第一篇：整體優化中學物理實驗教學

整體優化中學物理實驗教學，培養學生實踐能力——淺談初中物理邊學邊實驗教學

在二十一世紀來臨之際，一場世界性教育浪潮正在興起。為了提高民族素質，培養我國二十一世紀社會主義現代化建設所需要的數以億計的各種人才，我國的教育事業正按照第三次全教會所指引的方向，跨上改革和發展的偉大征途。面對這一形勢，作為基礎教育一環的中學物理教學，必須為完成這一光榮的戰略任務作出自己的努力，對教育思想、教學內容和教學方法進行堅決而有步驟的改革。在中學物理教學改革中，當前最突出的問題是實驗教學薄弱。實驗教學的現狀與物理教學的性質、教育改革形勢的要求和作為基礎教育重要環節的地位很不相稱。因此，對于中學物理實驗的基礎地位與具體作用，有進一步認識的必要。眾所周知，物理學是一門以實驗為基礎的科學。物理學的實驗基礎、理論體系和研究方法，是現代科學和技術的基礎，它們在學生智能結構的發展中將占有越來越重要的地位。現在課桌旁的少年一代，如果缺乏起碼的物理學知識和技能訓練，將如何面對二十一世紀高度現代化的建設任務？有鑒于此，中學物理實驗教學的根本目的與任務應該是：通過實驗觀察和實驗手段，使學生最有效地掌握進一步學習現代化生產和現代科學技術所必需的基礎物理知識，培養初步的實踐技能和創造能力。在教育思想和方法的革新中，能力培養，特別是創造能力和實踐能力的早期培養已成為討論的中心課題。孤立地把大腦當作“知識的容器”而忽略在手腦并用的實驗活動中，人們認識能力的提高和創造才能的萌發，是舊教育思想的根本缺陷。在這一方面，物理實驗教學將日益顯露出它的重要地位。

縱觀目前國內外物理教學的動態，也能給我們一些啟示。在一些發達國家，實驗在中學物理教學中已明顯得到重視和加強。例如：據英國牛津大學教育學院七十年代一份研究資料介紹，歐洲國家，中學最后二年（即預科）的學生物理實驗所占的比例較大，如英國約占整個教學時間25-50%，在中學低年級可占每堂課教學時間的70%-80%。又如，西德國民教育初中物理課程共安排了343個實驗，其中295個由學生自己完成，學生對物理學這門課的學習，幾乎完全是自己手腦并用的過程中完成的。由此可見，在指導思想上，中學物理教學堅持以實驗為基礎；在實驗教學要求上，增大學生的實驗比例，著重實驗能力的訓練；在教學形式上，更多地趨于采用邊教邊實驗的方法。近幾年來，我們在我校開展的課堂教學整體優化教研活動中，積極采用邊學邊實驗的教學形式，達到了預期的效果，下面就初中物理邊學邊實驗教學談一點粗淺的認識。

（一）在教學過程中，教師一邊講授、一邊指導學生做有關的實驗，這種教師與學生、學生與學生進行多邊活動的教學方法一般叫邊學邊實驗方法。在這種教學方法中，有時還把教師的講授、演示和學生實驗、討論結合起來。這可以為學生創造物理環境，擴大師生在課堂內的信息交流，有利于在教師的主導作用下，發揮學生的主體作用。在教學改革中，它越來越受到重視，成為一種方式靈活、普遍歡迎、有強大生命力的課堂教學形式。

在運用這種教學方法時，教師應掌握學生的學習過程，分析學生已經認識和尚未認識的事物及其原因，不失時機地抓住出現的問題，組織討論或示范，使學生明確繼續實驗和觀察的方向。既要使學生想要摘“桃子”，又要使學生經過努力能夠摘到該摘的“桃子”。幾年來，我們認真調查研究了學生學習物理的思想狀況，我們發現在做演示實驗的基礎上，認真做好分組實驗是激發學生學習物理興趣的較好手段，是物理教學中大面積提高教學質量很重要的一環。但是在教學過程中，演示實驗和學生分組實驗都存在著的一定的弊端。課堂中的演示實驗能使學生加深感性認識的過程，但它無法代替學生自身的學習活動。如果把教師的演示實驗改為學生的邊學邊實驗，則既能使學生獲得清晰的印象，又能培養學生的實驗能力，提高學生的學習興趣和主動性。這是物理教學的一項重要改革。同時我們又發現在學生分組中，常出現兩種情況：一是由于初中學生好奇心強，實驗中帶常出現“男同學搶著做，女同學怕動手，成績好的積極做，成績差的旁邊坐”的現象；二是由于初中學生實驗能力差，學生對實驗的注意力總是集中在操作上，教師忙于協助學生排除故障，師生完全處于被動狀態，以致無法達到培養實驗能力的目的。采用邊學邊實驗的形式后，教師邊啟發學生學習物理知識，邊指導學生實驗，學生在教師指導下看書，邊實驗、邊思考、邊討論，以物學理，能較快地掌握物理知識。因此，從某種意義上講，邊學邊實驗起到了演示實驗與學生分組實驗的綜合作用。例如在學習初二“浮力”時，我們根據教材的精神，將書上P134圖12-2的教師演示實驗改為邊教邊學的實驗，而且還在每個桌上發了一塊形狀規則的正方體木塊，讓學生將木塊投入燒杯中，然后設法將木塊按入水中，有意識地讓學生感受“浸在水中的物體受到水的向上托的力”，然后再引導學生做圖12-2的實驗。同時增加了稱量物體重時，用手向上托物體，觀察彈簧秤示數變化的實驗。這些實驗使學生進一步認識到：不僅浮在水面上的物體受到浮力，浸沒在水中的物體也受到浮力，對浮力產生的原因也更容易接受了，同時還領悟到浮力的大小可以用彈簧秤直接來測量，即

