样几个步骤：收集大量资料，证据；总结分析；得出结论；提出意见和建议。实验做完了，结果出来了，我们的实验是不是就结束了？没有。应用才是我们的最终目的，这也完全符合唯物主义方法论中关于从实践到理论再由理论到实践的辨证原则。
当学生做了基本实验后，教师应当对学生实验提出较高层次的要求－－做验证性的和设计性的实验。比如在做完测平均速度的实验后应该总结实验时所采用的物理方法：控制变量的方法，这种方法在物理的实验中是最常用的，是应该掌握的。这样在学完密度知识后根据实验室所能提供的器材可以要求学生解决如何测金属块的密度问题，学生可以根据控制变量的方法提出设计方案，也可以提出一些具体问题，自己设计实验方法进行实验。这不仅对前面知识的应用，也是一种对物理方法的使用。
运用现有的知识内容推论后面的学习内容是一种物理研究的思路，更是学生应该掌握的物理方法之一。在这个研究的过程中也更容易有新的突破。在做固体融化的实验过程中（直接加热），开始的实验结论和课本上总是不一致，学生甚至考虑了推翻课本的大胆想法。在引导学生考虑小学学习的热平衡的知识后，就有学生考虑是不是加热不均匀的问题，通过讨论，最终使用了水浴的方法来解决了问题，结论与课本基本一致。这就是运用来探讨新知识新方法，在探讨中学生也品尝到了成功的喜悦。
三、实验教学评价中的新意识
教师对教学目标的完成情况进行评估，为制订下一个目标做准备，这是一个学科目标的结束。如果说学生 已经掌握了知识的重点、难点，形成了相应的技能技巧，那么教师应该对学生学习过程进行总结，学生掌握了 什么，超越了什么？谁做得最好，由教师和学生总结这个的经验，从而形成再创新能力，这个环节是必不可少的。
在以往的教学评价当中，往往是以学生的一次次考试的成绩来评价每一个学生，在具有创新意识的 教育教学过程中，这个评价方法自然也应该有所改进，而实验教学的评价似乎成了其中的重点。新的评价观点不仅仅应该看到学生在操作实验中的熟练程度、准确程度，更应该重视实验中解决问题的能力。由于这种评价还在起步当中，在实际操作时就更应该努力避免死板缺乏创造力的观点(文秘站:)，这也是我们努力的方向之一。
总之,创新教育能使学生学会学习,开发智力提高素质, 增加了锻炼的机会,增强了适应社会发展的意识。而其在物理实验教学中的具体实施，也会给我们培养大量的适应现代化社会需要的人材提供一个可行的方式方法。
搞好实验教学是全面提高学生科学素养的重要途径,也是利用和开发课程资源的表现。怎样更好地开发和利用实验资源呢?笔者结合自己实际教学略谈三点,希望老师们提出意见。
一、挖掘实验室资源,提高实验器材的利用率
1.开放实验室,增加学生实验次数。
要充分地开发和利用实验室的丰富课程资源,必须改变实验室的封闭式管理状态,通过建立开放性实验室鼓励学生主动利用实验仪器进行各种探究活动。探究题目可来源于教材或课外习题,根据题目猜想假设、制定计划、选择器材、进行实验、分析论证、评估交流,让学生自由探究。这一活动对突破教学难点和提高学生探究能力大有裨益。
2.开发实验器材,力争做到一物多用。
