時間：2022-04-04 04:58:50
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一、物理實驗的重要性
第一,有利于培養學生的探究能力.
在新課程教學目標明確指出了初中物理教學不但要給學生灌輸物理知識、物理概念,同時要注重培養學生探究能力的提升.在學生進行實驗的過程中,針對所需要解決的問題能夠積極探究和思考,從而鍛煉和提高學生的科學探究能力,逐漸使學生能夠養成科學探究的精神.
第二,有利于幫助學生提高科學素養.
在科學實踐的過程中會不斷地深化學生對科學知識的概念,培養學生尊重事實,促進學生分析、觀察物理現象的能力.
第三,有利于提高學生的學習能力.
在進行實驗課程設計的過程中,突出了物理教學的方針、思想、實踐性.從多方面、多角度鍛煉了學生的思維能力和獨立思考的能力.在學生觀察、分析、推理的演示實驗的過程中,提高了學生的思維能力、思考能力、觀察能力、探究能力,以及追求真理的意識.
二、初中物理教學的建議
第一,要明確物理教學實驗的重要性,讓學生感知到物理教學實驗的價值.
樹立正確的物理教學實驗觀念,充分認識物理教學實驗能夠有效地促進學生成長,幫助學生提高物理成績和以及提升物理教學的教學效率.
第二,完善物理教學器材,建立相對應器材管理制度.
在物理教學過程中,器材的維護、保養、維修能夠保障器材的壽命,同時保障學生的安全性.相關領導人員應該妥善制定出物理器材的保管制度,要選擇責任意識強、堅持原則的教師保管實驗室,以保障學生能夠更好地進行實驗.
第三,擺脫傳統教師演示、學生觀看的狀況,注重培養學生的實驗動手能力,提高學生的實驗次數.
在進行實驗教學的過程中,要針對某個實驗進行具體的演示、闡述、明確實驗目的、實驗過程、實驗現象、實驗注意事項,從而讓學生進行具體的實驗.例如,在做“用量筒測5mL水的體積”實驗時,很多學生都出現過這樣的錯誤,用量筒測水的體積時拿在手里讀數,而且讀數時視線沒有與凹形水面相平,甚至量筒都沒放平就讀數.這樣錯誤的實驗過程,不能有效地幫助學生理解物理概念和知識,而且讓整個實驗變得沒有意義.但是,教師在觀察學生實驗的過程中,并沒有指出學生的錯誤.在實驗結束之后,教師重復了實驗,讓學生進行觀察.首先,用左手拿住量筒,使量筒略傾斜,右手拿試劑瓶(里面放水),使試劑瓶口緊挨著量筒口,使液體緩緩流入.待注入的量快到5mL時,把量筒放平,改用膠頭滴管滴加到所需要的量.這樣的實驗教學,不但不會挫傷學生的積極意識和自尊心,而且鍛煉了學生的學習能力和觀察能力.
第四,將生活中的物理現象帶入到實驗教學當中.
物理來源于生活,更扎根于生活,它和生活的的關系是不可分割、不可抽離的.在實驗過程中,教師可以將生活中的一些現象引入到課堂當中,幫助學生樹立實驗的意識.例如,將雙手合攏,互相擊打會發現兩只手都有灼熱和疼痛感,這折射出了物理教學中所描述的力是相互作用的;讓學生拿出兩張相同的A4紙張,用嘴在兩張紙中間吹起,會發現兩張紙在靠攏,這是在闡述氣體流速越快,壓強會變得越小.又如,生活中經常會看見注射器,當用手指堵住前端小孔,另一只手用力向外拉活塞,會感到很費力.若停止用力,活塞就會退縮一段距離,這就驗證了大氣壓的存在.以上例子說明,在生活中能夠發現很多物理現象.在實驗過程中,教師可以有效地利用這些物理現象,說明物理在生活中的重要性,通過學生在生活中的發現和積極的探索,從而更好地學習物理知識.總之,物理實驗的探究是教育界一直關注的問題.從教育部所下達的各項關于物理實驗的通知和要求,能夠充分地了解物理實驗的重要性.所以,采取有效的措施,認識到物理實驗的價值,還原物理實驗在教學中的重要地位,積極引導學生進行物理實驗,有利于提高學生的物理成績,提升學生的探究能力,更有利于幫助學生樹立良好的創新意識.
物理是一門以實驗為基礎的學科,實驗在物理教學中具有十分重要的作用。心理學研究表明,人的思維活動是在感性材料的基礎上產生的,感性材料是思維活動的源泉和依據。各種類型的物理實驗,具體形象地展示了物理知識的形成和發展過程,為學生的學習提供了豐富的感性材料,強化了學生的感知并糾正在感知中形成的錯覺,從而達到豐富學生頭腦中感性材料的儲存及發展智力,培養能力的目的。
目前,由于升學壓力,不少教師在主觀或客觀上并不重視物理實驗教學,因此,我認為,初中物理教學應注重實驗教學,切實加強實驗教學。
一、引導學生觀察物理現象,激發學生的學習興趣,培養觀察能力
眾所周知,興趣是影響學習積極性的最直接因素。那些新奇的、對生活有意義的知識和問題,能引起學生強烈的興趣。在觀察這些物理現象時,教師要引導學生注意整個現象發生的過程、產生條件和特征等。例如,在觀察“摩擦起電”現象時,要提示注意:①手帕摩擦過的塑料膜對碎紙屑有什么作用?②手帕摩擦過的兩塊塑料膜,在相互接近時會發生什么現象?③把用手帕和毛皮分別摩擦過的兩塊塑料膜靠近些,它們之間會產生什么現象?通過觀察,學生自己得出了“摩擦過的物體帶電及同種電荷相斥,異種電荷相吸”的結論。通過對上述物理現象的觀察,不僅成功地誘發了學生的學習興趣,滿足了學生的求知欲望,還有利于發展學生的觀察能力。
二、引導學生通過畫圖、識圖來培養學生的想象能力
教材中各種各樣的電路圖、滑輪組裝配圖、物態變化圖像等,都是從畫圖、識圖及圖像與實物轉化的角度,訓練學生對物理規律掌握的程度。換句話說,就是靠想象來認識物理規律,然后靠作圖來進行分析、判斷。例如,在學習“導體做切割磁力線運動”內容時,可啟發學生聯想“右手拿鐮刀割麥子”的情形。根據右手定則,磁力線方向(麥子)、導體運動方向(鐮刀)、導體中感生電流方向(四指)的關系就十分明確了。由于想象材料來源于實踐并與感知、記憶密切相關,因此教師應引導學生運用畫圖、識圖、觀察圖表和模型等,來幫助學生對沒有直接感知過的,或根本不能直接感知的事物,產生清晰的表象,以開拓學生的思路,擴大知識范圍,促進學生想象能力的發展。
三、鼓勵學生做好課外小實驗、小制作,促進學生對教學內容的學習
各種物理實驗,從某種意義上說,都是一種特殊的、直觀的實踐,學生在動手完成各種小實驗、小制作過程中,思維異?；钴S,學習欲望高漲,參與意識增強,都迫切希望進一步探索問題。通過實驗,學生學習到的物理知識就比較深刻、牢固。如教材中“紙盒燒開水”、“小風輪”、“電鈴”等小實驗、小制作,有很強的趣味性和知識性,十分貼近學生的生活,符合初中學生好奇、好問、好動、好學的心理特征。教師要鼓勵學生做好這些課外小實驗、小制作,并有意識地在教學中加以評價。
四、通過實驗課教學,培養學生的實驗技能和創造性思維能力
物理是一門實驗科學,中學物理實驗又是學生將來從事科學實驗的起點。因此,在物理實驗課教學中,必須重視培養學生的實驗技能和獨立工作能力,使學生養成良好的實驗習慣。每次做實驗時,教師要指導學生弄懂實驗原理,學會正確使用物理儀器,掌握計數、讀數和處理實驗結果的技巧,能夠通過分析、推理得出正確結論。例如,在電學實驗中,教師要反復強調安培表、伏特表的連接特點及接線位置,讓學生學會用歐姆定律正確估算量程,避免量程過大使測量值誤差偏大,又避免量程過小使電流燒壞儀表。學生掌握了基本實驗技能,就能獨立動手操作,打好實驗基礎。通過實驗,不僅有效幫助學生領會物理知識,更重要的是通過觀察實驗現象,分析和解決實驗中的問題,能夠培養學生的創造性思維能力。
五、注意實驗歸類,使學生儲備的知識進一步系統化,應用更加靈活
根據心理學研究,人的思維的敏捷性和知識的遷移能力,是以思維的條理性為前提,只有系統性、條理性強的知識,才便于掌握和遷移。教材中有關實驗內容,是根據課文知識的章節安排的,各章節的實驗內容,基本上無必然聯系。學生所掌握的有關實驗方面的知識,往往既多又亂。因此,在總復習中,可以將原教材中實驗內容的章節次序打亂,重新歸類為:觀察物理現象、基本儀器的使用、基本物理量的測量、驗證物理規律等。實驗歸類,是在學生掌握系統知識的基礎上,進一步用實驗方法,由淺入深,由現象到本質。打破教材中實驗內容的章節,重新分組,目的是避免學生套用一種方法和方式學習物理知識,使學生靈活運用各種儀器、各種方法,從不同角度解決實際問題,從而使學生獲得新知識、新技能。在歸類實驗中,還可以及時補充對比性或綜合性強的實驗,以提高學生的綜合、分析能力。
綜上所述,觀察物理現象和模型,進行各種物理實驗,應用畫圖、識圖的訓練等都是發展學生思維,提高學生能力的有效方法。教師應該把精力從單純傳授物理知識轉到對學生綜合能力的全面培養和訓練上來,切實加強物理實驗教學。
中學物理實驗教學如何進行改革？筆者根據現代教育理論，結合中學物理教學實行進行了一些嘗試，制定了整體改革方案，這個方案的指導思想是：改革傳統的教學觀念，強調實驗教學的整體功能，突出構成整體的各個要素的相互作用，從而全面提高學生的能力。為了搞好整體改革，筆者首先從觀念上進行更新，改變傳統的思維方式，建構了思考問題要有整體觀念，從整體出發又以整體力歸宿的思維方式。其次，摒棄了傳統的質量觀，以培養高素質，全面發展的人才為目的，代替過去只強調智育發展，圍繞“兩考”（高考、中考）轉的質量觀。在改革試驗中，我們始終以全體學生為主體，充分發揮學生的作用，把整個教學過程看成是師生共同合作共同探索的過程。整個教學讓學生意識到自己是學習的主體，自覺動手、動腦。
在整體改革試驗中，我們堅持教學的科學性原則，根據系統論原理——整體大于各部分的總和，結合學生的認知規律，實驗教學的完整性規律，把組成整體結構的各個要素有機地組合起來，在總體上通盤考慮。這樣，注意各要素的功能，而且更注意各部分相互聯系形成整體結構的新功能。
我們還把課內和課外融為一體，把演示實驗和學生實驗統籌安排，把小制做、小發明、實驗競賽、專題講座適時調整。在實驗內容上把科學知識、生活知識全面考慮、互相滲透，把獲取知識、科學觀察、獨立操作、培養實驗技能、發揮聰明才智安排于合理的結構中，充分發揮了各部分互相聯系、互相作用的整體功能。
經過幾年的實踐探索，我總結了比較優化的物理實驗教學框架，下面就是這個框架的要點。
一、進行多項實驗活動，建立立體交叉體系 如前所述，物理實驗教學總的效果并不等于各個要素效果的機械總和。物理實驗教學的各個要素分為由課內到課外，由演示實驗到學生自制教具和學具等六 個方面。在實驗中，我們把這六個要素進行綜合分析，認為課堂教學、學生實驗、教具學具的制做、小發明和小創造、實驗競賽、專題講座六個要素組成的實驗教學系統的總功能不是各個部門各自直接地、單獨地體現出來的。而是通過它們之間的特殊聯系間接地、綜合地表現出來。例如，在《浮力》這一章的實驗教學中，我們首先讓學生自制學具——一個茶水杯，幾塊形狀不相同的木塊，一塊鐵皮。
