中学物理实验教学策略

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中学物理实验教学策略

物理学是一门以实验为基础的科学,物理实验是物理教学的一个重要组成部分。然而,长期以来我国中学物理实验教学存在很多弊病,导致学生对物理实验缺乏吸引力,严重挫伤了学生学习物理的积极性和主动性,限制了学生的求知激-情和创造性思维。鉴于此,笔者于2017年进行了“物理实验教学现状调查与研究”的课题研究,调查对象选取浙南地区五所中学1 200名学生及75名物理教师和实验员,其中包括两所重点高中,三所普通高中,学生及教师的样卷收回共计1 113份,有效样卷1 083份,有效率达85%。调查内容涉及课堂教学、实验室建设、教师及行政领导理念、学生实验素质、教师实验素质、实验教学评价和急需解决的问题等。历时一年的调查研究结果表明:我国培养的学生缺乏创新能力,不能“手脑并用”,主要表现在能简单操作,不能胜任复杂操作;能模仿操作,很少有设计思路;教师有新教学理念,不能在实际中落实;教材实验内容设置缺乏生活性、趣味性,数量有待增加;实验室建设跟不上课改要求;实验评价缺乏科学性等等。因此作为教学第一线的物理教师必须对目前实验教学现状进行分析和深层次的思考,并对实验的硬件与软件进行必要改革与提升,建立起一种适合当代科技发展、有利于培养具有扎实基础知识和创新能力的高素质人才的物理实验教学新体系,下面就几方面的问题进行探讨。

中学物理实验教学策略

一、体现探究,更新实验教学方法

改演示实验为师生协同实验。协同实验指在教师示范的同时学生也进行实验操作。学生只有亲自动手操做,在观察、分析、归纳的过程中,才能浓厚学生的学习兴趣,也更有利于对学生能力的培养。它改变了传统的老师讲解———实验,学生听———看的模式,而是把师生的双边活动按需要混合在一起,鼓励学生主动参与。例如在引出楞次定律时,单纯的演示,教师讲得吃力,做得也吃力,学生听、看效果往往不好,若改为在教师指导下学生自己去尝试各种情况下产生感生电流的条件,并在教师有指向性的启发下自行归纳总结结论,学生的理解和掌握就会更好。

变验证性实验为探索性实验。传统的物理实验教学常常是教师把实验目的、内容、步骤详细而周密地安排好,甚至连结论也预先讲给学生。学生只需依葫芦画瓢地被动验证结论。结果使学生失去对实验的探究欲望,在学习中缺乏灵活性和创造性。如果教师能选取一些灵活性大、变通性大的问题,积极创设情境,鼓励学生发散思维,进行多方位、多角度观察、思考、探索、想象,从而提出多种设想和解决问题的方案,在此基础上,再引导学生进行收敛思维,确定解决问题的最佳方案,这样不仅能培养学生的基本操作技能,而且能训练学生思维的流畅性、变通性和独创性(发散思维的三个难度),从而激活创造思维。例如研究凸透镜成像实验,当调整凸透镜、光屏的高度,使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度后,可先让学生

确定一定的物距,自由移动光屏,看能否在其上成像?成像状态如何?再确定另一物距,移动光屏,观察成像的情况。或者确定一定的像距,让学生移动烛焰慢慢从远处靠近透镜,观察烛焰在光屏上的成像情况,给学生一个自由探索的空间,对实验有一个感性的认识。而不直接规定学生要严格按照实验的顺序:U>2F;F<U<2F;U<F;U=2F;U=F等五种情况去研究凸透镜成像实验。让在学生自由探索的基础上,再引导其寻找凸透镜成像规律,验证其成像规律。学生通过分析、探索各方案的利弊的影响实验成功因素,结果准确程度的比较等等,选择一种最合理、效果最好的方案,这就是发散后的收敛。通过发散和收敛,可以激活学生的创造思维。布置课外实验作业。教师往往仅布置书本的理论作业,不布置实验作业,这种重理论轻实验的做法,已暴露出我国现行教学体制的缺点。在国外的作业中,就有要求自制一公斤水泥、测牛皮纸的张力等,足以看出他们对理论知识与实践操作相结合的重视程度。[1]课外实验作业大体有两类:一类是动手的小实验,教师要紧密结合教材内容,启发学生利用方便易得的材料做一些简单、安全的实验。如悬挂法测物体的重心、纸盒烧开水、验证合力与分力关系、自制万花筒、热气球、安装楼梯电灯、球型浮力水位器等。另一类是动脑的课外实验方案设计和交流。课外实验作业有利于培养理论联系实际能力,养成积极思考的习惯,同时使学生感受成功喜悦,促进学习物理的原动力释放。这是物理实验教学的极好补充,对发展学生的爱好和特长,培养创新精神,加强动手能力的训练都十分有益,当然教师对课外作业要做好指导、检查和批改。