F浮=G-F’。這種類型的實驗課起到了演示實驗和學生分組實驗所起不到的作用。

（二）上好邊學邊實驗課，必須有充分的準備。

1、要備好教案。邊學邊實驗課不僅雙邊活動多，而且情況多（如損壞儀器，實驗無效果等），時間不容易掌握，因此必須鉆研教材，領會教材的精神，認真準備教案。一般應從下列三方面考慮邊學邊實驗課的內容。

一是教師演示實驗，經過適當改進后，可由學生邊學邊實驗。例如：研究影響電阻大小的因素的實驗，課本上是三個演示實驗，我將其改成邊學邊實驗后，在備課時主要從以下兩個方面進行設置：

（1）器材的選擇：課本上以鎳鉻合金絲作為實驗導體，我將其換為HB型的鉛筆芯。這樣做可以解決將演示實驗改為邊學邊實驗時器材的不足、不易準備的問題，取村方便且應用靈活，而且是學生很熟悉的常見材料，增強了實驗的可信度。

（2）方案的設計：常規的實驗教學中，學生往往依據書上的詳細步驟，利用現成的表格，填寫數據，而目的、原理、結論等照書抄一遍，實驗就算完成。這樣的實驗，學生收獲其實很少。鑒于此，在將這個實驗改成邊學邊實驗后，我是從如下兩個方面引導學生的： a、尋找研究方法

教師提出問題：影響導體電阻的因素可能有哪些？并提示學生與車流、人流通過道路的現象相比較，學生經過猜想，歸納出三個主要因素后，繼續提問：要弄清每一個因素與電阻的關系，如何設計實驗？學生經過逐步引導，學會了“控制變量法”這一常用的研究物理問題的方法。這樣，由學生自己去領悟研究問題的方法，比教師和盤托出印象會深刻得多。b、確定具體步驟：

在實驗器材上，我又設置問題：只提供兩支長短、粗細均相同的HB型鉛筆芯，如何研究導體的長度、橫截面積對電阻的影響？這時，學生的思維十分活躍，提出了諸如小刀銷筆芯、移動鱷魚夾改變接入電路中的筆芯的長短等方法，最終學生自己肯定了一種簡便易行的方法：即將兩支鉛筆芯分別串、并聯就可以明顯地改變導體的長短和粗細了。經過如此處理，學生的興趣十分濃厚，實驗也就自然而然收到了預期的效果。

其次是課本上的小實驗及實驗習題。例如，用一根兩端開口的玻璃管和一個塑料片，可進行液體產生向上壓強的實驗。另外，不透明物體的后面有影子；反復彎折鐵絲，彎折處會發燙等等，都可以配合新課教學作為學生邊學邊實驗的內容。

三是課本上的學生分組實驗。雖然驗證性的居多，但有的也可以改為探索性的邊學邊實驗，這樣學生在新課學習中就掌握了基本儀器操作方法，到分組實驗時就可以適當提高教學要求。

在實踐中，我們感到邊學邊實驗教學形式應以教師、教材、學生以及器材的實際情況而定。我們主要采用了以下三種方式：（1）將邊學邊實驗安排在新課的開始，作為新課的設疑引學，起到激發學習興趣的作用。例如：讓學生用刻度尺量出物理書的長和寬，結果發現測量數據不完全相同，從而引出“長度的測量”的新課。（2）將邊學邊實驗安排在新課的教學過程中，作為學生辨疑解難的一種手段，起到啟發學生理解概念，解決疑難問題的作用。（3）將邊學邊實驗安排在下課前的幾分鐘進行，作為復習鞏固新課之用。在教學時間上，應按實際需要靈活掌握。

2、要備好儀器。邊學邊實驗的特點之一是兩個學生就要用一套實驗儀器。因此在邊學邊實驗前，教師應先用學生實驗儀器做一遍，以了解儀器的性能、規格，估計可能發生的故障，做到心中有數。

3、要備好學生。在備課時，對學生的實際以及學生在實驗中可能遇到的困難都應心中有數。

（三）在近十年的課堂教學整體優化，進行物理教學方法改革的過程中，為了大面積提高初中物理教學質量和培養學生的能力，我們的課堂教學較多地采用了學生邊學邊實驗的教學形式，因此，我們對現行初中物理（華東版）實驗教學的結構體系作了如下的調整：

1、將下列學生分組實驗改成邊學邊實驗：測量物體的長度和體積，用溫度計測溫度，海波的熔化和凝固，觀察水的沸騰，用天平稱物體的質量，靜止液體內部壓強公式的實驗驗證，杠桿平衡條件，連接串、并聯電路，電流的測量，電壓的測量，用滑動變阻器改變電流，制作、研究電磁鐵，滑輪組機械效率的測定，測定小燈泡的功率。

2、將下列演示實驗改成邊學邊實驗：測曲線長度，測一張紙的厚度，測汽水瓶的容積，蒸發致冷，碘的升華和凝華，磁化，摩擦起電，密度概念的引入，力的作用是相互的，彈簧秤的正確使用，用滾動摩擦代替滑動摩擦，二力平衡的條件，慣性現象，稱重法測浮力，平面鏡成象的特點，折射與視深度，導體的電阻與哪些因素有關，串、并電路電阻的特點，做功改變物體的內能（彎折細金屬絲），用測電筆辨別火線和零線。

3、將下列小實驗改成邊學邊實驗：不透明物體后面有影子，小孔成象，用二力平衡知識找物體的重心，利用彈簧秤，水測固體及液體的密度。

4、將下列實驗性習題改成邊學邊實驗：用鋼鋸條研究力的作用效果與哪些因素有關，第一冊P127報紙壓木條，第一冊P133液體內部的壓強，第一冊P137實驗驗證阿基米德原理，第二冊P54習題3:三燈串聯變并聯的電路的識別。等等。

這么做的主要作用是：

（1）增加了學生操作、使用基本儀器的機會。如天平、刻度尺、滑動變阻器、電流表、電壓表、彈簧秤等基本實驗儀器，學生使用的次數都普遍增加，有利于培養學生的實驗技能。（2）改變了傳統的“教師講演、學生聽講”的教學局面，促進了物理教學方法的改革。學生自己動手操作實驗，探索知識的機會大大增加，學習積極性、主動性高漲，良好的實驗習慣和科學態度在實踐中逐步形成，實驗能力得到提高。