在課堂教學中，教師利用演示實驗，調動學生的積極性，激發學生興趣，并根據教學進度，不斷提出問題，如，形狀不同的物體受到的浮力相同嗎？鐵皮放在水里，它一定會沉入水底嗎？同一物體分別放在水里、煤油里，它露在液面上的體積相同嗎？等等。課堂提出問題，要求學生利用自制的學具在課外活動分小組進行實驗，回答上面提出的問題。學生通過自己做實驗得出正確的結論，興趣很高，增添了學生積極進行實驗的信心。在學完了這一章以后，教師還進一步提出，浮力在生活、生產中的運用有哪些？一公斤的水能浮起二公斤的物體嗎？裝在船里石頭，卸一部分在水池子里，水面會上升嗎？等問題。要求學生通過觀察生活或自己動手回答問題。這樣，通過課內、課外，演示實驗和自己動手做實驗的有機聯系，學生既學到了物理知識，又會運用于生活，更重要的是培養了學生利用物理實驗解決實際問題的能力。這些效果只有通過整體結構這個實驗教學體系才能取得。單靠演示實驗，學生實驗在有限的時間內是難以達到的。因此，每個學期，根據教材進度制定教改方案，確定總體目標，建立配套的組織和確定專人負責。
使各個部分為達到這個目的要求而采取相應的措施。從而發揮整體結構的優勢。
二、抓好課堂內的實驗教學，寓實驗課改革于趣味之中 實驗教學能否達到最優目的，系統各部分能否協調運轉，關鍵的問題是看我們在課堂教學中能否引起學生較大的興趣。如果學生對實驗感到乏味，那是難以達到目的的。興趣的培養必須是通過多種途徑，多種形式綜合進行。物理學科是一門實驗科學，我們把中學物理的42個學生實驗，700多個演示實驗，逐一研究，在揭示物理規律的原則下，每一個實驗都做一些趣味性改進。如在演示水的不善于傳熱的實驗時，把事先準備好的小魚放到試管底部，然后在試管上部加熱使水沸騰時，魚卻在管底沒有什么異樣。學生感到十分驚奇。從而引起了學生的興趣，增添了學生學習知識的積極性。為了充分發揮學生的主體作用，在演示實驗時，我們吸收少數學生參加演示實驗，為做學生實驗時培養了一批骨干。這樣在演示實驗時，同學們觀察十分認真，收到良好的效果。
三、以學生實驗為主要內容，培養學生實事求是的學風 通過演示實驗調動了學生的積極性，同學們躍躍欲試，但由于課堂時間限制只能吸收少數參加。在這種情況下，學生對學生實驗就非常重視了。我們除了讓學生做完課本上的學生實驗外，還通過制做教具、學具，把許多演示實驗也改成學生實驗，給學生提供了自己動手動腦的機會。如演示浮力的大小，電流強度跟電壓的關系等實驗。在實驗過程中，我們除了要求學生用科學的態度做好實驗外，更重要的是要求學生寫出實驗報告，這是將感性知識上升為理性認識的一項重要工作。通過認真檢查學生的實驗報告，促使學生在實驗過程中，正確理解原理，明確實驗目的，認真設計步驟，詳細記錄數據，分析實驗結果。特別是一些實驗出現了誤差后，要求學生認真討論，分析產生誤差的原因。使學生逐步形成了一 種嚴肅認真，一絲不茍的學風。
四、把課外活動納入實驗教學的范圍是實驗教學改革的重要環節 為了從多方面培養學生做物理實驗的興趣，在學生掌握了一些基本實驗技能后，應按統一計劃，組織好課外活動，配合課堂實驗教學，具體措施，一是根據教材實驗特點和青少年的心理要求，精心設計課外活動的內容。做到既注意內容和形式的統一，又注意活動的趣味性。保證兩課的內在聯系。二是抓好落實，一 學期的實驗內容要事先確定，建立活動小組，安排好輔導
老師，以保證課外活動經常化、制度化。例如：在學習液壓機前，借來油壓千斤頂，利用課外活動操作給學生看并讓學生自己操作，在學了光學后，指導學生自制望遠鏡、潛望鏡等等。這樣把課內和課外內容銜接好，課內課外就能相互補充。
此外，利用課外活動這塊陣地，我們還舉行了許多別開生面的專題講座、專題答辯會、科技信息講座、小制作、小發明等，對促進實驗教學起到了很好的作用。
五、舉辦綜合性實驗競賽，將知識性、趣味性、科學性和群眾性融為一體為了鞏固實驗教學的質量，使課外活動具有更大的吸引力，每學期定時舉辦兩次規模較大的實驗競賽活動。如：每學年秋季，當初三學生學完了電學知識后，舉行一次“自制直流電路接線板”的競賽活動，要求在規定的時間內，同時用串、并混聯方法把三個燈泡接亮，?方法是以班編隊，每隊若干人。舉行物理實驗60m接力賽。分別接力領取試題，畫電路圖，安裝，讀數，優勝者給予獎勵。在這一 活動中，初三學生人人動手就地取材，自己設計安裝，自己測試評價，當電路接通，小燈泡以各種明暗程度發光時學生們都歡呼雀躍。這樣既增加了學生學好電學知識的信心，又培養了學生集體主義的思想和設計能力。特別是有自卑心理的差生，當發現自己能夠設計比較合理的電路圖，迅速安裝電路時，一種我不比別人差，我能學好物理的自信心油然而生。除了在初三年級舉行外，還在二年級和高中一年級進行“小制作”，“小發明”競賽活動，五分鐘的實驗操作競賽活動，一分鐘實驗題競賽活動。
六、引導學生日制學具、教具，參加“小發明、小制做”活動，培養創造型人才引導學生進行發明創造，參加自制學具、教具的活動，一方面可以鞏固課內實驗所學的知識和初步掌握的基本實驗技能，更重要的是培養了學生的創造能力。
在這個活動中，學生們大膽設想認真設計，精心操作，這是傳統的教學過程無法達到的。每學年開始，在各個教學班成立自學小組，進行超前預習，引導他們自做學具、教具，鼓勵他們創新。在這一活動中，應始終堅持真（原理科學）、新（設計新穎，采用新技術）、美（設計簡單合理，主次分明），在整個活動中自然形成以學生為主體，并由一批骨干隊伍帶動，發展到全班學生紛紛動手，大大提高了學生的實驗技能和理論水平豐富了學生的課外活動的內容。幾年來師生共同研制成功學具、?教具500多件，價值1800多元，如帕斯卡定律演示儀、磁偏角演示儀、電流方向演示儀等30多件具有創新和實用價值的儀器分別獲盛市二三 等獎，?還有100多件獲市科教委的發明創造獎。這些活動，培養了學生的創造能力。特別是當學生用自制的學具演示物理規律時，態度十分認真，對儀器特別愛護這很自然地使學生進入了“科學家的角色”，同時，一反往常，過去那些實驗紀律換散，操作馬虎，敷衍了事，隨意亂放儀器和損壞儀器的現象大大地減少了。
我們所進行的中學物理實驗整體改革試驗是在三個中學進行的。經過四年兩個輪回的實驗，這三個中學的物理成績明顯優于其它學校，除了考試的平均成績比其他學校要高出十多分外，在實驗技能、實驗方法等方面部有明顯的提高。在1989年、1990年的全國物理競賽中有2人獲全國三等獎，4人次獲省二等獎。在參加應用物理競賽中，有12人獲獎。
物理實驗是物理教學中不可缺少的重要組成部分,也是物理教學中的重要內容之一。而在初中階段的物理實驗教學對于培養學生學習興趣、學習積極性、學習方法、思維能力、動手能力等方面都有著舉足輕重的影響。筆者從事初中階段物理教學多年,在教學過程中,把做好物理實驗始終放在備課上課的首要地位,不僅按要求做好教材中探究性實驗,演示實驗,更多地是啟發學生利用身邊的物品演示一些日常生活生產中的常見物理現象,也就是教材中所說的物理“小實驗”,用以激發學生學習興趣,增加課堂活力,實現物理課標“從生活走向物理,從物理走向社會”的要求,達到提高課堂效率的目的。主要從三個方面著手:一是利用身邊物品直接做些觀察比較實驗(準確說是現象),二是利用身邊物品做些輔助實驗。三是對教材中的有些實驗進行適當改進,更加便于觀察。
利用身邊器物直接做些觀察實驗
在教學中只要留意,隨手可用的器物做物理小實驗是非常多的,下面摘取部分
1、講面鏡時,利用學生吃飯的小勺子代替凸面鏡、凹面鏡觀察凸面鏡、凹面鏡對光線控制和成像情況,小勺都是雙面拋光的,對光線有較強的反射作用,既簡單方便又彌補了實驗室器材不足。
2、用三角板在梳子齒上以不同速度(力度相同)括過,比較音調的高低,注意的是木梳比塑料梳好,齒密的比齒稀疏的好,齒細的比齒粗的好,老師做演示時一定要注意選擇。
3、用一次性紙杯和線等物當場做“土電話”在教室里驗證固體傳聲。
4、在學習力時,用左手背擊打右手背,或左手拉右手,體會物體間力的作用是相互的,將抽象的概念轉化為學生對概念的體驗,能有效地幫助學生對力的理解。
5 、用一根細竹棍,通過自由與學生手背接觸和老師施力形變后與學生手背接觸的比較,讓學生知道彈力的產生,糾正學生認為有彈性的物體一定有彈力的錯誤認識。
6、讓學生雙手食指指肚頂住鉛筆的兩端,體會筆尖與筆尾對手指的刺激感,幫助學生對壓強的認識,以及壓強與壓力的區別。
7、利用一盆沙,大小不同的小石頭演示物體的勢能,通過同一高度或不同高度小石頭下落到沙盆,將沙砸出的深坑的大小比較小石頭的勢能,理解影響勢能的因素。
8、利用一次性水杯(紙質塑質均可)、酒精燈、水做“紙鍋燒水”實驗,讓學生理解水對物體的著火點的影響。
9、利用水和平面鏡在太陽光下做光的色散實驗,讓學生知道彩虹的形成。
10、利用一只25w的白熾燈泡和廢舊燈泡的燈芯(玻璃),組成串聯電路,接入220V電源,用酒精燈加熱,演示導體與絕緣體的相對性,讓學生能直接觀察到絕緣體變導體的事實,加強學生用電的安全教育。
日常生活中有許多物品甚至是廢棄物如易拉灌、飲料管、橡皮筋等等都可用來做物理小實驗,只要我們注意觀察,注意收集;所做的小實驗只要符合科學道理,能說明物理問題就行,并非是一說到物理實驗非要進物理實驗室不可,相反有許多小實驗在實驗室里是做不成的,如導體與絕緣體的變化實驗室里就沒有相應的器材而做,只能用講授的辦法去告訴學生,所產生的效果遠沒有從觀察實驗現象中來得好。
利用身邊的物品做些輔助性實驗
在平時的物理教學中總會遇到有些物理問題學生想不出具體過程,或是不相信題中所述,不能正確的構建物理模型,就能利用身邊的物品按照題意所述過程將物理問題給還原出來,通過實驗輔助觀察而作出正確解釋,如:將“娃哈哈”純凈水瓶剪去底部,不要瓶蓋,里面放入一個乒乓球后瓶口朝下,用大燒杯向瓶中倒水,乒乓球為什么不上浮?用手堵瓶口,不讓水流出,球就會浮出水面。很多學生想不明白,不如找來相應的器物當堂一做,將過程還原出來,學生看得清楚,自然而然地想著要弄清楚為什么,起到事半功倍的作用,同時也強調了物理知識的實際應用。
輔助性實驗能清楚地還原物理問題過程,便于學生觀察,將理論的,抽象的物理問題具體化、實物化,有助于培養學生的觀察能力、思維能力、動手能力以及隨時動手實驗的習慣和正確的學習方法。將“要我學,變成我要學”
改進教材中的部分實驗
教材中有部分實驗由于條件或是器材的限制,學生不易觀察或觀察可見度較小,如用實驗室的器材去做電流做功的實驗,由于實驗室里配置的電動機電流大,轉速快,學生不易看到做勻速運動的彈簧測力計,若利用廢棄的錄放機上的電動機來做這個實驗,效果就好得多,因為錄放機上的電動機轉速小,轉動軸的線速度也較小,實驗時做功時間長,便于觀察。