如何能充分利用实验室现有的实验器材,让实验器材的性价比更高,这是新课改对实验老师提出的新课题。在教育教学中,我们开动脑筋,不断尝试将实验室里的器材加以组合或开发,可以让一个器材完成更多的实验探究。比如:试管,我们可以充分发挥试管在教育教学中的作用,利用试管探究音调问题。用嘴对着空试管吹,让其发声,再在试管中加一些水,再对着试管口吹气,让学生去体会声音的不同,从而去感觉音调;在学气压强的时候,可以做“大小试管”的实验(图1),让学生体会大气压强的存在。在学习浮力的时候,可以利用试管制作浮沉子(图2)演示上浮、悬浮、下沉。还可以制作潜水艇模型演示潜水艇原理(图3);再如:激光笔和平面镜是用来探究光的反射规律的,我们还可以用它改变光传播路径的功能将桌面发生的微小形变加以放大(图4),使学生看的更清楚。以上实例说明其实只要我们开动脑筋、多思考、充分利用实验器材,开发更多的实验,让实验器材可以发挥更大的作用。
二、挖掘生活资源,体会生活处处皆物理
1.用身体做实验。
身体是学生自身的物理实验资源,每个人都有且不受时间、地点的影响,随时随地可以进行。通过切身的体验更能加深理解所学知识。例如:在研究声音产生的条件时,可让学生用手摸自己发声时声带的振动;在学习杠杆的应用时,可让学生用手拿字典,感受费力杠杆省距离;在研究摩擦力的时候,可让学生两手心相对,感受两手滑动时摩擦力的存在。通过增加两手的压力,感受摩擦力的变化;学习做功改变物体内能时,可让学生双手互相搓一搓,体会温度变化;学习气体压强与体积的关系时,让学生吸气和呼气体会体积变化等等。实验简单,又加深印象,一举两得。
2.用生活、学习用品做实验。
用日常器具做实验,简便、直观、原理单一,有利于提高学生的实验技能和创新意识。在实际教学中我力争坛坛罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验。例如用生活用品做实验:用饭盆研究声音产生的原因;用尺做实验说明弦乐器的音调与长度的关系;用塑料尺研究摩擦起电;用手表的闹钟功能研究材料的隔声性能;用美术课用的颜料研究颜料的混合;用易拉罐研究小孔成像;用小钢勺研究凸面镜和凹面镜的成像规律;用篮球、足球、乒乓、研究日食、月食;用玻璃水杯研究凸透镜的会聚作用和惯性;近视眼镜研究凹透镜的成像;塑料尺观察光的折射;音乐卡研究电路的组成等等。再如用学习用品做实验:学习流体压强与哪些因素有关时,可以让学生拿两张白纸做实验;学习惯性时可以用小纸条和钢笔帽做实验;学习压力作用效果时,可以用手抵住削尖的铅笔两端来感受面积不同效果不同;学习滑动摩擦和滚动摩擦时,可利用几根铅笔放在文具盒下面拉动文具盒体会相同条件下滚动摩擦小于滑动摩擦等等。
三、开展自制教具活动,培养师生创新能力
新课程标准对实验、探究、实践活动提出了更高、更新的要求。学校实验器材配置雷同、整齐划一,不利于教师个性化教学,同时学生的个性发展也受到了极大限制。所以我与学生,群策群力,大力开展自制教具活动。例如:在研究阿基米德原理的实验中,需要用溢水杯来完成实验,但由于实验室溢水杯数量很少,分组实验的可能性极小,这样我动员学生自制溢水杯。学生找来易拉罐和气嘴,做出很有实用价值的溢水杯,不但解决了难题而且提高学生动手能力。再如:在学习电磁继电器时,课本上没有安排什么相应实验,学生分析和接受起来有一定的难度。为此我指导学生利用废旧起辉器中的双金属片(受热弯曲)、红绿发光二极管、电磁继电器、电源计了一个火灾自动报警器来演示电磁继电器电路的工作情况(电路图如图5)。制作完成后,把该装置分别放在各班教室,让学生们课下自己观察、实验,极大地激发学生的热情,同时制作者也有一种成就感。这一举措备受广大学生的青睐。