（3）促進了初中物理教學質量的大面積提高，我校九五年以來連續五年物理中考成績名列全市第一。學生實驗次數的增加，使初中物理教學更符合當代初中學生的心理生理特點和認知規律，從而更好地激發了學生學習物理的興趣。學生有更多的動手、動腦、動口，主動學習物理的機會，以物學理，以物懂理，更有利于學生對物理知識的掌握，大大增強了學生的創新意識，培養了學生的實踐能力。

第二篇：中學物理實驗教學

中學物理實驗教學

摘要 物理規律的發現和物理理論的建立都是以實驗為基礎的。通過實驗教學可培養學生觀察物理實驗現象和分析物理問題的能力、掌握用實驗來探究物理規律的基本方法，提高思維能力和動手能力，加深對物理概念和規律的理解，可見實驗在教育教學中的重要性。而現實中實驗又是中學物理教學的薄弱環節，改革實驗教學以適應素質教育和創新教育的需求是我們中學物理教學中的重要問題。另一方面，“探究”是這次課程改革浪潮中的一個重要內容，而實驗探究是科學探究的重要方式。

關鍵詞 探究

物理

實驗 教學

本人就中學物理探究性實驗教學的感覺與體會談一談之我見。

一、探究性物理實驗的設計要注意的兩個問題

1、實驗設計要具有探究性

考察我們當前的實驗教學的現狀發現，不少課堂上，學生們也在忙于收集數據，解釋并求證結果，但是如何根據有限的線索確定證據收集的方向，如何在不止一個可能合理的解釋面前做出決策呢？這對于學生至關重要，但這個環節常常被教師替代，缺乏真正意義上的探究。例如，浸入液體中的物體所受浮力的大小與其排開液體的多少有關，如果把物體排開的液體收集起來稱一下，就會發現它的重量剛好等于浮力的大小。這樣的結果無疑可以作為著名的阿基米德定律的實驗事實基礎。但是問題的關鍵是，人們一開始怎么會想到要設法去收集那一部分剛好由于物體的浸入而被排擠開的液體呢？因此，實驗設計要具有探究性是指：所設計的實驗包含的物理規律往往隱藏在較深的層次，需要學生去挖掘。實驗的條件和結果之間往往存在較大的距離，需要學生去跨越。解決問題的方法與途徑往往不太明確．需要學生通過嘗試錯誤，得出假設并驗證假設來尋找。

2、探究性實驗教學設計要在內容上把握主干，形式上注重質量。

雖然探究學習方式開始會比較耗時，但由于學生對相關知識的理解較為深刻。完全可以在后續的學習中通過少花時間而補回。當然在探究性實驗的設計上，我們不可能也沒有必要將所要求的內容都設計成探究性的。選擇的應該是對于學科來說具有核心和基礎地位的那些概念和規律性知識，因為學生真正理解了這樣的知識。就等于掌握了學科知識的主干，形成了擴充和擴展自己知識結構的能力。

如何去評價一節探究性實驗教學課，探究性教學只不過是一種符合人們認知規律和科學發展本性的教育追求，而我們的教學現狀中很多的考慮是是否完整地經歷了探究的幾個環節，學生是否達到了自主探究的程度，其實活動的質量才是關鍵。例如：α粒子散射實驗我們可以側重于讓學生分析實驗現象，總結得出結論。對測定電源的電動勢和內電阻實驗，應讓學生在電路設計上下工夫，如給定安培表、伏特表如何設計電路，給定兩塊安培表如何設計電路等等。因此，探究性實驗教學的設計應當挖掘實驗本身具有探究意義的因素．考慮學生的實際狀

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況。當然，自由式的探究實驗教學缺乏教師的設計與調控，會導致許多學生在課堂上無從下手．也失去了探究的意義。

二、教學實施方法

結合本人進行的課堂探究性實驗教學的實踐，從兩種基本實驗形式來談談。

1、演示實驗。

高中物理課本中安排了大量的演示實驗，其目的主要是讓學生在觀察的基礎上接受物理知識，為理解提供直觀材料。根據探究性實驗教學的設計原則，在演示實驗中，要通過增加演示實驗的創造成分，給學生提供更大的思考空間，把部分有探究價值的演示實驗改為學生的探究實驗。例如，平拋物體運動規律的演示，一個關鍵問題是如何在無法測定速度、加速度的情況下進行運動規律的研究，先給學生一定時間的思考，再由教師演示，讓兩小球從同一高度分別做平拋運動、自由落體運動，比較是否同時落地，讓學生分析這個實驗說明了什么，這個過程中教師不要輕易給出結論性提示。這樣做的目的是給學生提供探索思考的空間，使學生體會這種將定量研究轉化為定性研究的辦法，即實驗轉化法。以上實驗方法為學生提供了新的教學環境，在新環境下，學生獨立自主思考、探索問題，避免因教師先講或預習教材造成的“先入為主”的影響，要讓學生人人有自己的猜想、觀點、看法，并努力思考形成各自的實驗設計方案。依據教學時間安排和具體課堂教學進展，必要時教師讓學生思考并發表自己的實驗設計，并視具體情況讓一兩個同學上臺按照其中一個實驗設計進行操作（這必須課前要讓同學思考并設計，教師也要了解學生的實驗設計情況并適當準備必要的器材）。

2、學生實驗

在學生分組實驗中，要通過增加實驗的未知性，激發學生探究的欲望，如果某些實驗所驗證的規律符合學生認知水平、思維水平，這類實驗可改為探究性實驗，實驗時間可放在知識教學之前。比如：“驗證平行四邊形法則”可以在教學“力的合成”一節內容加入作為探究性實驗，讓學生在親身體驗、經歷探究的過程中，得出合成法則。“機械能守恒定律的驗證”、“探索彈力和彈簧伸長的關系”也可以采取這種方式。對于不能超前于知識教學的實驗，如：“測量電源的電動勢和內電阻”，可在實驗時讓學生多角度設計方案，并動手實踐，從中比較各類方法的優劣，體會書中方法的獨特性。