做好物理實驗,不僅是教學的需要,也是培養學生的創新能力和創新思維的需要;所謂“創新”教育,在學生學習階段,培養學生創新的理念是物理教學的重要任務,要有對事物弄清楚“究竟”的毅力,在實際的學習過程中,一般而言就是對現有的東西通過“加一加、擴一擴、縮一縮、改一改、變一變”等方法動手對日常接觸的東西進行改進以達到創新的目的,創新教育的目的在于培養學生的一種思維、一種理念、一種能力,教給學生一種終身學習的方法,而不是在于學生一定要發明創造一個東西出來才算達到目的。
摘 要:物理實驗能給學生提供感性的認識,培養學生的觀察能力,幫助學生發現物理規律,建立物理理論。
關鍵詞:物理實驗 觀察能力 物理理論
物理學是以實驗為基礎的科學,實驗始終是研究物理學的重要方法,因此在中學物理教學中實驗是重要的教學方法,通過演示和實驗不僅能提供學生對所研究的物理現象的感性材料,培養學生的觀察能力,而且還可以使學生獲得一定的實驗技能,培養學生的實驗能力。
物理實驗使指人們根據研究的目的,利用科學儀器設備人為的控制或模擬物理現象,排除干擾,突出主要因素,在最有利的條件下研究物理規律的一種活動。物理實驗可以簡化和純化研究過程;可以強化研究條件;可以加速或延緩物理過程;可以重復再現物理過程;可以對物理現象或過程進行定量研究?？偠灾?物理實驗在物理教學中有十分重要的作用。下面從以下幾點加以說明:
一、物理實驗可以培養學生的觀察能力。
教師在演示實驗中,首先要讓學生明確實驗觀察的目的,其次要讓學生觀察實驗的裝置,認真觀察實驗儀器的初始狀態,了解各部分儀器、儀表的作用與功能,使學生對觀察的目的,實驗的儀器裝置有一個整體認識。在做電學實驗時,要先讓學生看清電路。第三,要引導學生認真觀察實驗現象的發生和變化過程,演示實驗一般要重復做二至三次,以便于學生反復觀察,紀錄實驗現象、結論,教師還要帶領學生分析思考逐步形成理論。這樣,學生的觀察能力得到了培養,對理論知識建立的過程有了較清楚的認識,使知識具體化,幫助學生理解較抽象的理論物理知識,能夠使其久久留與腦海之中,保持較長的記憶時間1。一般地,第一次演示時,讓學生集中觀察發生的現象,第二次要求學生觀察老師的操作,以便明確現象是怎樣發生的,第三次讓學生綜合觀察現象發生的過程及其結果如何。
為了增強演示實驗的效果,培養學生的觀察能力,教(文秘站:)師可以在演示實驗前或演示實驗過程中,提出一些思考性的問題,以便引導學生觀察實驗中發生的現象及現象變化過程,把學生的無意注意轉化為有意注意,引導學生集中注意力觀察最需要觀察的事物,并在演示實驗過程中指導學生觀察方法,以及觀察中應注意的問題。
在演示實驗的觀察訓練中可以逐步減少教師的指導,從開始時實驗前做詳細的指導觀察逐步地變為有重點地指導觀察。在學生具備一定的觀察能力后,可運用“無聲演示”的方法,即教師在演示前和演示過程中都不講解指導,而只操作給學生觀察,演示結束后,讓學生把觀察到的現象和過程用科學語言正確描述出來,可以先提一名學生回答,然后請其他學生補充,直至達到要求為止。也可以讓每個學生看完教師的無聲演示后,寫下自己所觀察到的現象和過程,這也是考察學生觀察能力的有效方法之一。經過這樣反復多次的訓練,即可不斷提高學生的觀察能力。
二、通過物理實驗發現物理規律,建立物理理論。
在物理學中,物理規律一般都是通過實驗總結出來的。一些物理學家為了探索自然的規律,不惜從事十年數十年的艱苦實驗,有的還要冒著生命的危險來進行實驗研究。例如法拉第電磁感應定律是經過十年的實驗探索才發現的,在此之前1820年奧斯特發現了電流的磁效應,這使善于思考的法拉第由此得到啟發并提出“磁轉化為電”的設想,1822年法拉第就開始了艱苦漫長的轉磁為電的研究,經過無數次的實驗,終于在1831年發現了電磁感應現象,接著又進行了一系列的實驗研究,最后成功的實現了磁轉化為電的設想,并經過進一步的實驗探索,總結出了法拉第電磁感應定律,開創了人類的電氣化時代。美國科學家富蘭克林是冒著生命危險進行“捕捉雷電”實驗的,并為電學的發展作出了貢獻?？茖W實驗也是發明家取得成功的必由之路。如美國發明大王愛迪生曾獲1093項發明專利,可以說,他的每一項發明都是通過實驗取得的。例如愛迪生發明白熾燈時為了尋找燈絲的合適材料,曾先后用1600多種礦物和金屬材料進行反復的實驗,歷時13個月,終于研制成功一只亮度達40燭光的炭化竹絲燈泡2?？梢哉f科學實驗是人們認識自然,改造自然的重要途徑。因為人們只有通過變革自然界的活動才能獲得關于自然界的現象和本質的種種感性材料,并在概括大量感性材料的基礎上發現規律和建立理論。
三、通過物理實驗可以驗證物理假說,檢驗物理理論。
通過實驗不僅可以發現物理規律,建立物理理論,而且還能驗證物理假說,檢查物理理論的真偽。因此,實驗既是建立理論的源泉,又是檢驗理論真理性的標準。例如1956年李政道、楊振寧提出的“弱作用下宇稱不守恒”的假說,在被吳健雄的鈷—60實驗驗證后,才被公認。法拉第由“電生磁”萌發的“磁生電”的假說,被實驗驗證后才變為物理規律。另一方面一些物理理論被實驗檢驗后不得不拋棄,如亞里士多德的“落體觀念”在統治了物理學兩千多年后被伽利略的實驗證明是錯誤的而被人們拋棄。有如“以太”和“燃素”雖在物理學中存在多年,最終還是被實驗檢驗而宣告并不存在。
作為物理實驗,它之所以能夠充當驗證物理假說的依據,檢驗物理理論的標準,是由于物理實驗具備檢驗科學真理性的根本屬性。物理假說和理論是人們的思維對于自然界規律性的反映,那么作為檢驗這種反映正確與否的標準不能是理論本身,同時又不能是客觀對象本身,因為作為純粹的客觀對象并不能證明理論與對象是否符合一致;另一方面,作為標準又必須具有把人的思維同客觀世界聯系起來的特性。物理實驗恰恰具備以上作為檢驗標準的條件,所以物理實驗是驗證假說,檢驗理論的標準。
四、通過實驗完善理論體系,發展物理理論。
通過實驗能不斷地完善理論體系,發展物理理論。例如19世紀末20世紀初,人們相繼發現了X射線、電子、天然放射性現象等用經典物理學無法解釋的實驗事實,預告了新的物理理論的即將誕生。麥克爾遜—莫雷實驗否定了以太的存在,導致了相對論的建立,黑體輻射的實驗事實最終導致了量子力學的產生3。
在中學教學過程中的實驗多為演示實驗、邊講邊實驗、分組實驗,無論是哪一種實驗都有利于培養學生對物理的濃厚興趣,有利于學生注意力的集中,調動學生學習的主觀能動性,有利于學生更好的了解教材,掌握教材,通過各種感覺獲得更多的直接經驗和感性材料,有利于學生掌握知識和理解知識打好基礎,以便學生很好的認識物理現象,掌握物理規律和理論,能促進良好教學效果的產生。因此,在教學過程中我們應注意物理實驗的運用。
1.物理實驗課程按照層次的高低可以分為不同類型:
科學小實踐、設計性實驗、綜合性實驗、基本實驗。其中基本實驗是最低層次,主要是接受知識的過程,屬于一級基礎物理實驗體系。綜合性實驗和設計性實驗屬于二、三級的物理實驗等級,從接受知識發展到運用知識創設實驗。最高級的是科學小實踐,指在實際中運用所學知識解決生活和學習中的問題。新型物理實驗課程體系更加注重培養學生的綜合能力,而非只是簡單的重復和驗證。不同級別的物理實驗代表著實驗技能發展水平是由低到高不斷進步的。每一級的物理實驗都需要一定的時間來學習和掌握,最終走向科學的高峰。
(1)基本實驗是普及實驗,能夠滿足理、工、文、商等各專業學生學習物理基礎知識的需求。它主要包括物理基礎知識和技能的訓練,基本測量方法以及對生活常見的物理現象的認識,如力、熱、電、光等。一級物理實驗是進行更高級物理實驗的基礎和前提,絮叨得到徹底的貫徹和全面的掌握。
(2)二、三級物理實驗的難度和復雜程度都大于基本物理實驗,但它們也更具趣味性,更能激發學生的學習興趣。同時,綜合性實驗和設計性實驗強調培養學生自主學習的能力。傳統物理實驗是由教師提前擺好實驗設備,準備好實驗所需的材料,學生只是單純的做實驗,往往對實驗原理卻不求甚解,背離了物理實驗的初衷。新型的物理實驗體系強調教師要以學生為主體,引導學生根據所學知識,自己設計和操作實驗。在摸索和失敗中吸取經驗教訓,加深對物理原理的理解和掌握。二、三級物理實驗課程適于理工科學生對物理學的進一步學習。
(3)四級物理實驗以科學小實踐為主,重點培養學生科學研究和開發運用物理知識的能力。學生需要自己開發課程來進行深入研究,難度比較大。因此,四級物理實驗課程一般作為物理類專業學生的必修課,而對非物理類專業的理科學生來說則可作為選修課。
2.改革實驗教學內容
創新教學環境物理實驗教學內容要體現時代性和先進性。隨著物理學的不斷更新發展,在各級物理實驗課程中,都應該采用新的現代科技,與社會接軌,做到學以致用。
例如,在對全校工、商、文科學生一、二年級所開設的物理實驗中,已涉及光譜技術、真空技術、磁共振技術、核物理技術、X光衍射的技術、光纖技術、傳感器技術、光學信息處理技術等。這些實驗的開設,可以讓學生實際、直觀了解物理新科技的原理,拓展學生知識面,提升物理思維高度。目前,中國科技大學開設多元化的實驗類型,以滿足不同層次學生的需求,包括公共必修實驗、選修實驗、仿真實驗、遠程網絡實驗、開放實驗等。首先,學校開設“大學物理實驗遠程教學”,利用現代高科技的信息技術,讓學生能夠不受場地和時間的限制,通過互聯網來對實驗教學內容進行預習和復習。學生可以更合理的安排自己的時間,甚至隨時隨地地展開物理實驗學習。
教師在這里只是對學生進行一些輔助和啟發,讓學生有足夠的空間去探索和總結,并找出自己的創新點,加以論證。最后,學校為學生開設各類仿真實驗室,充分運用虛擬實驗技術,把計算機應用軟件和實際試驗結合起來。這樣不僅能夠讓學生有更多的機會進行試驗操作,而且能夠提高那些復雜程度和困難程度高的物理實驗的成功率。實驗室設備的使用、管理和維護的工作中,改變了通常學生與實驗室設備單純的使用與被使用關系,使我們在自主進行實驗的同時,也是參與到實驗設備的管理和維護中,這不僅實現了實驗設備維護的常態化管理、減輕了實驗室工作人員勞動強度,也提高了學生自覺維護實驗室設備的責任感和自覺性,培養了學生良好的工作習慣和職業素養。
創新的實踐教學管理模式,實現了實驗準備、網上實驗預約、現場實際操作、設備自動管理、過程全程監控。我們以自主式、合作式、研究式等方式完成各種實踐訓練,有效鍛煉了我們的自主實踐能力,增強了團隊合作意識及工作責任心。