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二、自行设计,增设实验教学内容

物理教学是以观察、实验为基础,高中教材中的演示实验总共只有一百多个,而光靠课本中所安排的演示实验,还远远不能满足教学需要,并且很多设计的实验存在不同程度的问题,有的太“理性”不贴近现实生活,学生存在一种“陌生感”。有的实验现象不明显,特别是在一些教学的重点、难点上,如果不做实验,学生理解、掌握起来就有困难,教师根据需要自行设计实验十分有必要。当然应尽可能设计一些与生活密切联系的趣味性实验。例如在大气压的教学中在演示马德堡半球实验后,拿两个塑料衣钩模拟半球实验,由两位学生做对拉实验,来体会大气压的大小。又例如,为了演示金属电阻率随温度而变化:把“220V 40W”的废日光灯管敲断,取其中一端灯丝把它和“6V 6W”灯泡,演示电流表,开关串接在6V稳压电源上,首先闭合开关,灯泡正常发光;用尖嘴钳夹住日光灯丝另一端,用酒精灯给灯丝加热,灯泡亮度明显变暗,电流表读数变小;停止加热,把灯丝、尖嘴钳一起浸入凉水盆中,灯迅速变亮,电流表读数变大。学生亲眼看到金属电阻率随温度升高而增大,随温度降低而减小,印象深刻。这种直观的、形象的实验,学生一看就明白其中的原理。

三、提高教师修养,养成“三勤”习惯

勤观察。观察是科学探究活动的基础,认真观察是学好物理学的关键,要培养学生的观察能力,教师自己要有良好的乐于观察的心理品质。众所周知,物理学家纶琴在一次实验中偶然

发现包有黑纸的底片被曝光,但他没放过这一个细小的现象,正是他这种观察能力、分析能力使他发现X射线,从而获得诺贝尔奖。在他之前, 1800年哥尔茨旦曾发现过这种现象; 1887年克鲁克斯曾发现过未知射线使他的底片变黑,他却以为是底片的质量问题。所以,作为物理教师要处处做生活中的有心人,善于抓住生活、工作中的每一细小现象,进行深入思考与分析,进而通过科学原理加以解释,由于这些现象发生在学生的身边,所以他们容易接受,兴趣高,教师的习惯会潜移默化地影响学生,使他们渐渐养成勤观察、勤思考的习惯。

勤思考。对于观察到的现象、发现的问题必须加以思考、分析,努力解决问题、找出答案是我们最终的目标。如在交通十字路口汽车闯红灯时自动拍照的原理,为何摩托车、自行车闯红灯时不会拍照呢?建筑工地上的吊塔是如何长高的?在这些发生在我们生活周围的、天天见到的现象中隐藏着物理学知识,教师要先思考寻找正确答案,然后引导学生积极思考,再应用已有的物理知识解决生活中的实际问题,这样既可以深化知识,又可以培养学生的学习兴趣。

勤动手。对故障分析思考是物理教师的重要的基本功,是有效完成教学任务的保证,同时也是培养学生的实验能力之一。目前很多教师课堂不愿做实验,主要是怕实验不成功,上课时间把握不了,遇到故障手忙脚乱,不能及时排除等。物理教师与其他学科的教师最大的不同在于实验操作,要成为一名出色的

物理教师必须要有良好的实验操作能力,做好课堂演示、指导好学生实验和课外科技活动是物理教师必备的科学素养。平时,教师要有目的、有意识地加强实验操作能力的训练。具体地讲,教师可以从以下两个方面来加强训练操作能力:第一做好演示实验。认真研究每个演示实验的目的、原理、规范操作的要领及注意事项,对于操作难度高的实验,课前要反复练习做好充分的准备,保证课堂上示范的成功率。第二,对于日常电器用具的修理尽可能自己动手解决。