對于練習使用儀器類實驗，如：“練習使用打點計時器”、“練習使用多用電表”、“練習使用示波器”這樣一些實驗，要通過學生自己閱讀使用說明，了解其基本原理和基本使用方法，并能夠應用這些儀器進行相關量的測量。書中的學生實驗大多都把實驗器材、實驗原理、實驗步驟等敘述得非常細致，無論這些實驗是作為探究性實驗，在知識教學前完成，還是作為一般的學生實驗，在相關知識學習完之后去做，都不要先預習教材或由教師講解，即便是驗證性實驗或測量性實驗．如“測定金屬的電阻率”、“測定玻璃的折射率”等實驗，學生已具備一定相關知識，完全可以由學生自主設計實驗原理、實驗方案、并進行操作。但對于一些學生確實難以完成的實驗，可以通過教師適當點撥或學生看書完成。

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應當說幾乎每一個實驗本身都蘊含著探究的成分，比如“物體內能變化熱和功”一節的教學，利用壓縮空氣，使易燃物著火來演示空氣內能的增加。這個實驗給學生留下許多的疑惑：實驗的研究對象是什么?筒內空氣的內能是否變化?事先放入易燃物，恰恰忽略了一個很好的探究環節。若先不放易燃物，壓縮空氣，然后提出問題：空氣的內能是否增加?學生會感到疑惑：“是否增加怎么看得見？”于是教師可以不失時機地提出問題：“如何判斷？”這樣做不僅有效地調動學生自主地參與到實驗的設計中，而且實驗的目的更加明確。

三、實施探究性物理實驗教學的收獲

1、學生自主學習的意識加強。

在新課程中如何變學生“要我學”為“我要學”是一個很關鍵的問題，在探究性活動中．學生有了更多自主學習的空間，一位同學所說：“??這樣的實驗需要自己去猜想、去探究。通過實驗可以驗證自己的猜想和設計是否正確，這種方法既促使我們動腦又鍛煉了勇于猜想、大膽動手的良好學習習慣”。另一位同學說：“如果問我哪一種形式的實驗好，我會毫不猶豫地說：‘自己動手，豐衣足食。’”在這樣的課堂教學活動中，他們習慣了自己提出問題，自己猜想假設，自己設計方案，并從自主學習的過程中增強了學習的積極性和主動性。

2、學生的知識結構得到優化和完善。探究式物理實驗教學方法強調，讓學生自己設計方案，并具體實施實驗操作，這一系列的過程，使學生真正參與到實驗中來，使他們的物理概念表象得以更為有效地與基礎理論知識體系中的物理概念建立起實質性的聯系。而過去的常規實驗方法，教師常常在草草做完一遍實驗后，緊接著進行分析，以引出概念。而沒有注意實驗過程、現象是否給出學生留下了深刻的印象。當學生頭腦中還是殘缺的表象時，教師卻根據自己頭腦中早已存在的表象進行分析。結果，學生跟不上教師的思路，造成不得不機械背誦概念定義的現象，他們對概念的理解，往往是在以后的逐步練習、運用中獲取。探究性實驗教學方法，便是在于使學生在還沒有抓住物理概念本質時，就會主動查閱資料，自己設計方案，增強遷移效果，優化學生的知識結構。

3、教師的觀念發生了變化。在探究性實驗教學的實踐過程中，教師們對其在物理教學中的作用逐漸有了更為深刻的認識，對教育過程本身也有了全新的感受。“過程即是知識”，過程是理解的基礎，過程中滲透著科學研究的方法．使學生學會學習是走向社會和終身發展的基礎。因此，教師是學生意義建構的幫助者和促進者，教師要將教育過程看作是把凝固文化激活的過程。在實踐過程中，許多教師意識到經驗型的教學已經不能適應新課程的要求，所以教師們還應成為自己教學行為的研究者。

參考文獻：

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第三篇：第七章 中學物理實驗教學

§7.1 物理教學必須以實驗為基礎

中學物理教學必須以實驗為基礎。這是由實驗本身的特點及其在物理教學中的作用來決定的。

1.實驗能為學生學習物理提供符合認識規律的環境

在學習物理過程中，要形成物理概念和認識物理規律，首先必須要有一定的感性認識。這種感性認識可以來源于學生的生活環境，也可以來源于實驗提供的物理事實。通常，從生活中得到的感性材料多來自復雜的運動形態，力、熱、電、光現象交織在一起，本質、非本質的因素交融在一起。因此，僅通過這種途徑來使學生建立概念和認識規律有時會遇到很大困難。運用實驗則可以提供精心選擇的、簡化和純化的素材，它能夠使學生對物理事實獲得明確、具體的認識。例如，人們生活在空氣的海洋里，卻很難感受到大氣壓強的作用。做一個覆杯實驗或馬德堡半球模擬實驗，大氣壓存在的物理事實就展現在學生眼前，他們對這個概念就易于理解和掌握。又如，學生對物體所受靜摩擦力的方向常常難于辨認，其主要原因是進行抽象思維活動時，頭腦中缺少表象的支持。如果應用如圖7-1所示的方法，將有助于學生形成表象，以克服學習中的難點。

2．實驗能培養學生學習物理的興趣，激發學生的求知愿望

為什么要特別強調實驗對培養學生學習興趣的重要性？有如下的原因：

首先，實驗具有真實、形象、生動的特點，尤其對中學生有很強的吸引力，極易喚起他們的直覺興趣。例如，讓學生觀察“噴泉”、“煮金魚”等生動有趣的實驗，他們的注意力會高度集中，新奇的實驗現象常常出乎他們意料之外，使他們興趣盎然。這樣，就容易喚起他們的好奇心，激發他們的求知欲望，使學生的興趣不只是停留在被觀察物理現象的表面上。