2.1充分利用教學資源,提高實驗教學質量由于開放實驗室允許同學們根據各自所需自主地選擇時間和方式進行科學實驗,這樣顯然可以最大限度地發揮實驗室資源效益,實現資源共享,提高儀器設備的使用效率。開放實驗室的內容形式多樣,我們既可以做實驗,也可以討論問題;既可以對上次實驗進行再做或者選做一些新實驗,也可以根據自己的興趣做一些課外實驗,這樣學生自主實驗,不僅可以消除傳統學習中因實驗時間不足而引發的問題,補充了課堂實驗教學的不足,也有利于培養我們的專業興趣,提升學生的專業知識能力,使同學們對知識的掌握更為深入更為系統。通過開放實驗室讓部分實驗放入學生自由時間中完成,不僅可以彌補理論課和實驗課時的限制,也可以更合理地分配教學資源。同時,還可以理論聯系實際,消除理論授課過程中的枯燥乏味感,從而更好的提高實驗教學質量。
2.2依托科技競賽和大學生實踐創新訓練計劃全方位培養學生的科技創新能力
2.3創新型實驗計劃、卓越工程師人才培養體系建筑電氣與智能化創新型實驗計劃以學生為主體,以創新項目實施為主線,在導師的指導下以學生特長、興趣為出發點,注重過程訓練和自主設計,激發我們的科學研究興趣,著重培養我們 自主學習、團隊協作以及提出問題、分析問題、解決問題的能力。建筑電氣與智能化卓越工程師人才培養體系以提高我們的工程實踐能力和創新能力為目標,從創新型高級工程應用人才培養體系整體出發,在對各教學環節整體優化與提高的基礎上,以建筑智能化工程設計、工程開發、工程實施及工程管理四大主線,分層式、模塊化、構建實驗教學人才培養新體系。
2.4大學生實踐創新計劃對培養大學生創新團隊增益良多大學生實踐創新計劃的實施,有利于培養大學生自主學習、團隊協作以及提出問題、分析問題、解決問題的能力。創新型實踐計劃,可以鍛煉團隊成員的默契度,以及團隊的組織能力、協調能力和溝通能力。同時,對提高大學生智能建筑工程實踐技能大賽水平,培養工科學生科技創新能力和工程適應能力具有重要作用。
2.5大學生科技競賽著眼于工程化項目訓練成效創新型實驗教學科技創新平臺的搭建,可以使我們在課余時間進行拓展練習。根據大學生科技競賽的要求,我們可以模擬出基于特定工程場景的個性化訓練項目,從材料準備、節奏控制、戰術策略、時間把握、心態調整五個方面進行訓練,模擬比賽和工程實踐中可能出現的場景,對培養我們的應變能力,提高我們的科技創新能力以及在大學生科技競賽中的成績有著重要意義。
3.結語
我們應該進一步開展創新實踐技能訓練,開發、設計出代表樓控領域先進技術的、具有實用意義和價值的工程化訓練項目。該創新型實驗教學科技創新平臺的搭建,打破了傳統封閉的實驗教學模式,順應了現代教育、教學的發展要求,對培養我們的創新能力,全面提高綜合素質水平起到了積極的作用
物理學是一門實驗科學，而我們目前的物理教學，基本上是停留在關于物理學的知識系統的歸納和理論體系的闡述上，就連物理實驗本身的教學，也是按教材的分析按部就班地進行純理論的講解．其弊端是顯而易見的，如果考查的實驗不是教材所限的實驗呢？
一、實驗設計教學的必要性 1996年上海高考第四（5）題要求測定陶瓷管上均勻電阻膜的厚度，就屬于設計型實驗．但由于題目給出了全部實驗器材和所有相關量，使實驗定位在電阻或電阻率的測定上，又大大降低了實驗難度，只屬于局部設計型實驗．無論命題者出于何種考慮，設計型實驗畢竟半遮半掩地出現了，這多少給教學工作者提了個醒．
1．從小處著眼，加強實驗設計教學 上海作為高考改革的試點城市，其成功的改革將為全國高考提供可能的改革方向，甚至一些新穎的題型和情境，都可能為全國高考所借鑒．如1996年全國高考第21題就是從1995年上海高考第一（5）題脫胎而來的．無疑上海高考關于實驗設計的考查是又一個成功的改革舉措，極有在全國推廣的價值．而物理《考試說明》中要求“會用在這些實驗中學過的實驗方法”，也為實驗設計的考查在全國的推廣提供了可能．
2．從大處著眼，加強實驗設計教學 著名核物理學家錢三強先生在為郭奕玲、沈慧君編著的《物理學史》所作的序中，曾嚴厲指出：“今天我們科學界有一個弱點，這就是思想不很活潑，這也許跟大家過去受的教育有一定關系……”我們常常教育學生“應該……”“必須……”；我們的考試題目常常不惜筆墨描述背景、附加條件，最后只有一個小小的空格“是……”．這樣培養選拔出來的人才在學校是好學生，步入社會是好職員，大腦中只是機械地跳動著兩個問題：“你要我做什么？你要我怎么做？”工作常常：“完成”的相當漂亮，但思想僵化，毫無創見．這正是我們的悲哀！長期以來的這種教育選拔模式，致使我們現在仍只能在很羞澀地提到幾個美籍華人時才有一種借來的榮光與自豪！
思想不活躍，是因為我們給了學生太多的“必須”的限制；思想僵化，是因為我們留給學生太少的“可能”的余地．實驗設計的教學，正是活躍思想，培養能力的一種好方法，授以實驗的基本方法，讓學生自己去考慮有哪些可能的做法，自己會怎么做．
二、實驗設計的基本方法 1．明確目的，廣泛聯系 題目或課題要求測定什么物理量，或要求驗證、探索什么規律，這是實驗的目的，是實驗設計的出發點．實驗目的明確后，應用所學知識，廣泛聯系，看看該物理量或物理規律在哪些內容中出現過，與哪些物理現象有關，與哪些物理量有直接的聯系．對于測量型實驗，被測量通過什么規律需用哪些物理量來定量地表示；對于驗證型實驗，在相應的物理現象中，怎樣的定量關系成立，才能達到驗證規律的目的；對于探索型實驗，在相應的物理現象中，涉及哪些物理量……這些都是應首先分析的．
舉例來說，要測定地球表面附近的重力加速度，我們就應檢索：在所學知識范圍內，哪些內容涉及到重力加速度，它與其他物理量有何定量關系，并一一羅列出來：
（1）在靜力學中，靜止物體對豎直懸繩的拉力或對水平支持物的壓力大小就等于重力，即T＝N＝mg．若T（或N）和m能測出，則重力加速度g可測定．
（2）在超重或失重（但不完全失重）系統中，F－mg＝±ma．若F、a和m可測出，則重力加速度g可測定．
（3）在運動學中，物體從光滑斜面上由靜止下滑，s＝12gsinθt2．若s、θ和t可測定，則重力加速度g也可測定．
（4）在運動學中，物體從粗糙斜面上由靜止下滑，s＝12（gsinθ－μgcosθ）t2．若s、θ、μ和t可測，則重力加速度g也可測定．
（5）自由落體運動中，h＝12gt2．若h和t可測出，則重力加速度g也可測定．
（6）用重力加速度測定儀測定．
（7）在平拋運動中，豎直方向在連續相等的時間內位移之差Δy＝gt2．若Δy和t可測，重力加速度g同樣可以測出．
（8）在斜拋運動中，水平射程可以表示為x＝v02sin2θ／g．若x、v0和θ可測出，則重力加速度g也可測出．
（9）單擺做簡諧振動時，其周期可以表示為T＝2πl／g．若T和l可測，則g可測．
（10）在焦耳測定熱功當量的實驗中，若能測出水的質量和升高的溫度，算出水增加的內能，再測出重物的質量和下落的高度，同樣可測定重力加速度．
（11）帶電粒子在的勻強電場平行板電容器中平衡時，mg＝qU／d．若U、d和帶電粒子的荷質比（q／m）可測定，則g可測出．
（12）假設一物體在地球表面附近繞地球做圓周運動，mg＝GMm／R2，g＝GM／R2．
2．選擇方案，簡便精確 對于每一個實驗目標，都可能存在多條思路、多種方案．教材中關于某個實驗目標的實驗方案，也只是眾多方案中的一種，而且不一定是最好的一種，而只是較可行的一種．那么在眾多實驗方案中，我們應如何選擇呢？一般來說，選擇實驗方案主要有三條原則：
（1）簡便性原則即要求所選方案原理簡單、操作簡便，各量易測．應盡量避免實施那些原理復雜、操作繁瑣和被測量不易直接測量的實驗方案．
（2）可行性原則實驗方案的實施要安全可靠，不會對人身和器材造成危害；所需裝置和器材要易于置備，不能脫離實際，不能超出現有條件．
（3）精確性原則不同的實驗方案，其實驗原理、所用儀器以及實驗重復性等方面所引入的誤差是不同的．在選擇方案時，應對各種可能的方案進行初步的誤差分析，盡可能選用精確度高的實驗方案．
以上三原則通常要綜合考慮．
在前述方案中，方案（1）中常用的測力計誤差較大；（2）中F和a均不易測定；（3）中θ和t不易測定且難以保證斜面足夠光滑；（4）中θ、t和μ均不易測定；（5）中若用秒表計時人為因素較大，若用打點計時器計時，紙帶受振針阻力與通常小物塊所受重力相比不能忽略；（6）中儀器先進但一般中學沒有；（7）中若用閃光照像技術則是一種好方案，但設備和技術都達不到要求，若用平拋運動的研究方法誤差較大；（8）中θ和v0的測量難度較大；（9）中相對而言較切合中學實際；（10）中需測定的物理量多且很難采取絕熱措施；（11）中學階段不易測定荷質比；（12）只是一個思想實驗，無法付諸實踐，但可估算，代入數據得g＝9．857m／s2，與標準值9．81m／s2只相差4．8．綜上所述，中學階段通常采用單擺法測定重力加速度．
3．依據方案，選定器材 實驗方案選定之后，考慮該方案需要哪些裝置，被測量與哪些物理量有直接的定量關系，這些物理量分別需用什么儀器來測定，從而確定整個實驗需要哪些器材．
在“用單擺測定重力加速度”的實驗中，是利用單擺裝置來進行實驗的，故需鐵架臺、細線和擺球等來組裝單擺．重力加速度可表示為g＝4π2l／T2，周期需用秒表測定；擺
長l是從懸點到擺球中心的距離，因此需用米尺和游標卡尺分別測定擺線長度l和擺球直徑d．從實驗原理表達式可以看出，實驗與擺球質量無關，故毋需使用天平．當然，從實驗方便性和精確性角度考慮，還需對所選器材作進一步要求，以期把系統誤差降到最?。缟鲜銎鞑闹校瑪[線的伸縮性和質量應較小，擺球的質量應較大．擺線伸縮性大，其長度會隨拉力變化而變化；擺球與擺線質量相差越小，系統（擺線和擺球）質心偏離擺球中心越遠，誤差就越大．為了便于觀察，擺球振動的路徑宜長，但又要確保單擺做簡諧振動，故擺線宜長些，常取1米左右．
4．擬定步驟，合理有序實驗之前，要做到心中有數：如何組裝器材，哪些量先測，哪些量后測，應從正確操作和提高效率的角度擬定一個合理而有序的實驗步驟．對一些可直接測量的物理量，可先行測量；對需通過實驗裝置才能測定的物理量，須先組裝器材，再進行實驗、觀察和測量．
在“利用單擺測定重力加速度”的實驗中．原理表達式g＝4π2l／T2中的l和T分別為單擺的擺長和單擺做簡諧振動的周期．因此應先組裝單擺，再測定擺長，最后讓單擺做簡諧振動，測定周期T．根據所測數據計算出重力加速度g的值．至于過程細節不再贅述．
5．數據處理，誤差分析高考對此要求不高，但常用的數據處理和誤差分析的方法還是應該掌握，在設計實驗時也應予考慮．