有些课本上的实验按课本上的装置来操作很难完成,这样我就和学生一起研究如何改进实验装置,设计出新的教具,顺利完成实验。如:“探究摩擦力大小与哪些因素有关”的实验是初中物理教学中的重点实验,该实验绝大多数教师采取讲实验的方式进行教学,因为实验过程中要求匀速拉动弹簧测力计,只有这样物体在水平方向上才受平衡力,摩擦力才等于拉力,而实际操作中很难实现匀速拉动,成功的可能性非常小。
搞好实验教学是全面提高学生科学素养的重要途径,也是利用和开发课程资源的表现。怎样更好地开发和利用实验资源呢?笔者结合自己实际教学略谈三点,希望老师们提出意见。
一、挖掘实验室资源,提高实验器材的利用率
1.开放实验室,增加学生实验次数。
要充分地开发和利用实验室的丰富课程资源,必须改变实验室的封闭式管理状态,通过建立开放性实验室鼓励学生主动利用实验仪器进行各种探究活动。探究题目可来源于教材或课外习题,根据题目猜想假设、制定计划、选择器材、进行实验、分析论证、评估交流,让学生自由探究。这一活动对突破教学难点和提高学生探究能力大有裨益。
2.开发实验器材,力争做到一物多用。
如何能充分利用实验室现有的实验器材,让实验器材的性价比更高,这是新课改对实验老师提出的新课题。在教育教学中,我们开动脑筋,不断尝试将实验室里的器材加以组合或开发,可以让一个器材完成更多的实验探究。比如:试管,我们可以充分发挥试管在教育教学中的作用,利用试管探究音调问题。用嘴对着空试管吹,让其发声,再在试管中加一些水,再对着试管口吹气,让学生去体会声音的不同,从而去感觉音调;在学气压强的时候,可以做“大小试管”的实验(图1),让学生体会大气压强的存在。在学习浮力的时候,可以利用试管制作浮沉子(图2)演示上浮、悬浮、下沉。还可以制作潜水艇模型演示潜水艇原理(图3);再如:激光笔和平面镜是用来探究光的反射规律的,我们还可以用它改变光传播路径的功能将桌面发生的微小形变加以放大(图4),使学生看的更清楚。以上实例说明其实只要我们开动脑筋、多思考、充分利用实验器材,开发更多的实验,让实验器材可以发挥更大的作用。
二、挖掘生活资源,体会生活处处皆物理
1.用身体做实验。
身体是学生自身的物理实验资源,每个人都有且不受时间、地点的影响,随时随地可以进行。通过切身的体验更能加深理解所学知识。例如:在研究声音产生的条件时,可让学生用手摸自己发声时声带的振动;在学习杠杆的应用时,可让学生用手拿字典,感受费力杠杆省距离;在研究摩擦力的时候,可让学生两手心相对,感受两手滑动时摩擦力的存在。通过增加两手的压力,感受摩擦力的变化;学习做功改变物体内能时,可让学生双手互相搓一搓,体会温度变化;学习气体压强与体积的关系时,让学生吸气和呼气体会体积变化等等。实验简单,又加深印象,一举两得。 2.用生活、学习用品做实验。
用日常器具做实验,简便、直观、原理单一,有利于提高学生的实验技能和创新意识。在实际教学中我力争坛坛罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验。例如用生活用品做实验:用饭盆研究声音产生的原因;用尺做实验说明弦乐器的音调与长度的关系;用塑料尺研究摩擦起电;用手表的闹钟功能研究材料的隔声性能;用美术课用的颜料研究颜料的混合;用易拉罐研究小孔成像;用小钢勺研究凸面镜和凹面镜的成像规律;用篮球、足球、乒乓、研究日食、月食;用玻璃水杯研究凸透镜的会聚作用和惯性;近视眼镜研究凹透镜的成像;塑料尺观察光的折射;音乐卡研究电路的组成等等。再如用学习用品做实验:学习流体压强与哪些因素有关时,可以让学生拿两张白纸做实验;学习惯性时可以用小纸条和钢笔帽做实验;学习压力作用效果时,可以用手抵住削尖的铅笔两端来感受面积不同效果不同;学习滑动摩擦和滚动摩擦时,可利用几根铅笔放在文具盒下面拉动文具盒体会相同条件下滚动摩擦小于滑动摩擦等等。