其次，實驗是一種有目的性的操作行為。學生在觀察的基礎上，很自然會產生一種自己操作的欲望。讓學生動手實驗，不但可以滿足學生的操作愿望，還可以發展學生對探索知識和規律的興趣，進而發展學生的認識興趣。

當學生對物理產生濃厚興趣的時候，他們的學習欲望強烈，學習中會感到輕松愉快，從而有利于形成主動的、正確的學習方法。不斷地體嘗“發現”與“戰勝困難獲得成功”的喜悅，學生學好物理的信心就會越來越強．更為重要的是，由此可轉化為一種熱愛科學的素質和志向，這對學生個性的發展具有重要的意義．

3．實驗是發展學生能力和使學生得到科學方法訓練的重要途徑

圖7-2表示學生在實驗活動中的信息流程．從這個流程可以看出實驗對培養學生各種能力的影響：通過閱讀實驗資料，培養著閱讀、自學能力；通過感覺器官接受形象和數據信息，并傳遞到大腦，一方面進行思維加工，一方面輸出反饋信息、控制觀察和操作器官，以獲取更為廣泛和深入的信息．這個過程可以培養觀察能力和手腦并用的能力；與此同時，在大腦中抽調出貯存的有關信息，進行更深入的思維加工，從而加強了思維能力的培養；此外，把思維加工的結果以語言和文字的形式表達出來，又培養著表達能力．由此可知，實驗是一種綜合的能力培養過程． 由于實驗是一種科學的方法，它能夠創造”最確實、最少受干擾”、“保證過程以其純粹形態進行”的物理環境，它是理論密切聯系實際的學習過程，在這個過程中蘊藏著極其活躍的因素，能夠活化學生學到的物理知識，因此，實驗是對學生進行創造意識訓練和科學方法訓練的有效途徑．

4．實驗有利于培養學生良好的道德素養和科學作風

由于實驗本身是一個嚴格的科學過程，要想獲得實驗的成功，必須一絲不茍，來不得半點虛假，并且必須把各項活動安排得井井有條，這對培養學生實事求是的態度和嚴謹的科學作風十分有益，此外，在實驗過程中也不總是一帆風順的．它以很強的吸引力磨煉學生的意志；加之實驗中存在著辯證唯物主義教育的豐富素材，這對學生科學世界觀的形成起著促進作用．我們不可低估實驗在這方面的作用，從某種意義上說，實驗的這種作用較之于學生掌握一些具體的知識和技能更為重要，對于提高人的素質具有很大意義．

綜上所述，實驗在完成物理教學的任務中占有非常重要的地位，我們必須從培養社會主義現代化建設所需要的、有個性特征的、全面發展的人才的高度來充分認識實驗教學的意義，切實改變某些不重視實驗的舊觀念，始終堅持以實驗為基礎的教學方向．

§7.2物理實驗的分類及各類實驗的作用

物理教學中的實驗，大體上可以分為如下幾類：（1）演示實驗（2）學生分組實驗；（3）課內小實驗；（4）課外實驗．將上述各類實驗與一定的教學手段配合就組成了各種實驗教學課型：例如，將演示實驗穿插在教師的講授過程中可組成演示講授課；將教師的演示與學生的討論結合可組成演示討論課；將教師的演示與學生的練習結合可組成演示習題課；將學生的小實驗穿插在課堂教學活動中，可組成“邊教邊實驗”或“邊學邊實驗”；將教師的指導貫穿在學生獨立操作的分組實驗過程中，就構成了學生分組實驗課型．各種實驗有各自的特點，各自的功能，實驗教學應當是各種實驗與各種教學手段有機結合的系統．應當根據物理教學的整體要求來選擇和組織實驗教學系統．下面，將演示實驗、學生分組實驗和課內小實驗的特點和功能分別作一介紹（課外實驗將在第十一章中介紹）．

一、演示實驗的特點和作用

演示實驗是以教師為主要操作者的表演示范實驗．它的目的主要是把要研究的物理現象展示在學生的眼前，引導學習觀察思考；配合講授或穿插學生討論等方式使學生認識物理概念和規律，或者通過演示的引導和示范作用，為學生獨立訓練創造條件．它的主要作用如下：

1．引入課題，激發學生的求知欲望

教師常常選擇一些生動、有趣、新奇和使學生感到意外的演示實驗來引入課題，它能夠有效地激發學生的求知欲望．

例如，教師在講授動量定理之前，做如圖7-3所示的實驗：將一個生雞蛋用棉線在其上圍繞一周，再用透明膠帶將打結處的兩側貼牢．把線的另一端跨過鐵架上的鉤于，象升旗一樣把雞蛋緩緩地升到鐵鉤下端，然后把線松開，讓雞蛋從高處落下．學生緊張而又意外地看到雞蛋落下后反彈起來，被教師捉住，緊接著將雞蛋往桌面上輕輕一砸，使蛋汁流入玻璃杯內．隨后教師提出問題：“為什么雞蛋從那么高處落下沒有砸碎，而在桌上輕輕一砸就殼破汁流呢？”??教師運用這個演示，創造了一個愉快學習的環境，使學生的思維活動處于積極狀態．

2．提供必要的感性素材，幫助學生建立概念和認識規律

在課堂教學中，教師常用演示實驗展示物理的現象和變化的過程，特別是學生日常生活中難以見到的或者是與學生的經驗相抵觸的現象和過程，使學生獲得豐富的感性知識，形成鮮明的表象，為學生建立正確的概念、認識規律奠定基礎．

例如，物體的形變總是伴隨彈性力而產生的，然而，堅硬的物體，形變很小，學生無法察覺，因此在他們的觀念中形成了“有的物體能夠形變（如橡皮、彈簧），而有的物體不會形變（如石頭、玻璃）”的錯誤認識．為糾正上述錯誤的認識，教師可應用如圖7－4的演示實驗．由于加接了細孔徑2毫米的玻璃管，而使形變的現象顯露出來．又由于選用了橢圓截面的大墨水瓶，沿短軸方向向內擠壓時（a），可以看到玻璃管中的液柱上升；沿長軸方向向內擠壓時（b），可以看到玻璃管中的液柱下降．學生在驚訝的發現中建立了正確認識．