三、建議我們不能說全國高考對中學教學起一種指揮棒的作用，但也無法低估高考對中學教學的導向作用，正確認識并充分利用這種導向作用，對改善中學教學現狀是大有裨益的．因此在高考命題上做點文章，使試題內涵精些，外延寬些，少些“是什么”，多些“怎么樣”，思想自然活躍，花樣自然增多．以1996年全國高考第15題為例，若把問題改為：“根據以上數據，能否驗證機械能守恒定律？試用必要的文字和簡明的算式闡明你的觀點．”這樣一改，同樣可考查即時速度、ΔEP和ΔEK的計算，但為學生提供的可能性增多了．為什么非得從“第一個點”開始考慮呢？見微知著，我們完全可以通過證明ΔEP（BC）與ΔEK（BC）相等來驗證機械能守恒定律，至少可說明BC過程機械能守恒．
總而言之，要改善中學物理教學現狀，培養思想活躍、有創新精神和創造能力的跨世紀人才，即需中學教育工作者的切實努力，也需全國高考的積極正確導向．
一、前言
近幾年來,隨著建構主義理論的不斷發展,高校課程的教學理論及內容的不斷改革,同樣也對高校物理實驗教學產生了深遠的影響,高校物理實驗已日益受到高校師生的重視。尤其是建構主義理論的發展,大大推動了國內外高校教學的模式與方法及教學內容的根本性變革,對高校物理實驗教學產生了巨大的影響。而各大高等院校也都逐步開始重視高校物理實驗的教學質量,并且不斷地加大了對高校物理實驗方面的資金投入,以適應時代的要求。
二、建構主義理論的涵義與內容
建構主義是20世紀學習理論中行為主義進一步發展而形成的理論,同時也是當代教育心理學的一次重大革命與突破。該理論的提出給教學領域帶來了學習觀和教學觀的根本性變革。在建構主義理論中明確提出,學習的過程是學生積極主動地建構認知的過程,教師在整個教學過程中必須以學生為中心。建構主義理論指出學習并不是被動地對新知識的記憶和吸收,而應當是學習者根據已有的經驗以及知識結構對新的問題與知識進行的主動建構。學習是具有自主性、情境性和社會性的活動,在學習的過程中要以問題作為切入點,積極獨立地進行探索與發現,并且在相互協商與討論中獲取知識。因此,我們必須將被動接受的學習者變為知識意義的主動建構者,將灌輸知識的教師變為知識意義的建構幫助者與促進者。在高校物理實驗的教學過程中,我們不僅僅要把教材作為教師傳授的內容,還應當把它作為學習者意義建構的對象,利用原有的知識結構對新知識進行理解,并且通過自主學習,賦予新知識新的意義,在順應新知識的同時,對原有認知結構進行進一步的改造與重組,從而實現知識意義的主動建構。
三、基于建構主義理論的高校物理實驗課程的作用
在理工科高校中,高校物理實驗是一門必修的公共基礎課,同時也是培養高校學生系統實驗方法及實驗技能的主要途徑。而高校物理本身就是一門建立在實驗基礎上的學科,與傳統的課堂理論教學相比,基于建構主義理論的高校物理實驗教學可以更好地培養學生的創新能力、動手能力,以及解決分析問題的能力,更加有利于培養學生的科學素質。通過基于建構主義理論的高校物理實驗的學習,不僅能幫助學生形成正確的物理概念,在加深對物理概念與規律的理解的同時,還能夠加強學生理論與實踐相結合的意識,讓他們將所學的知識運用到實踐中去,同時鍛煉他們動腦與動手的能力,以及發現問題與解決問題的能力。
四、建構主義理論對高校物理實驗的指導作用
實驗教學的過程包括五大部分:創設情境、提高問題,自主學習、實驗探索,協作學習、討論交流,教師講評,學生反思、創新等。要想對高校物理實驗實現教學難點的突破,我們必須要按照建構主義的指導去做,將學生由被動接受變為主動學習,并且成為認知學習過程的主體。在基于建構主義理論的教學模式的指導下,我們應當做到以下幾點措施,以提高高校物理實驗教學的教學效率。
(一)創設一定的情境,提出問題
教師可以利用實驗器材和多媒體教學系統以及實驗網站,為學生創設一定的物理情境,讓學生身臨其境,從而激發學生學習與研究的興趣,讓學生帶著問題去研究與實驗,并且在實驗過程中發現問題;還可以進行小組討論,讓學生在交流的過程中解決問題。
(二)將高校物理教學生活化
物理是一門來源于生活,而又服務于生活或生產的學科,物理所涉及到的知識大多可以在生活中找到直觀的現象。因此,教師在物理實驗的教學過程中,應當將物理教學生活化,盡可能地將學生身邊熟悉的事物作為教學素材,使學生能夠從自己的生活經歷和觀察中認識到物理現象和物理規律,讓學生悉心觀察、發現問題,引起學生的情感共鳴,從而激發學生學習物理的興趣。學生在充滿困惑和矛盾的好奇心理下,會主動尋求問題的解決方法,進而提高其自主學習能力,并利用所學的物理知識去解決這些問題,在逐步培養自身的創新與實踐能力的同時,進一步探究物理知識和規律。
(三)讓學生在實驗探索中自主學習
在進行物理實驗的過程中,教師要先讓學生對實驗背景、實驗原理、實驗操作過程及注意事項等內容有一個大體的了解。接著教師可以演示實驗,使學生對實驗有初步的感性認識,引發學生對問題的思考,進而激發他們對實驗內容的興趣。最后讓學生在已有知識的基礎上,進行實驗操作,進行自主探索與發現,讓學生在實驗探索中自主學習,同時培養他們的科學探索精神。
(四)加強學生間的協作學習以及討論交流
在實驗過程中,教師應當提倡學生對實驗過程中出現的疑點以及難點進行小組討論交流。在學生協作學習的過程中,教師可以進行適當的引導和控制,讓學生在相互交流的過程中共同學習。最后,教師要將沒有解決的疑點難點提出來,讓全班學生進行討論解決。
五、結束語
綜上所述,物理實驗在高校物理教學中發揮著重要的指導意義,但是,在實際的教學環節中,這一課程常常會被忽視,沒有真正發揮實驗教學的作用。因此,在高校物理實驗教學的實際過程中,一定要以問題為切入點,運用現代教育技術,大力鼓勵學生獨立探索,運用建構主義理論設計實驗課程,多鍛煉學生的獨立操作能力,積極改革高校物理的實驗教學,拓展物理的知識面,選用建構主義的教學模式,加強師生之間的溝通和交流,培養學生的創新意識,進而有效提高高校生的獨立實踐能力和創新能力,以促進學生的全面發展。
針對應試教育情況下高中物理實驗教學的現狀，本文提出改變物理實驗教學現狀的策略，應以改變高考物理實驗考試方式為突破口，以營造物理實驗教學的氛圍為重點，以推行“物理課專用教室”為目標。
論文關鍵詞：物理,實驗教學,現狀,策略
物理學是一門以實驗為基礎的自然科學?；仡櫸锢韺W產生和發展的過程，無論是經典物理學的建立和發展，還是現代物理學的進展都與物理實驗息息相關。加強實驗教學，開發學生的探究能力和創造能力，在加強素質教育的今天，顯得尤為突出，更加重要。然而，在現今物理教學中，由于受“應試教育”及其它因素的影響，實驗教學嚴重偏離了正常軌道，影響著物理教學健康發展。
1.高中物理實驗教學的現狀
1.1.黑板上的實驗。將學生的分組實驗整個過程完全在黑板上講解，更有甚者直接用教科書講解，然后教師歸納出要點，讓學生死記硬背，并選取大量的相應實驗練習題進行強化訓練。因此出現了"做實驗不如講實驗"，"講實驗不如背實驗"的荒謬作法，使實驗教學在“應試”的泥潭里越陷越深。
1.2.大屏幕上的實驗?？萍嫉娘w速發展，多媒體進入課堂，使得部分教師過分追求、迷戀多媒體模擬物理實驗，有的教師直接用物理實驗教學課堂實錄光盤或從網上下載的物理實驗教學課件進行的實驗教學，還美其名曰現代化教學手段運用。學生僅僅成為大屏幕上實驗的觀看者，只能感受到課件的神奇畫面，忽略了實驗的實際操作的本質。
1.3.教師代替學生實驗。為了省時省力，將大綱要求的必做學生實驗改成課堂演示實驗。教師從學生分組實驗儀器中拿出一套儀器在課堂上演示，用演示實驗代替分組實驗，教師的操作代替了學生的操作。本來是全體學生都要動手參與其中的實驗活動，變成了教師一個人的獨角戲。教師雖然可以順利而完美將實驗過程展示給學生，但喪失了學生親自體驗實驗操作過程的機會。
2.物理實驗教學現狀的根源分析
2.1.高考實驗題的引導作用。高考物理實驗考題畢竟是通過解答試卷，即筆試完成，盡管題型千變萬化，萬變不離其宗，內容也始終離不開大綱規定的、教科書上的范圍。教師通過黑板上講實驗、學生背實驗，再通過大量的實驗題反復鞏固訓練，基本上可以達到高考應試知識水平要求。
2.2.對物理實驗的不可替代性認識不足。
實驗教學不僅有助學生形成正確的概念，加深對規律的理解，增強分析、解決問題的能力，而且能直接培養學生用實驗驗證和探索規律的能力，是其它任何手段不能替代的。
2.2.1.教師的功利思想。準備一個學生分組實驗，教師需要事先熟悉實驗器材、實驗過程等，需要花費比平時講課一倍或兩倍以上的時間和精力。一般學校，把上實驗課和一般課等同看待，不多計工作量。另外，實驗課主要是學生活動，教師在組織教學上還要比平時上課更多的操心費力。
2.2.2.學校的漠然置之。對教師不組織學生實驗的現象，學校方面往往是視而不見，置若罔聞。一是不做學生實驗，不用配備更多的實驗室，省資源；二是免得購進足夠的實驗儀器，省資金；最主要的是為應對高考，教師講實驗、學生用筆做“試題實驗”不影響高考升學率。
3.改變物理實驗教學現狀的有效策略
3.1.改變高考物理實驗的考試方式。
將高考物理實驗的考試方式由單一的筆試變為筆試+操作技能，也就是把考實驗理論和考實驗操作結合起來?？荚嚦煽冇衫碚摽荚嚦煽兒筒僮骺荚嚦煽儍刹糠纸M成，二者的比例可為4∶6。操作考試是根據教學大綱的要求把實驗操作能力要達到的教學目標加以分解，并按實驗內容難易程度將考試分解為考基礎性實驗和綜合性實驗?；A性實驗一般以大綱中規定必做的實驗為主；綜合性實驗考試是將不同的實驗進行組合，綜合解決較復雜的問題，要求學生利用本實驗手段去解決新的問題。實驗操作技能考試（考核）的方式可以仿照各省市中考招生物理實驗操作技能考試（考核）的模式，由省或市教育行政部門統一組織，在高考兩個月前實施。由于實驗操作技能考試專業性很強，需要制定詳細的評分標準和事先培訓物理教師等組成的專業監考測試人員。為了防止考試作弊，可以在省內各市之間交換專業監考測試人員。
采用改變高考物理實驗考試方式的方法雖然能一錘子定音，快捷有效，但操作方法很難，操作過程復雜。
3.2.營造物理實驗教學的氛圍。
3.2.1.教育行政部門每年要對基層學校實驗教學情況進行一次專項檢查，或者可以作為年度教學專項檢查中一項重要內容進行督導檢查。
3.2.2.定期開展學生實驗操作技能比賽，對獲獎者進行表彰，對指導教師也要予以一定的獎勵。
3.2.3.加強物理教師實驗操作技能專題培訓。雖然物理教師已經具備一定的實驗教學理論和技能，但隨著社會的發展、科技的進步，實驗方法和實驗技術不斷更新，必然要求不斷提高教師的實驗技能和專業水平。要求物理教師必須達到要求的實驗操作技能標準，持證上崗，不達標者不能再擔任物理課。
3.2.4.每節實驗課工作量考核計分系數要大于平時上課的系數。比如，平時物理課系數為1.0，那么物理實驗課的系數可為1.5.