四、建立开放的实验室管理模式

开放实验室能使学生熟悉实验、查漏补缺、活用知识、培养兴趣、不断创新。在平时的分组实验课中,有的学生由于动手能力差、操作方法不当、造成实验误差很大,没有很好完成实验;有的学生想做课本之外的一些实验;也有些学生对课堂中的演示实验存在疑虑与迷惑,更有些学生有一些奇思妙想需要实验室作为他们创造的平台。这些学生都有一种想做实验的强烈欲望,这一活动适合学生的求知心理。事实上学生对实验操作十分珍惜,表现出极大的热情和乐趣。当然实验室的开放是在有序的、有目的的、有指导的情况下展开。实验内容的开放。教师在开学初除了制定物理学教学计划外,还要设计出适用于开放式实验的教学平台,编写适合开放式教学的实验教学计划。教师根据物理课程教学目标,除了教材规定的学生实验外,再提出必选实验模块和任选实验模块。必选实验模块是在教师提出的必选实验项目中,学生自己选择若干个实验,自行设计实验方案并完成实验。[2]任选实验模块是由教师提出一些解决实际问题的综合实验,教师只提出问题而不提供具体的解决方案,学生在综合运用所学知识的基础上,根据实验室的实验资源拟定切实可行的解决方案并独立完成实验,从而激发学生的学习热情,发展创新思维。

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实验资源的开放。在选做实验时,实验室的所有实验资源要对学生全面开放。只有真正做到全面开放,才能使学生选择实验项目时有较强的目的性,并结合实验室的实验资源进行充分的准备。另外,学生可充分利用实验室内各种仪器进行实验外,还可设立“废料利用箱”,让学

生把平时生活中弃置的易拉罐、废胶管等废料收集起来,供学生们选用,也可用身边的一些玩具做一些趣味小实验(如溜溜球、沙漏等),这样做既可节省资源,又可培养学生勤俭节约的好习惯。

提供开放的时间空间。以往的物理实验室管理基本模式是在规定的时间内,按规定的教学大纲要求,学生按照教师规定的操作程序,按统一的模式完成规定的实验。因而抑制了学生创造性思维能力的提高,为了充分实现开放式实验教学的作用和功能,进一步激发学生参与开放式实验教学的学习,建议在开放期对学生实行全天候实验室开放。以班为单位,采取实验项目专人负责制,给学生提供灵活的、开放的时间空间,让学生能根据自身的具体情况独立思考、自己动手设计实验,在实验的过程中激发主动性与创造性,开拓思维的深度与广度。开放时间,可选在每天自修课或课外活动课的时间,让学生有条件研究和创造,使学生能自由地进入实验室,真正遨游在知识的海洋中。提供开放的实验指导。掌握各层次学生的特点。在开放式实验教学的实施过程中,能有的放矢,充分发挥“开放式管理”的模式。引入以学生讨论提高和自我发挥为主的开放机制,让学生独立思考,在启发中观察和发现问题,鼓励学生提出不同的设想,结合实验进行探讨,引导而不是代替学生解决实验中的各种问题,锻炼学生的开放性思维能力和严谨的科学研究作风。在开放式实验教学过程中,教师的作用是提供必要的理论引导和“维护型”的实验室指导,在实验中学生出现的小问题、小错误教师不要急于纠正。

五、走出实验,走进实践

学生实验能力的提高,创新意识的培养,必须要变实验知识为实践能力,启迪其创造思维。利用课外活动时间或双休日、节假日活动时间开展实验活动和“小创作”、“小论文”等活动是最佳的途径之一,以求升华创造意识,总结创造成果。

开展征集问题、探寻答案的主题班会。物理学中几乎每一个重大发现都表明创造性思维活动起始于困难或问题,是围绕着解决问题展开的;问题意识、质疑精神,是打开未知科学大门的钥匙。学生从小学到高中发生在身边的事情中总是有许多

自己解决不了的问题,这些问题学生可能没留意,也可能注意了,但一直没能力、没机会解决,通过班级征集活动,学生会进行再思考,然后整理汇报。教师收集以后,再发动全班进行收集资料数据,探寻正确答案,最后以“科学研讨会”的形式,也可以是辩论会的形式进行交流汇报。学生通过征集活动会提出许多教师意想不到的有价值的问题。可以说由问题的提出到问题的解决是激发学生创造发明的源泉。