3．進行觀察和思維訓練，鞏固和應用物理知識

由于演示實驗中教師的可控制特點很突出，教師能夠有意識地選擇和設計實驗的內容和程序．得心應手地把需要的現象展示出來，因此演示實驗不僅可在學生形成知識的過程中發揮作用，而且可以在學生應用知識的過程中發揮很好的作用．

例如，教師利用電學黑箱對學生進行觀察、思維訓練，黑箱蓋上有兩個接線柱，箱內只有兩個電學元件；一只大容量的電解電容器（1000微法）和一只數千歐姆的電阻并聯，用示教電流計的R×100的歐姆表進行測試，讓學生通過觀察，判斷元件的種類及其聯結的方式．盡管只有兩個元件，也必須非常仔細地觀察，既要把握電流變化的階段特征（先大后小），又要察覺電流變化瞬時特征（速率越來越小），以及終態電流的狀況，經過認真思考，才能得出正確的結論．

4．提供示范，為學生訓練實驗技能創造條件

在演示教學中，教師的示范作用表現在兩個方面：一是通過演示實驗介紹學生將要使用的儀器和進行實驗的方法步驟、技能；二是通過教師操作過程中實事求是態度，嚴肅認真一絲不茍的作風的影響，潛移默化地培養學生良好的作風、習慣．

總之，演示實驗是物理實驗教學中發揮教師主導作用的重要手段之一．成功的演示實驗，常常給學生留下難以磨滅的鮮明印象，使課堂氣氛異常活躍，從而獲得很好的教學效果．

二、學生分組實驗的特點和作用

學生分組實驗是學生在教師指導下利用整節課時間，在實驗室分組進行實驗的教學形式．它是學生親自動手使用儀器、觀察測量、取得資料數據，并親自分析總結的過程；是學生學習物理知識、培養實驗技能和良好品德素質的重要環節．從教學目的的側重點來劃分，學生分組實驗大體上可以分為五類，即：研究性（探索性）實驗，驗證性實驗，測定性實驗，基本儀器使用訓練性實驗和裝配技術訓練性實驗．這些實驗的特點和作用如下：

1．研究性（探索性）或驗證性學生實驗

這兩類實驗是以學生獲取知識的不同途徑來劃分的，研究性（探索性）實驗的主要目的是，讓學生通過觀察測量活動和歸納概括的思維方式來建立物理概念和認識物理規律，同時訓練一定的實驗技能，它具有讓學生親自“發現”的意義．人們常稱其為“探索性實驗”．在中學物理教學中驗證性實驗的主要目的是讓學生通過實驗驗證由已知理論推導出的新結論的正確性，從而加深對新知識的理解，并訓練實驗技能．這兩種實驗方法都是物理科學研究中的基本實驗方法，前者是從個別到一般，實驗在前，而結論在后，實驗成為探索規律的主要手段．后者則推理判斷在前，實驗驗證在后．在物理教學中，這兩種方法都各具重要的作用．研究（探索）性實驗之前，由于學生還不知道實驗的結論，要求他們自己去“發現”，因此學生的積極性是比較高的，能夠較好地激發學生通過手腦并用、探求知識的欲望和培養觀察、歸納、概括能力．驗證性實驗是傳統學生實驗中的主要類型，它能夠使學生更好地理解知識的內在聯系，認識理論的能動作用，培養推理、驗證分析能力．

2．測定物理量和物理常數的學生實驗

這類實驗在學生分組實驗中也占有相當大的比例．它主要是讓學生利用已知的物理概念或物理規律并運用一定的儀器來測定某個物理量或物理常數，例如，利用自由落體的規律“測重力加速度”，利用完全非彈性碰撞中的動量守恒定律來“測定彈丸的出口速度”，利用歐姆定律以“狀安法測電阻”等．它可以幫助學生理解物理概念和物理量的意義，學會應用物理規律，訓練基本實驗技能，并學習間接測量的巧妙方法．

3．基本儀器使用訓練性和裝配技術訓練性的學生實驗

當然在前述幾類實驗中都要運用一定的基本儀器和涉及某些裝配技術．但是對于某些重要的基本儀器和實驗技術，有必要對學生進行一定的實驗技能技巧訓練．這就是這兩類實驗的目的．例如，“示波器的使用”實驗，可以使學生了解電子束在電場中偏轉的原理，知道示波器面板上各主要控制器件的名稱和作用，學習和初步掌握使用示波器的最基本方法．又如，“安裝簡單的收音機”實驗，可以使學生學習電子線路圖的認識方法，熟悉簡單收音機的基本原理和接受電子裝配技術的初步訓練． 總的說來，學生分組實驗的最主要特征是學生的獨立實踐活動，這種活動有系統的、統一的要求，并在實驗室內完成．如果把教師的演示示范看成是帶路的向導，則單靠向導帶路往往達不到獨立認路的目的，只有在自己實踐的基礎上，才能在沒有向導時辨認前進的方向．在這種意義上，學生分組實驗是任何其它的教學手段和方法所不能替代的．

三、課內小實驗的特點和作用

課內小實驗是穿插在課堂教學過程中的學生小實驗，它與演示實驗的不同點主要在它的操作者不是教師或者是協助教師的個別學生而是全體學生．它與學生分組實驗的不同，它不象學生分組實驗那樣用整節課比較規范地完成教師在實驗室中準備好的實驗，也不一定要履行“預習實驗-報告”的要求．通常它與教師的講解密切配合，比較小型靈活，可以根據教學需要，選擇不同性質的實驗，可以是一個小實驗，也可以是一組系列的小實驗，或者是按照一定程序編排的系列階段實驗．實驗的時間可以由幾分鐘到幾十分鐘；組織形式，可以是同桌的兩人一組，也可以是更多一些人組成一組．實驗可以在實驗室進行，也可以在教室進行，可以用配套的正規儀器，也可以用自制教具、學具或者是隨手可取的日常生活用品進行實驗．這種實驗與教師的講授和學生的自學、討論結合組成“邊教邊實驗”或“邊學邊實驗”的課型，并具有如下的優點：