3.2.5.定期舉行物理實驗教學公開課比賽和教師實驗操作技能比賽，對獲獎教師進行表彰，納入年度考核計分。
大力營造物理實驗教學氛圍的方法，是漸進式的，方法簡單，便于操作，但需要漫長的時間過程。
3.3.推行“物理課專用教室”。
物理學是一門實驗科學，學習物理知識需要從實驗探究入手。所以，要能所有的物理課都在實驗室里上課，即上物理課的教室就是實驗室，實驗室就是教室，教師邊講課邊實驗，邊實驗邊講課，學生邊學習邊實驗，邊實驗邊學習，這樣的學習環境，不僅使學生學習到了物理知識，同時也培養了操作技能和創造能力。
實施“物理課專用教室”的方法是最理想的方法，但需要足夠數量的實驗室和配備足夠數量的實驗儀器。
綜上所述，只有各方面形成共識，齊心協力，把物理教學真正移到以實驗為基礎上來，物理實驗教學的現狀才能得到改變。
以往的教學比較注重的是實驗前的準備和實驗中的操作，而忽視了實驗后的反思和總結。教學中引導學生進行反思，對進一步理解實驗、深化實驗、完善實驗起者重要的作用。通過反思可總結實驗規律，優化實驗方案，創新實驗設計，揭示實驗本質，增強實驗效果。那么，物理實驗之后應反思些什么呢？
1、反思實驗原理
圍繞實驗原理進行反思，可變通實驗原理公式，使實驗方案更為簡潔，實驗結果更為準確。例如，“測量滑輪組機械效率”實驗原理公式是η＝Gh/Fs，需用彈簧測力計測出重物的重力G，繩子自由端的拉力F，用刻度尺測出重物提升的高度h，繩子末端移動的距離s。若反思一下實驗原理公式可變通為：η= Gh/Fs=Gh/Fnh=G/nF 此時可只需用彈簧測力計測出重物的重力G，繩子自由端的拉力F，觀察承擔物重的繩子的段數，即可方便地測出滑輪組的機械效率。
2、反思實驗方法
引導學生思維求異，尋求多種實驗方案，然后對實驗方法進行反思，找出其特點和不足，從而優化實驗方案，選取最佳策略。例如“測鹽水密度”實驗時，學生可探求以下多種方法。方法一：⑴ 用天平稱出空燒杯的質量m1 ⑵ 燒杯內倒入鹽水稱出總質量m2 ⑶ 把燒杯內的鹽水全部倒入量筒中，讀出鹽水的體積v ⑷計算：ρ=（m2－m1）/v；方法二：⑴用天平測出燒杯和鹽水的總質量m1 ⑵把燒杯內的水全部倒入量筒內讀出鹽水的體積v ⑶用天平稱出空燒杯的質量m2 ⑷計算：ρ=（m1－m2）/v；方法三：⑴用天平稱出空量筒的質量m1 ⑵量筒內倒入適量的鹽水，讀出鹽水的體積v ⑶用天平稱出量筒和鹽水的總質量m2 ⑷計算：ρ=（m2－m1）/v；方法四：⑴用天平測出燒杯和鹽水的總質量m1 ⑵把燒杯內的鹽水倒入量筒中一部分，讀出鹽水的體積v ⑶用天平稱出燒杯和剩余鹽水的質量m2 ⑷計算：ρ=（m1－m2）/v 引導學生對以上四種方法進行反思，方法一中，燒杯內鹽水倒入量筒時，燒杯壁上沾有鹽水，使測出的鹽水的體積變小，密度變大；方法二中，燒杯內鹽水倒入量筒后，燒杯內壁沾有鹽水，用天平稱得空燒杯的質量變大 ，算出鹽水的質量變小。從而使所求鹽水的密度變??；方法三中，由于量筒高，放在天平上稱量易發生傾斜、歪倒，容易損壞儀器，不便于操作；方法四棄掉了以上三種方法弊端，使測量簡潔而又準確，確為最佳策略。
3、反思實驗現象
針對學生實驗過程中觀察到的現象，進行深入地反思，可加深對物理規律的理解，增強學生分析判斷能力。例如“組成串、并聯電路”實驗中，兩燈泡串聯時發現一只燈泡亮，另一只燈泡暗，學生提出疑問：“串聯電路中各處的電流相等，兩燈泡會同樣亮，怎么會一只亮一只暗呢？”為此，引導學生進行反思，決定燈泡亮暗的是燈泡的實際功率。根據P=I2R，串聯電路中電流相等，功率的大小取決于燈泡電阻的大小。一亮一暗是因為兩只燈泡的電阻不同，亮的燈泡電阻大，暗的燈泡電阻小。如果其中一個燈泡電阻很小，實際功率很小，達不到亮的程度，則出現一亮一滅的現象。通過對上述現象的反思，使學生加深了對決定燈泡亮暗的是實際功率，而不單是電流或電阻大小的理解。
4、反思實驗規律
讓學生在實驗操作的基礎上，觀察實驗現象，分析產生實驗現象的原因，深入反思實驗條件和實驗現象的變化，總結實驗規律，加深對知識的理解和應用。例如在研究“凸透鏡成像”的實驗中，把蠟燭放在2倍焦距以外，觀察到“倒立縮小的實像”，把蠟燭放在1倍焦距和2倍焦距之間，觀察到“倒立放大的實像”，把蠟燭放在焦點以內，觀察到“正立放大的虛像”。根據上述實驗現象引導學生反思，可總結出以下規律：⑴物體由2倍焦距向焦點移動過程中，像逐漸變大。⑵物距小，像距大，像變大。反之亦成立⑶ 2倍焦距是成放大與縮小像的轉折點，1倍焦距是成實像與虛像、正立與倒立的分界點。以上規律化的知識，學生印象深刻，為知識的遷移和靈活運用打下了良好的基礎。
5、反思實驗異同點
對多個實驗，可進行聯系與比較，反思實驗異同點，更易使學生掌握實驗的本質，理解實驗規律，鞏固知識與技能。例如做過“伏安法測電阻”，“伏安法測電功率” 實驗后，提出以下問題引導學生反思：⑴兩實驗根據的原理各是什么？⑵兩實驗的電路圖是怎樣的？⑶兩實驗共同用到的實驗儀器有哪些？⑷兩實驗需要測量的相同物理量是什么？通過以上問題，鼓勵學生大膽質疑，發表見解，展開討論，分析對比尋找異同點，有效地培養學生思維的深刻性和批判性。
6、反思實驗注意事項
每一個實驗都有其操作的注意事項，引導學生圍繞實驗注意事項進行反思，認清錯誤操作的危害，從而規范學生的實驗操作，為順利完成實驗奠定了良好的基礎。例如“用電流表測電流”實驗中，注意事項為：正負接線柱接法要正確，電流表串聯在電路中。讓學生反思：若正負接線柱接反了會產生什么后果？若電流表并聯在燈泡的兩端，會造成什么后果？
總上所述，在學生實驗時，積極引導學生進行全方位、多角度反思，對深化實驗，完善實驗，拓展實驗，活化實驗，形成實驗操作的技能與技巧有著重要的作用。教學中，教師注重引導對物理實驗的發思和總結，不斷創新實驗教學，努力提高物理實驗教學質量。
物理是一門以實驗為基礎的學科。學生通過實驗認識物理現象、理解物理概念、驗證物理公式定律、培養觀察能力和動手實踐能力。開放式物理實驗教學是以學生為主體,以教師為主導的互動教學,對培養學生自主探究能力,合作意識,促進學生物理創新思維的形成具有重大意義。農村初中物理教學因為受學校實驗儀器設備、學校師資力量、學生動手實踐能力等方面影響,在現實教學中存在諸多問題。例如,一些邊遠山區的實驗儀器設備不能滿足學生實驗教學要求,教師為提高學生的考試成績,往往進行“紙上談兵”式的實驗教學,讓學生背實驗,這種教學不利于學生動手實踐能力和物理科學素養的提升。針對農村初中實驗教學的現狀,下面結合案例對農村初中開放式物理實驗教學進行分析探討。
一、教學背景
農村初中物理教學與城市學校相比存在以下差異。
1.儀器設備不足
由于農村經濟條件與城市的差異,部分農村學校實驗儀器設備陳舊、數量不足,不能滿足新課改后的物理實驗教學對學生實驗的要求。
2.教師重視不足
由于長期受應試教育影響,部分農村學校教師,對物理實驗重視不夠,有的教師為了應對考試,采取教師“做”實驗,學生“背”實驗的教學模式。學生通過背記住實驗儀器、步驟、實驗結論,雖然一樣能考出好成就,但是這樣的教學只能培養出高分低能的學生,根本沒有發揮出物理實驗的應有作用。
3.學生差異較大
與城市學生相比,農村學生動手能力相對較差,且知識面窄。這就給物理實驗教學增加了難度。教師要尊重學生的差異,并通過引導,讓學生大膽實踐,如通過增加家庭實驗、社會實踐活動,培養學生的物理實驗能力和科學素養。
二、教學特點
開放式物理實驗教學是對傳統實驗教學模式的創新性突破。開放式物理實驗教學,是對素質教育的一種大膽探索,其教學目標是培養具有創新意識和能力的研究型人才,這種教學方式是建立在學生主動探索基礎上
的,鼓勵學生合作學習、自主學習,在填鴨式的應試教育模式下,課堂是教學的唯一場所,實驗室是上實驗課的唯一去處,教師設定的實驗程序也是依據教材高設定的,忽略了學生的發散思維,創新思維的培養。
開放式實驗教學過程中,學生學習的主體性得到了充分發揮,能有效培養學生的創新精神和實踐能力。
三、教學策略
1.營造開放環境
開放式實驗教學,首先要營造開放的教學氛圍,教師應尊重學生的主體作用,讓學生發揮自主潛能,在實驗教學中大膽設想、大膽實踐。避免教師“照本宣科”,學生“依樣畫葫蘆”的實驗教學模式。在教學中,教師可通過問題引導學生自主學習、合作探究,讓學生在開放的氛圍中學習,這樣可以提高實驗教學質量。
2.自制儀器教具
自制儀器設備,一方面能充分發揮學生的創造性,激發學生學習物理的興趣,另一方面也能解決農村初中物理教學儀器設備不足的問題。例如,在學習了連通器原理之后,可要求學生用廢舊的飲料瓶、輸液器制作連通器;學習了杠桿原理后,讓學生自己動手制作天平、桿秤、大力鉗、蹺蹺板等。
3.創設生活情境
物理來源于生活,同時又應用于生活。在開放式實驗教學中,通過生活情境的創設,能豐富實驗教學內容,有效幫助學生理解物理現象。例如,在進行水的三態變化教學中,我以冰糕“出汗”、冰糕熔化進行演示實驗,并向學生提出“夏天的冰糕為什么‘出汗’”、“冬天的井水、泉水為什么‘冒熱氣’”、“為什么冬天戴眼鏡進屋時,眼鏡片上會出現水汽”等問題。這些問題來源于生活,能有效幫助學生理解相關的物理知識,從而激發學生學習物理的興趣。
4.神奇魔術實驗
物理實驗中充滿神奇,通過設計小魔術能引發學生的好奇心,從而調動學生自主學習的積極性,使學生全身心地融入課堂。例如,在講氣體的壓強時,可設計“會吃雞蛋的瓶子”的小實驗。
實驗材料:剛煮熟的雞蛋、一個塑料瓶、一壺熱水。
實驗步驟:
(1)首先在細口塑料瓶(耐高溫)中到入開水;
(2)將剛煮熟的雞蛋剝去殼;
(3)把塑料瓶中的熱水倒掉;
(4)將雞蛋放在細口瓶的瓶口上。
實驗現象:雞蛋被吸入瓶中。
實驗結束后,學生充滿好奇。為什么雞蛋能鉆進細口瓶中?是誰給它神奇的力量?為了給學生揭開這種現象的神秘面紗,可不失時機地導入《空氣的壓強》。因為一個小小的魔術,讓課堂變得妙趣橫生。為了進一步激發學生的好奇心,可結合生活實際,讓學生尋找生活中的壓強問題,為此將全班學生分成若干個小組,各小組展開競賽,讓學生利用所學知識自行設計小實驗。通過課堂小魔術導入,及課后開放性實驗設計,實驗教學收到很好的效果。
5.設計家庭實驗
開放式實驗教學,打破了傳統的物理實驗教學模式,并將實驗教學延伸到生活實踐中。初中物理新課程增加了課后實驗,讓學生在生活中發現物理問題,尋找實驗材料,自行設計物理實驗。例如,在學習了光的折射與散射后,可安排學生課后自行設計實驗,驗證光的色散。同學們各顯其能,充分利用生活中的實驗材料,有的學生利用碎玻璃條黏結自制三棱鏡,利用三棱鏡進行光的散射實驗;而有的學生利用一盆水、一面鏡子,將光的折射與散射結合起來,讓太陽光照到鏡子上,然后將鏡子反射的光照射到水盆中,水盆中的水再將鏡子的折射光反射到墻上,發現墻上出現彩虹一樣的顏色。因為家庭實驗簡單易行,不受實驗材料、實驗空間、時間的限制,隨時都可以做。家庭小實驗是一種完全自主開放的實驗,能充分發揮學生的學習潛能,提高學生學習的有效性。
6.組織社會實踐