三、开展自制教具活动,培养师生创新能力
新课程标准对实验、探究、实践活动提出了更高、更新的要求。学校实验器材配置雷同、整齐划一,不利于教师个性化教学,同时学生的个性发展也受到了极大限制。所以我与学生,群策群力,大力开展自制教具活动。例如:在研究阿基米德原理的实验中,需要用溢水杯来完成实验,但由于实验室溢水杯数量很少,分组实验的可能性极小,这样我动员学生自制溢水杯。学生找来易拉罐和气嘴,做出很有实用价值的溢水杯,不但解决了难题而且提高学生动手能力。再如:在学习电磁继电器时,课本上没有安排什么相应实验,学生分析和接受起来有一定的难度。为此我指导学生利用废旧起辉器中的双金属片(受热弯曲)、红绿发光二极管、电磁继电器、电源计了一个火灾自动报警器来演示电磁继电器电路的工作情况(电路图如图5)。制作完成后,把该装置分别放在各班教室,让学生们课下自己观察、实验,极大地激发学生的热情,同时制作者也有一种成就感。这一举措备受广大学生的青睐。
有些课本上的实验按课本上的装置来操作很难完成,这样我就和学生一起研究如何改进实验装置,设计出新的教具,顺利完成实验。如:“探究摩擦力大小与哪些因素有关”的实验是初中物理教学中的重点实验,该实验绝大多数教师采取讲实验的方式进行教学,因为实验过程中要求匀速拉动弹簧测力计,只有这样物体在水平方向上才受平衡力,摩擦力才等于拉力,而实际操作中很难实现匀速拉动,成功的可能性非常小。
物理是一门以实验为基础的学科,其理论规律都建立在实验的基础之上.有效开展实验教学可以激发学生探索物理的兴趣,加深学生对物理知识的理解.实际教学中,很多教师以演示类或验证性实验为主,局限了实验教学的模式,不能充分调动学生学习的主体性,不能有效培养学生学习能力,教学效果并不显着.本文从改变教学模式、加强学生实验、引导实验设计、开展课外活动等方面谈在实验教学中落实创新教育的一点体会.
一、改变教学模式,激活学生思维
演示性实验和验证性实验一直是传统实验教学所固有的教学模式,实验时,学生总是在教师一个口令一个动作的具体指导下完成实验学习,致使实验教学总是以教师为主,学生思维得到束缚,创新能力得不到有效培养.因此,教师应改变传统的教学模式,增加探究性实验,引导学生自主探究,提高教学效果.例如,教学中的“欧姆定律”:“探究电流与电压、电阻的关系”时,教师可以让学生分组讨论:(1)猜想电流与电压、电阻的关系是什么?(2)采用什么样的实验方法,为什么要用这样的方法?我们学过的实验还有哪些用此方法?(3)如何设计实验方案:①实验需要的器材?②如何设计实验步骤?③如何设计表格记录数据?④如何用图像法分析数据并归纳得出实验结论?老师要让各组学生讨论出每组的实验方案并指出实验要注意的问题是什么?指出各个器材在实验中的用途,最后老师与学生共同探讨出最好的实验方案,对于每组同学的方案老师可以指导学生指出对方的不足或错误及如何改进.这样的实验课堂,既能发挥教师的主导作用,又能充分调动学生的主体地位;既可以打破传统僵化的教学模式,用电流、电压和电阻之间的奇妙关系来激发学生的求知欲,可以大大激活学生思维,为培养学生创新能力垫下良好的基础.