1．由于讓學生通過自己動手來學習知識，而不只是看教師演示，有助于發揮學生的主動性，有利于克服課堂教學“滿堂灌”的現象．

2．由于在這類實驗的間隙穿插教師的啟發．引導、講解或教師與學生，學生與學生的討論，在這種物理環境中，有利于擴大課堂內師生的信息交流，在教師的主導作用下，發揮學生的主體作用．

3．由于這類實驗小型靈活、運用方便，可以增加學生實驗在教學中的比重，因此，可以提供更多的機會來培養學生的實驗技能和訓練科學方法．

如果我們把以上三類課堂教學中的實驗按照教師施加影響的程度和學生的獨立活動量排一個隊，則如表所示：課堂實驗種類 教師影響程度 學生獨立活動量 演示實驗 大 小 課內小實驗 中 中 學生分組實驗 小 大 由此可見，我們應當將它們有機地結合起來，以取得最佳的課堂實驗教學效果．

§7.3演示實驗教學

演示實驗在中學物理教學實驗中占有很大的比重，而且是一種深受學生歡迎的實驗形式．它是教師施展教學藝術的獨特手段，它能夠化枯燥為生動，化抽象為具體．演示實驗的內容和方法有很大的靈活性．同一課題，教師可以用現成的儀器設備，也可以用自制教具進行演示．同一個演示儀器，教師可用于引入課題，也可用以鞏固新課．為更好地發揮其功能，必須深入研究演示實驗教學的基本要求．

一、演示實驗教學的基本要求

1．要有明確的目的 演示實驗運用于課堂教學的不同環節，有不同的目的，因此有不同的要求．有無必要演示，選擇什么樣的演示，怎樣進行演示，都必須首先從具體的目的出發．

例如，我們在學習習近平拋和斜拋的內容時，可供選擇的演示實驗很多，拋出粉筆頭就是一個最簡單的演示，還有如圖7-5所示的“三球相碰”的演示，水流噴射的演示，以及利用閃光照相等等．

顯然，在運用演示引入課題或鞏固所學知識時，教師總要力圖增加實驗的趣味性，以更好地調動思維積極性．拋粉筆頭的演示雖然簡單，但在引導學生通過觀察定性地描述平拋運動的特征這一點上卻很好，好就好在它稍縱即逝，活躍課堂氣氛，并可較好地訓練學生的觀察能力．如果需要讓學生認識“平拋運動可以看成是水平勻速運動和自由落體運動的合成”，可用如圖7－5所示的“三球演示器”，并配合使用閃光照相圖片（或投影），效果就很好．原因就在于它們能夠清楚地顯示拋體運動的本質特征．

由上可知，我們不能離開演示的具體功能來評價演示的好壞，演示實驗只有和一定的教學過程結合起來，才能發揮它的作用．

2．要明顯和直觀

可以說，演示實驗的一切功能都離不開觀察，觀察者只能在演示者所給觀象的基礎上進行觀察，因此演示實驗的直觀是最起碼的要求．

（1）演示的現象要明顯

一人演示，眾人觀察，所以現象必須明顯．能否使每個學生都看到要演示的現象，是教師心目中有無學生的表現．為使現象明顯，儀器的尺寸要足夠大，測量儀表的刻度線要適當粗些，聲、光及觀察物體與背景的對比度要強，過程中的變化要顯著．必要時，可以借助投影、機械放大、光杠桿、放大電路等手段增強現象的明顯性．其次要注意放置儀器的位置，有足夠的高度，不平攤在桌面上，運動體所在的平面應與黑板面平行．必要時，可借助演示小桌、演示墊凳、演示板、演示支架和磁性黑板等．

（2）儀器簡單，過程明瞭 我們力求演示儀器簡單，過程明瞭，其目的在于突出要觀察的物理現象和過程，降低無關因素的干擾，特別是在一些為建立、鞏固物理概念的定性演示中，沒有必要選擇精密復雜的實驗裝置．例如，用前面介紹的橢圓墨水瓶演示微小形變的現象，效果就比用復雜的光杠桿系統裝置好．又如，用如圖7-6所示的鐵絲軌道對比小球靜止和運動時對凸橋、凹橋橋面的壓力時，①把小球放在凸橋頂端，小球恰巧能從兩橋臂之間掉下去，但讓小球從斜面上滾下，再經過凸橋頂端時，小球便不再從兩臂之間落下，而是沿橋面驚過．②把凹橋下方的搭鉤脫開，讓小球靜止地放在四橋的中心，顯示小球的壓力不足以將兩鐵絲橋臂擠開而下落，然后讓小球從斜軌上滾下，當小球經過凹橋底端時，小球即從兩軌道之間掉了下去．由上可見，這種凸橋、凹橋的裝置，可以說是簡單的出奇，然而演示說明的卻是學生平時將信將疑的一個難題．我們提倡用簡單的方法做演示，不僅有利于突出物理原理，而且易于引起學生學習物理的興趣，激發學生的創造意識．

（3）視聽感官并用

有關資料表明：“在接受知識方面，單靠聽覺一般只能記住15％左右；單靠視覺，從圖象獲得知識，只能記住25％左右；如果兩者結合起來可記住65％”①．因此，調動學生各部分感官的協同作用，比用單一渠道要好．還應考慮學生對各種感覺信息的分辨本領，以強化有用刺激．例如，用下面的方法幫助學生理解加速度的概念：