社會是開放的大課堂,生活中的物理現象無處不在,教師可通過組織學生進行社會實踐活動,豐富學生生活,激發學生學習興趣,提高學生的社會實踐能力。一些邊遠山區,學生家中沒有空調、沒有冰箱,但他們利用自己的智慧,一樣能享受到夏日的清涼。如利用周末時間組織學生去農家小院,體驗夏日清涼。院中一個壓水井,學生可以體驗剛從井中提取的水特別涼。我們走進地窖,一股涼風從地下襲來,明顯感覺到地窖的溫度比外面低十多度。有的學生提出了問題:“為什么井水和地窖都是冬暖夏涼?”經過一番辯論后,學生認識到“冬暖夏涼”是我們自身對氣溫變化的感知。農民朋友向我們講,其實井水的溫度和地窖的溫度,在冬天和夏天的溫度基本是一致的,只是因為和外部溫度差距太大,我們才感覺到“冬暖夏涼”。農民把地窖當成天然的冰箱,把蔬菜水果放在地窖中保鮮。通過生活實踐活動,學生在開放的環境中,輕松學習物理知識,提高了學習物理的興趣。
四、結束語
開放式教學促進師生關系的和諧,提高了教師教學能力,讓學生在開放的物理實驗中找到了學習的樂趣,也解決了農村學校實驗教學儀器不足的問題,培養了學生的動手能力、激發了學生的創造性思維。
隨著經濟的發展，科技的日新月異，知識在社會生活和社會發展中的含量越來越高，而以知識為基礎的知識經濟越 來越受到世人矚目。決定個人命運的主要因素，也已不再是掌握知識的多少，而在于更新知識創造知識的能力的大小 。創新教育是以培養創新精神和能力為基本價值取向的教育，它能夠使學習者通過對已有知識的學習，了解前人是怎樣解決具體問題的，從而模擬前人解決問題的思考方式，在現有的基礎上積累經驗，拓展視野，孕育創新。也就是說創新教育要求學生學習的是解決問題的方式方法，而不僅僅是知識的本身。因此，創新教育不應只是一個時髦而響亮的口號，而應落在工作的實處。
創新是事物發展過程中量的積累，是量變過程。同時創新又是創造，是事物的突變，是一個全新事物和方法，是事物發展過程中的質變。物理的實驗教學能夠很好的體現這一質變過程。我們下面就在初中物理實驗教學中來探索創新教育的具體實施。
一、更新實驗教學的思路
創新不是憑空的胡編亂造，而是通過對客觀事物的觀察、分析、總結，在客觀事實的基礎上來得到前人沒有得到的結果結論，或者是用前人的正確結論創建新的領域。如果把創新等同于建造空中樓閣，那是對創新的一個歪曲，是非常容易誤入唯心主義的泥潭的。
物理就是以實驗為基礎的學科，也就是物理的定義、定理、規律、定律都建立在大量的實驗和實踐活動中，那么我們所說的實驗也就不僅僅局限于現行初中物理教科書中所安排的十九個學生分組實驗，兩百一十一個演示實驗和若干課外小實驗。我們的實驗教學可以在課上，也可以在課下；可以使用實驗室所配備的器材，也可以自備自制教具，甚至可以使用我們日常生活中的現有物品，經常用學生身邊的物品做實驗，如用鉛筆和小刀做壓強實驗，用雪碧瓶做液體壓強與深度關系的實驗，用汽水瓶做大氣壓實驗用眼藥瓶做物體的浮沉實驗，用水和玻璃做光的色散實驗等，這些器材學生更熟悉，更有利于使學生明白物理就在身邊，物理與生活聯系非常緊密。而且通過這些課本上沒有出現的器材啟發學生的創新能力：大家一起來想一想，還可以用什么來說明我們要知道的內容?；蛘?，這種類似的方法我們可以用來解決其他什么問題，等等。調動學生剛剛起步的創新的意識和創新的精神。
總之，我們不是為做實驗而做實驗，我們做實驗是學習這種研究事物內在聯系，研究問題的方法。
二、實驗教學方法的改革
1、觀察是創新的前提
觀察是實驗的第一步，也是創新的前提。沒有對客觀事物的認識是談不到創新的。我們在實驗教學中首先應該使學生知道：所謂觀察就是要有目的地辨明觀察對象的主要特征，注意發現引起變化的條件和原因，其次,要使學生了解觀察是要經過一定的努力，克服一定的困難，才能發現問題，才能得到對事物的正確認識和正確的結論。
需要指出的是：在教學中應該讓學生知道，觀察事物是科學方法中提取大量事實的第一步，也是我們要進行任何創造和超越的第一步，我們所需要的不僅僅是大家觀察到的結果，更重要的是觀察這個活動的本身，觀察在生活中無處不在。比如觀察水的沸騰實驗中要求學生注意觀察在給水加熱的過程中，能看到什么?在此基礎上引導同學討論觀察的方法和應注意的問題。可以提示看到的不同的現象是由不同的原因引起的，但是具體到是哪些原因，應該由學生通過多次的實驗得出一定的結論，而不是老師在黑板上把各種條件羅列出，再提供給學生實驗。那樣做實際限制了學生的思維，是不利于學生形成創新思維的。
2、實驗，在學習中創新。
人們的許多物理知識是通過觀察和實驗認真地加以思索和總結得到的。如對于彩虹，自然界在特定雨天后才能看到，平時看不到。在序言中教學中用三棱鏡做光的色散實驗讓彩虹出現在教室里, 使學生感到新奇，通過這段教學師生共同討論，形成共識，知道什么是實驗。實驗就是在人工控制條件下使物理現象重復出現供人們觀察的工作。通過實驗，能夠對物理事實獲得具體的明確的認識，有助于理解物理概念和規律。那么在這里學習的就不是色散的知識，更重要的學習了這種探索事實根本的方法——實驗。
實驗中要有實事求是的科學態度。教育學生每做一個實驗應該：了解實驗目的，正確使用儀器，作必要的記錄，得出相應的結論整理好實驗器材。根據實驗觀察到的現象和結果得出結論，做出正確的實驗報告。向學生適當介紹一些物理學大師所做的物理實驗以及所取得的成績，而在以后的學習中能夠運用這些方法來探索知識。
3、重視方法的總結，動手動腦
科學方法提出這樣幾個步驟：收集大量資料，證據；總結分析；得出結論；提出意見和建議。實驗做完了，結果出來了，我們的實驗是不是就結束了？沒有。應用才是我們的最終目的，這也完全符合唯物主義方法論中關于從實踐到理論再由理論到實踐的辨證原則。
當學生做了基本實驗后，教師應當對學生實驗提出較高層次的要求－－做驗證性的和設計性的實驗。比如在做完測平均速度的實驗后應該總結實驗時所采用的物理方法：控制變量的方法，這種方法在物理的實驗中是最常用的，是應該掌握的。這樣在學完密度知識后根據實驗室所能提供的器材可以要求學生解決如何測金屬塊的密度問題，學生可以根據控制變量的方法提出設計方案，也可以提出一些具體問題，自己設計實驗方法進行實驗。這不僅對前面知識的應用，也是一種對物理方法的使用。
運用現有的知識內容推論后面的學習內容是一種物理研究的思路，更是學生應該掌握的物理方法之一。在這個研究的過程中也更容易有新的突破。在做固體融化的實驗過程中（直接加熱），開始的實驗結論和課本上總是不一致，學生甚至考慮了推翻課本的大膽想法。在引導學生考慮小學學習的熱平衡的知識后，就有學生考慮是不是加熱不均勻的問題，通過討論，最終使用了水浴的方法來解決了問題，結論與課本基本一致。這就是運用來探討新知識新方法，在探討中學生也品嘗到了成功的喜悅。
三、實驗教學評價中的新意識
教師對教學目標的完成情況進行評估，為制訂下一個目標做準備，這是一個學科目標的結束。如果說學生 已經掌握了知識的重點、難點，形成了相應的技能技巧，那么教師應該對學生學習過程進行總結，學生掌握了 什么，超越了什么？誰做得最好，由教師和學生總結這個的經驗，從而形成再創新能力，這個環節是必不可少的。
在以往的教學評價當中，往往是以學生的一次次考試的成績來評價每一個學生，在具有創新意識的 教育教學過程中，這個評價方法自然也應該有所改進，而實驗教學的評價似乎成了其中的重點。新的評價觀點不僅僅應該看到學生在操作實驗中的熟練程度、準確程度，更應該重視實驗中解決問題的能力。由于這種評價還在起步當中，在實際操作時就更應該努力避免死板缺乏創造力的觀點(文秘站:)，這也是我們努力的方向之一。
總之,創新教育能使學生學會學習,開發智力提高素質, 增加了鍛煉的機會,增強了適應社會發展的意識。而其在物理實驗教學中的具體實施，也會給我們培養大量的適應現代化社會需要的人材提供一個可行的方式方法。
搞好實驗教學是全面提高學生科學素養的重要途徑,也是利用和開發課程資源的表現。怎樣更好地開發和利用實驗資源呢?筆者結合自己實際教學略談三點,希望老師們提出意見。
一、挖掘實驗室資源,提高實驗器材的利用率
1.開放實驗室,增加學生實驗次數。
要充分地開發和利用實驗室的豐富課程資源,必須改變實驗室的封閉式管理狀態,通過建立開放性實驗室鼓勵學生主動利用實驗儀器進行各種探究活動。探究題目可來源于教材或課外習題,根據題目猜想假設、制定計劃、選擇器材、進行實驗、分析論證、評估交流,讓學生自由探究。這一活動對突破教學難點和提高學生探究能力大有裨益。
2.開發實驗器材,力爭做到一物多用。
如何能充分利用實驗室現有的實驗器材,讓實驗器材的性價比更高,這是新課改對實驗老師提出的新課題。在教育教學中,我們開動腦筋,不斷嘗試將實驗室里的器材加以組合或開發,可以讓一個器材完成更多的實驗探究。比如:試管,我們可以充分發揮試管在教育教學中的作用,利用試管探究音調問題。用嘴對著空試管吹,讓其發聲,再在試管中加一些水,再對著試管口吹氣,讓學生去體會聲音的不同,從而去感覺音調;在學氣壓強的時候,可以做“大小試管”的實驗(圖1),讓學生體會大氣壓強的存在。在學習浮力的時候,可以利用試管制作浮沉子(圖2)演示上浮、懸浮、下沉。還可以制作潛水艇模型演示潛水艇原理(圖3);再如:激光筆和平面鏡是用來探究光的反射規律的,我們還可以用它改變光傳播路徑的功能將桌面發生的微小形變加以放大(圖4),使學生看的更清楚。以上實例說明其實只要我們開動腦筋、多思考、充分利用實驗器材,開發更多的實驗,讓實驗器材可以發揮更大的作用。
二、挖掘生活資源,體會生活處處皆物理
1.用身體做實驗。
身體是學生自身的物理實驗資源,每個人都有且不受時間、地點的影響,隨時隨地可以進行。通過切身的體驗更能加深理解所學知識。例如:在研究聲音產生的條件時,可讓學生用手摸自己發聲時聲帶的振動;在學習杠桿的應用時,可讓學生用手拿字典,感受費力杠桿省距離;在研究摩擦力的時候,可讓學生兩手心相對,感受兩手滑動時摩擦力的存在。通過增加兩手的壓力,感受摩擦力的變化;學習做功改變物體內能時,可讓學生雙手互相搓一搓,體會溫度變化;學習氣體壓強與體積的關系時,讓學生吸氣和呼氣體會體積變化等等。實驗簡單,又加深印象,一舉兩得。
2.用生活、學習用品做實驗。
用日常器具做實驗,簡便、直觀、原理單一,有利于提高學生的實驗技能和創新意識。在實際教學中我力爭壇壇罐罐當儀器,拼拼湊湊做實驗。例如用生活用品做實驗:用飯盆研究聲音產生的原因;用尺做實驗說明弦樂器的音調與長度的關系;用塑料尺研究摩擦起電;用手表的鬧鐘功能研究材料的隔聲性能;用美術課用的顏料研究顏料的混合;用易拉罐研究小孔成像;用小鋼勺研究凸面鏡和凹面鏡的成像規律;用籃球、足球、乒乓、研究日食、月食;用玻璃水杯研究凸透鏡的會聚作用和慣性;近視眼鏡研究凹透鏡的成像;塑料尺觀察光的折射;音樂卡研究電路的組成等等。再如用學習用品做實驗:學習流體壓強與哪些因素有關時,可以讓學生拿兩張白紙做實驗;學習慣性時可以用小紙條和鋼筆帽做實驗;學習壓力作用效果時,可以用手抵住削尖的鉛筆兩端來感受面積不同效果不同;學習滑動摩擦和滾動摩擦時,可利用幾根鉛筆放在文具盒下面拉動文具盒體會相同條件下滾動摩擦小于滑動摩擦等等。
三、開展自制教具活動,培養師生創新能力