二、加强学生动手操作,提高学生实验能力
动手实验是学生自主开展实验学习的基础,也是学生创新意识形成的基本过程,对提高实验课教学效果,培养学生综合素质有着积极的促进作用.因此,教师应注重培养学生独立实验的基本技能和能力,加强学生的动手练习,促使学生养成良好的实验习惯,为培养学生实验创新能力打下基础.例如,教学“伏安法测电阻”实验中,教师要先从小处入手,让学生讨论电路中电流表和电压表的连接方法和使用特征,引导学生通过欧姆定律的估算法,确保实验时选择合适的量程,并让学生对比欧姆定律的实验电路图找出两实验的异同点.促使学生掌握基本的实验能力.这样学生在学习和探索电学实验时就可以在一定程度上抛开课本,不必完全按照课本所要求的实验方法来动手操作,对促使学生进行实验创新有一定的益处.通过这种方法,既可以帮助学生深化实验原理,掌握电学方面的物理知识,又可以通过促使学生在动手动脑中学会观察和思考,提高学生分析问题和解决实验问题的能力,继而培养学生的创造性思维.
三、自主设计实验步骤,激发学生创新意识
传统实验教学中,无论是演示实验还是学生实验,给出的实验步骤往往是固定和单一的,致使学生习惯在教材中寻找实验方法,按照步骤一点点进行实验,不利于学生创新精神的培养.为改变这种现象,教师可以有意识地引导学生自主设计实验步骤,给学生提供更多思维发展的空间,在不违反实验基本规律的前提下让学生来设计具体的实验步骤,培养学生的创新意识.例如,在 “探究物体质量和其体积之间关系”的实验时,教师可以提出这样的问题:“我们可以选择哪些物质作为实验的对象”、“实验时我们需要哪些工具”、“为了更好地探究物体质量和其体积之间的关系,我们需要哪些实验步骤”等.学生根据教师循序渐进的问题会逐步思考实验所需的对象、工具以及步骤等,从而对实验得出一个相对完整的认识,这样,学生在实验时会根据自己的理解,独立思考添加一些步骤或工具等,完成探索物体质量和体积之间关系的实验.通过这种方法,既可以深化学生对物理基础知识的理解,又可以引导学生初步完成实验设计,对激发学生创新意识,落实创新教育有积极作用.
四、拓展课外实验探究,延伸学生创新精神
实施创新教育不是一蹴而就的,物理课时有限,教材内容繁多,简单地依靠物理实验课培养学生创新能力并不实际,因此,教师应打破传统课堂教学的模式,有意识地开展课外实验,在引导学生自主学习的同时,为学生拓展创新平台,培养学生创新精神,提高教学效果.如,在教学“测定盐水的密度”实验时,可以组织学生开展一个“探索测定盐水密度最好方法”的实验活动,引导学生以小组为单位,设计出自己认为最好的实验方法,然后让教师评比哪个小组的方法最好最实用.如,根据ρ=m/V的原理,使用天平和量筒、烧杯进行测量,讨论找出误差最小的实验步骤;使用天平、烧杯、水和盐水,用等积法测量盐水密度;使用密度计直接测量液体密度的方法;通过弹簧测力计、烧杯、金属块、水、盐水、细线并利用浮力的知识也可以探讨出测量方法.通过这些方法,既可以做好课堂教学的延伸,巩固学生知识,又可以以小组活动的形式激发学生探索兴趣,拓展学生想象力,有效培养学生创新精神.
总之,传统僵化的实验教学模式,严重束缚了学生思维能力的发展,打击了学生主动探索的积极性,无法有效落实创新教育.为了激活学生思维、提高学生实验能力、激活学生创新意识和创新精神,为落实创新教学打下基础,教师应从改变教学模式、加强学生动手操作、自主设计实验步骤和拓展课外实验探究等方面入手,改变传统实验教学的方法,在实验教学中培养学生创新精神,提高学生设计问题、解决问题的能力,激发学生主动探索求知的欲望,提高教学效果.