开展小制作的活动。开展自制教具和小制作活动,或将现成的教具进行改造和创新,并定期对自制教具进行讲评。学生通过实验设计、制作、操作、改进等环节,不仅可以加深对物理概念、规律、原理的理解,而且动手实验能力得以训练,整理数据、解决问题能力得以提高。同时,教师可以选出其中质量高的、效果好的小实验作为教学中教材的补充实验。实践表明,学生能制作出很多教材中没有的实验教具,而且有些实验中的教具经过改造加工后,具有材料简单、操作方便等特点。如:导体、绝缘体的演示器、静电除尘器、雷电现象演示器、潜望镜、反冲小车、水力发电机、弹簧秤等等。开展实验设计方案竞赛。教师根据教材所涉及的内容,可提出一些研究的方向,启发学生自行设计实验方案(这也是符合当今中、高考的趋势之

一)。[3]教师应定期收集学生的实验设计方案,认真审阅,对合理性强、可操作性强、实验结果准确性高的“作品”,要给予表扬和鼓励,以进一步激发学生的动手兴趣。

中学物理实验教学的有效策略2017-05-12 18:23 | #2楼

在平时的课堂教学中，我们发现物理实验教学中很多教师实验功能意识不强，实验教学中缺少有效的教学策略，实验资源开发能力不够，具体表现在以下几个方面：

实验只重视现象与结论，忽视了学生的主体参与和体验，学生处于被动状态，探究的兴趣得不到充分的发挥。

实验中缺少问题情境的创设，让实验显得干瘪无味，无法激发学生思想的认知冲突。

总是以客观条件差，找不到更好的实验器材为理由而敷衍实验了事，缺乏改进和创新，却忽略了物理来源于生活，可以有效的利用社会生活资源。

实验数据的处理和实验结论的得出出现教师的霸权主义，缺乏科学精神

实验教学要以学生为主体，放手让让学生去做，让学生去学

有位教育家曾经说过，学习是学生学会的，而不是老师教会的。所以在学生学习的过程中，教师应当始终是一个帮助者，引导者，真正的主体是学生。尤其是在实验教学中更应放手让学生去做，让学生去学。在学生学习进行不下去的时候或是思维进入死胡同的时候，或是出现技能性的问题的时候及时给学生以指导，把他们引领到正确的轨道上来。

课堂教学是师生共同活动的过程，但教师只是学生学习的外部条件，没有学生的积极主动参与的教学是失败的教学，应重视学生这一学习“主体”，尤其是实验教学学生主体的能动作用是取得学习成功的内部因素，起着决定性作用，所以教师应在发挥自己主导作用的同时充分调动学生的主动性和积极性。

三、实验过程中创设合理的问题情境，建立学生的认知冲突

物理实验教学过程中可以利用提问的方式培养学生的观察能力，想象能力。在演示实验教学中精心创设问题情境，引导学生通过对实验的观察、研究和分析获得的感性信息去思考问题、探索问题。从而揭示物理现象的本质，探究物理规律，并完善学生的认知结构，培养学生科学的创新能力。让本身很陌生的，很抽象的一些物理定律，概念显得形象生动起来。

四、有效利用社会生活资源，对实验装置进行合理的改进和创新现在很多老师，当然也包括我在内，很多时候做实验都是为了完成任务，有的实验如果实验室有现成的仪器就做做，如果条件不允许 2

——没有仪器或者一些仪器已经老化使得实验现象并不是很明显或者误差太多，就干脆不做了，直接给学生来一个“理论实验课”，形成一种讲起来重要，教起来次要，考起来不要的状态，就算勉强做了实验总是忽略物理来源于生活，又走向生活这一点，而对所做实验没能精心的进行设计和改进，从而更好的激发学生对物理的学习兴趣。

五、实验数据处理以科学性为原则

物理学学是一门以实验为基础的学科，物理学的学习要求学生必须以科学严谨的态度去对待，实事求是，不能主观臆断。尽管在实验原理准确无误、实验方案设计科学、实验装置设计合理、实验操作符合要求的情况下，但由于测量仪器、测量方法、测量环境、人员观察等种种因素的局限性，测量是不能无限精确的，测量结果与客观存在的真实值之间总是存在一定的差异，即误差，它是无法避免的，这时，在物理教学中，作为教师的我们应让学生认识到不要回避实验误差，而要尊重客观事实，实事求是进行分析，分析误差产生的原因和来源，想方设法来减少误差。

实验教学时构建物理知识、概念和规律的重要途径。在教学实际中，有针对性的、合理的对物理实验课堂的教学方法、教学模式进行改进，切实提出实验教学的改革策略，有效地激发学生学习物理的兴趣和好奇心，萌发学生强烈的问题意识和探究欲望，从而让学生的天性得到充分发挥，这正是新课表提出的“学生发展为本”的教学的新理念。

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