新課程標準對實驗、探究、實踐活動提出了更高、更新的要求。學校實驗器材配置雷同、整齊劃一,不利于教師個性化教學,同時學生的個性發展也受到了極大限制。所以我與學生,群策群力,大力開展自制教具活動。例如:在研究阿基米德原理的實驗中,需要用溢水杯來完成實驗,但由于實驗室溢水杯數量很少,分組實驗的可能性極小,這樣我動員學生自制溢水杯。學生找來易拉罐和氣嘴,做出很有實用價值的溢水杯,不但解決了難題而且提高學生動手能力。再如:在學習電磁繼電器時,課本上沒有安排什么相應實驗,學生分析和接受起來有一定的難度。為此我指導學生利用廢舊起輝器中的雙金屬片(受熱彎曲)、紅綠發光二極管、電磁繼電器、電源計了一個火災自動報警器來演示電磁繼電器電路的工作情況(電路圖如圖5)。制作完成后,把該裝置分別放在各班教室,讓學生們課下自己觀察、實驗,極大地激發學生的熱情,同時制作者也有一種成就感。這一舉措備受廣大學生的青睞。
有些課本上的實驗按課本上的裝置來操作很難完成,這樣我就和學生一起研究如何改進實驗裝置,設計出新的教具,順利完成實驗。如:“探究摩擦力大小與哪些因素有關”的實驗是初中物理教學中的重點實驗,該實驗絕大多數教師采取講實驗的方式進行教學,因為實驗過程中要求勻速拉動彈簧測力計,只有這樣物體在水平方向上才受平衡力,摩擦力才等于拉力,而實際操作中很難實現勻速拉動,成功的可能性非常小。
搞好實驗教學是全面提高學生科學素養的重要途徑,也是利用和開發課程資源的表現。怎樣更好地開發和利用實驗資源呢?筆者結合自己實際教學略談三點,希望老師們提出意見。
一、挖掘實驗室資源,提高實驗器材的利用率
1.開放實驗室,增加學生實驗次數。
要充分地開發和利用實驗室的豐富課程資源,必須改變實驗室的封閉式管理狀態,通過建立開放性實驗室鼓勵學生主動利用實驗儀器進行各種探究活動。探究題目可來源于教材或課外習題,根據題目猜想假設、制定計劃、選擇器材、進行實驗、分析論證、評估交流,讓學生自由探究。這一活動對突破教學難點和提高學生探究能力大有裨益。
2.開發實驗器材,力爭做到一物多用。
如何能充分利用實驗室現有的實驗器材,讓實驗器材的性價比更高,這是新課改對實驗老師提出的新課題。在教育教學中,我們開動腦筋,不斷嘗試將實驗室里的器材加以組合或開發,可以讓一個器材完成更多的實驗探究。比如:試管,我們可以充分發揮試管在教育教學中的作用,利用試管探究音調問題。用嘴對著空試管吹,讓其發聲,再在試管中加一些水,再對著試管口吹氣,讓學生去體會聲音的不同,從而去感覺音調;在學氣壓強的時候,可以做“大小試管”的實驗(圖1),讓學生體會大氣壓強的存在。在學習浮力的時候,可以利用試管制作浮沉子(圖2)演示上浮、懸浮、下沉。還可以制作潛水艇模型演示潛水艇原理(圖3);再如:激光筆和平面鏡是用來探究光的反射規律的,我們還可以用它改變光傳播路徑的功能將桌面發生的微小形變加以放大(圖4),使學生看的更清楚。以上實例說明其實只要我們開動腦筋、多思考、充分利用實驗器材,開發更多的實驗,讓實驗器材可以發揮更大的作用。
二、挖掘生活資源,體會生活處處皆物理
1.用身體做實驗。
身體是學生自身的物理實驗資源,每個人都有且不受時間、地點的影響,隨時隨地可以進行。通過切身的體驗更能加深理解所學知識。例如:在研究聲音產生的條件時,可讓學生用手摸自己發聲時聲帶的振動;在學習杠桿的應用時,可讓學生用手拿字典,感受費力杠桿省距離;在研究摩擦力的時候,可讓學生兩手心相對,感受兩手滑動時摩擦力的存在。通過增加兩手的壓力,感受摩擦力的變化;學習做功改變物體內能時,可讓學生雙手互相搓一搓,體會溫度變化;學習氣體壓強與體積的關系時,讓學生吸氣和呼氣體會體積變化等等。實驗簡單,又加深印象,一舉兩得。 2.用生活、學習用品做實驗。
用日常器具做實驗,簡便、直觀、原理單一,有利于提高學生的實驗技能和創新意識。在實際教學中我力爭壇壇罐罐當儀器,拼拼湊湊做實驗。例如用生活用品做實驗:用飯盆研究聲音產生的原因;用尺做實驗說明弦樂器的音調與長度的關系;用塑料尺研究摩擦起電;用手表的鬧鐘功能研究材料的隔聲性能;用美術課用的顏料研究顏料的混合;用易拉罐研究小孔成像;用小鋼勺研究凸面鏡和凹面鏡的成像規律;用籃球、足球、乒乓、研究日食、月食;用玻璃水杯研究凸透鏡的會聚作用和慣性;近視眼鏡研究凹透鏡的成像;塑料尺觀察光的折射;音樂卡研究電路的組成等等。再如用學習用品做實驗:學習流體壓強與哪些因素有關時,可以讓學生拿兩張白紙做實驗;學習慣性時可以用小紙條和鋼筆帽做實驗;學習壓力作用效果時,可以用手抵住削尖的鉛筆兩端來感受面積不同效果不同;學習滑動摩擦和滾動摩擦時,可利用幾根鉛筆放在文具盒下面拉動文具盒體會相同條件下滾動摩擦小于滑動摩擦等等。
三、開展自制教具活動,培養師生創新能力
新課程標準對實驗、探究、實踐活動提出了更高、更新的要求。學校實驗器材配置雷同、整齊劃一,不利于教師個性化教學,同時學生的個性發展也受到了極大限制。所以我與學生,群策群力,大力開展自制教具活動。例如:在研究阿基米德原理的實驗中,需要用溢水杯來完成實驗,但由于實驗室溢水杯數量很少,分組實驗的可能性極小,這樣我動員學生自制溢水杯。學生找來易拉罐和氣嘴,做出很有實用價值的溢水杯,不但解決了難題而且提高學生動手能力。再如:在學習電磁繼電器時,課本上沒有安排什么相應實驗,學生分析和接受起來有一定的難度。為此我指導學生利用廢舊起輝器中的雙金屬片(受熱彎曲)、紅綠發光二極管、電磁繼電器、電源計了一個火災自動報警器來演示電磁繼電器電路的工作情況(電路圖如圖5)。制作完成后,把該裝置分別放在各班教室,讓學生們課下自己觀察、實驗,極大地激發學生的熱情,同時制作者也有一種成就感。這一舉措備受廣大學生的青睞。
有些課本上的實驗按課本上的裝置來操作很難完成,這樣我就和學生一起研究如何改進實驗裝置,設計出新的教具,順利完成實驗。如:“探究摩擦力大小與哪些因素有關”的實驗是初中物理教學中的重點實驗,該實驗絕大多數教師采取講實驗的方式進行教學,因為實驗過程中要求勻速拉動彈簧測力計,只有這樣物體在水平方向上才受平衡力,摩擦力才等于拉力,而實際操作中很難實現勻速拉動,成功的可能性非常小。
物理是一門以實驗為基礎的學科,其理論規律都建立在實驗的基礎之上.有效開展實驗教學可以激發學生探索物理的興趣,加深學生對物理知識的理解.實際教學中,很多教師以演示類或驗證性實驗為主,局限了實驗教學的模式,不能充分調動學生學習的主體性,不能有效培養學生學習能力,教學效果并不顯著.本文從改變教學模式、加強學生實驗、引導實驗設計、開展課外活動等方面談在實驗教學中落實創新教育的一點體會.
一、改變教學模式,激活學生思維
演示性實驗和驗證性實驗一直是傳統實驗教學所固有的教學模式,實驗時,學生總是在教師一個口令一個動作的具體指導下完成實驗學習,致使實驗教學總是以教師為主,學生思維得到束縛,創新能力得不到有效培養.因此,教師應改變傳統的教學模式,增加探究性實驗,引導學生自主探究,提高教學效果.例如,教學中的“歐姆定律”:“探究電流與電壓、電阻的關系”時,教師可以讓學生分組討論:(1)猜想電流與電壓、電阻的關系是什么?(2)采用什么樣的實驗方法,為什么要用這樣的方法?我們學過的實驗還有哪些用此方法?(3)如何設計實驗方案:①實驗需要的器材?②如何設計實驗步驟?③如何設計表格記錄數據?④如何用圖像法分析數據并歸納得出實驗結論?老師要讓各組學生討論出每組的實驗方案并指出實驗要注意的問題是什么?指出各個器材在實驗中的用途,最后老師與學生共同探討出最好的實驗方案,對于每組同學的方案老師可以指導學生指出對方的不足或錯誤及如何改進.這樣的實驗課堂,既能發揮教師的主導作用,又能充分調動學生的主體地位;既可以打破傳統僵化的教學模式,用電流、電壓和電阻之間的奇妙關系來激發學生的求知欲,可以大大激活學生思維,為培養學生創新能力墊下良好的基礎.
二、加強學生動手操作,提高學生實驗能力
動手實驗是學生自主開展實驗學習的基礎,也是學生創新意識形成的基本過程,對提高實驗課教學效果,培養學生綜合素質有著積極的促進作用.因此,教師應注重培養學生獨立實驗的基本技能和能力,加強學生的動手練習,促使學生養成良好的實驗習慣,為培養學生實驗創新能力打下基礎.例如,教學“伏安法測電阻”實驗中,教師要先從小處入手,讓學生討論電路中電流表和電壓表的連接方法和使用特征,引導學生通過歐姆定律的估算法,確保實驗時選擇合適的量程,并讓學生對比歐姆定律的實驗電路圖找出兩實驗的異同點.促使學生掌握基本的實驗能力.這樣學生在學習和探索電學實驗時就可以在一定程度上拋開課本,不必完全按照課本所要求的實驗方法來動手操作,對促使學生進行實驗創新有一定的益處.通過這種方法,既可以幫助學生深化實驗原理,掌握電學方面的物理知識,又可以通過促使學生在動手動腦中學會觀察和思考,提高學生分析問題和解決實驗問題的能力,繼而培養學生的創造性思維.
三、自主設計實驗步驟,激發學生創新意識
傳統實驗教學中,無論是演示實驗還是學生實驗,給出的實驗步驟往往是固定和單一的,致使學生習慣在教材中尋找實驗方法,按照步驟一點點進行實驗,不利于學生創新精神的培養.為改變這種現象,教師可以有意識地引導學生自主設計實驗步驟,給學生提供更多思維發展的空間,在不違反實驗基本規律的前提下讓學生來設計具體的實驗步驟,培養學生的創新意識.例如,在 “探究物體質量和其體積之間關系”的實驗時,教師可以提出這樣的問題:“我們可以選擇哪些物質作為實驗的對象”、“實驗時我們需要哪些工具”、“為了更好地探究物體質量和其體積之間的關系,我們需要哪些實驗步驟”等.學生根據教師循序漸進的問題會逐步思考實驗所需的對象、工具以及步驟等,從而對實驗得出一個相對完整的認識,這樣,學生在實驗時會根據自己的理解,獨立思考添加一些步驟或工具等,完成探索物體質量和體積之間關系的實驗.通過這種方法,既可以深化學生對物理基礎知識的理解,又可以引導學生初步完成實驗設計,對激發學生創新意識,落實創新教育有積極作用.
四、拓展課外實驗探究,延伸學生創新精神
實施創新教育不是一蹴而就的,物理課時有限,教材內容繁多,簡單地依靠物理實驗課培養學生創新能力并不實際,因此,教師應打破傳統課堂教學的模式,有意識地開展課外實驗,在引導學生自主學習的同時,為學生拓展創新平臺,培養學生創新精神,提高教學效果.如,在教學“測定鹽水的密度”實驗時,可以組織學生開展一個“探索測定鹽水密度最好方法”的實驗活動,引導學生以小組為單位,設計出自己認為最好的實驗方法,然后讓教師評比哪個小組的方法最好最實用.如,根據ρ=m/V的原理,使用天平和量筒、燒杯進行測量,討論找出誤差最小的實驗步驟;使用天平、燒杯、水和鹽水,用等積法測量鹽水密度;使用密度計直接測量液體密度的方法;通過彈簧測力計、燒杯、金屬塊、水、鹽水、細線并利用浮力的知識也可以探討出測量方法.通過這些方法,既可以做好課堂教學的延伸,鞏固學生知識,又可以以小組活動的形式激發學生探索興趣,拓展學生想象力,有效培養學生創新精神.
總之,傳統僵化的實驗教學模式,嚴重束縛了學生思維能力的發展,打擊了學生主動探索的積極性,無法有效落實創新教育.為了激活學生思維、提高學生實驗能力、激活學生創新意識和創新精神,為落實創新教學打下基礎,教師應從改變教學模式、加強學生動手操作、自主設計實驗步驟和拓展課外實驗探究等方面入手,改變傳統實驗教學的方法,在實驗教學中培養學生創新精神,提高學生設計問題、解決問題的能力,激發學生主動探索求知的欲望,提高教學效果.