在一輛沿斜面滾下的小車后面，拖一條長約2米的磁帶，磁帶上錄有一段不變的樂音（如風琴的c調），把錄音機的放音磁頭用導線接出來，裝在斜面的一定位置上，用貼有細氈的薄彈性金屬片將磁帶輕輕壓在磁頭上．當小車沿斜面向下運動時，小車拖著磁帶運動，使錄音機發聲．這樣就可以使學生用視覺觀察到的速度變化為聽覺感受到的音高變化，用音高來理解速度，用音高變化的快慢來理解速度變化的快慢，即加速度的大小．由于人耳對音高的感受靈敏，而且對“變”的感受，比視覺更直接，因而對變化率的概念比較容易建立①．

3．要安全、可靠

課堂上的教學時間是極其寶貴的．如果教師在演示中出現失誤和差錯，不僅會貽誤時間，而且會引起學生對所得結論的懷疑，因此，教師在課堂上的演示實驗必須確保成功．（1）做好充分的準備工作

這是確保演示成功的關鍵．教師在課前要選擇好所需的儀器和材料，仔細地進行檢查，并按照課堂上的實際程序預做一遍（甚至數遍），熟悉儀器的使用性能，了解實驗的準確程度，估計實驗的時間，觀察教室里即將演示的環境等等．并在教案中寫明演示所需的每一件物品，以免課堂上演示失敗或失去良機．

（2）課堂演示時必須確保安全

演示時，教師必須按照安全操作規程去做，認真仔細，確保人身安全和儀器設備的保全．可能存在不安全因素的實驗，一定不要讓學生上臺來操作．例如需要用到220V或380V市電的實驗，或者用高壓感應圈、水銀的實驗，應當由教師自己操作，并做到萬無一失．

（3）正確對待課堂演示中的失誤，切忌弄虛作假 備課中做好充分準備，可以提高演示的成功率，但不能保證課堂上一定不出問題．出了問題怎么辦？一是要鎮靜，切忌手忙腳亂，應認真思考和分析，盡可能及時找出原因，迅速排除故障；二是要實事求是．萬一不能及時排除故障，也不可用“儀器不行”來搪塞過去，更不可編造數據，弄虛作假．應當向學生如實說明實驗失敗的原因，并聲明在下節課重做．這樣的負責精神和科學態度，必將對學生產生良好的影響．

4．要有啟發性

演示實驗能夠提供豐富的感性材料，變抽象為形象，但它的最終目的是要通過觀察啟發思維，使學生更好地認識客觀規律，發展能力，培養興趣．因此，在設計和編制演示程序時，必須在啟發性上下功夫．

演示中的啟發性，首先在于以趣激疑．當生動的演示現象出乎學生意外之時，認知的矛盾將轉化為思維的動力．例如，在“彈性碰撞”教學開始時，讓學生觀察用兩個等質量的玻璃小球做成的兩個雙線擺：如圖7－7，先將左邊的擺球拉開，右邊的球靜止于平衡位置，再釋放左邊的小球，兩球相碰后，左球靜止，而右球彈起；當右邊的球返回碰撞后，右球又靜止，而左球彈起．如此兩球反復碰撞，圖7－7在碰撞聲中，動靜交替．面對這一有趣的情景，問題油然而生．

運用演示引發問題，只是啟發思維的起點，雖然它是學生開展積極思維的突破口，但要推進思維活動的展開，仍須有教師不斷的引導．這樣，演示才能成為推進思維的向導．因此演示教學的啟發性應體現在演示程序的精心設計之中．

例如，在高中學生學過氣體定律之后，教師用如圖7-8所示的浮沉子演示來訓練學生的思維．

（1）用手壓容器上方的薄膜，原來浮在液面上的浮沉子開始下沉，當下沉到某一深度時松開壓膜的手指，浮沉子上升[圖

7－8（a）（b）]，試解釋這一現象． 這是許多初中學生曾經見到過的實驗，當時對這個現象的解釋是很粗略的，只需要說明，壓膜時水進入浮沉子內，重力增大，浮力小于重力，于是浮沉子就下沉，松膜時，水從浮沉子內排出，重力減小，浮沉子就上浮．

（2）繼續壓膜使浮沉子下沉到更深的位置放手，見到浮沉子仍可上升．似乎上面的解釋還是完善的．

（3）繼續壓膜，使浮沉子達到比上一步更深的某一位置松開，出現了浮沉子不再上升的現象，并且一直沉到容器的底部[圖7－8（C）（d）］，這突然出現的現象，使學生感到意外，于是不得不重新審查以往解釋的不足之處．看來浮沉子中氣體的體積，不僅與容器上方氣體的壓強有關（這是由帕斯卡定律所決定的），而且還與浮沉子所處的深度有關．

（4）打開容器上方的橡皮膜，使液體上方的氣壓不變，用一根棒把浮沉子逐漸下壓至不同的深度，觀察浮沉子中氣體體積的變化，說明浮沉子所以在一定的深度不再上浮，是由于在下降過程中液體內部壓強這個因素造成的．（5）在浮沉子沉至容器底部以后，打開容器下的出水閥門，或用虹吸管使水緩緩流出．可以看到，當液面下降到一定深度時，浮沉子就從底部浮了起來［圖7－8（e）]．

從上述的程序設計可以反映出教師對學生思維的引導作用，它既調動了學生的積極性，又使觀察和思維緊密結合起來，從而使學生的認識由表及里逐步深化．

二、演示實驗教學中的觀察指導

在演示方案確定以后，要想達到演示的目的，關鍵在對學生的觀察進行指導．同時，對演示觀察的指導又是培養學生觀察能力的一個重要途徑．因此，在演示教學中應十分重視觀察指導．這里所說的觀察指導，有兩層含義：一是演示本身應能吸引學生的觀察注意；二是教師在演示過程中及時指導，教給觀察方法．所謂指導，絕對不是說教師指到哪里，學生就看到哪里．

1．明確觀察目的，做好觀察的思想準備 草率從事是新教師在演示教學中常犯的毛病當學生還沒有思想準備時，演示已經結束，因而達不到演示目的．在演示之前，一定要讓學生明確為什么要做這個實驗，以及打算怎樣進行；出示的儀器應當有所交待，例如，在演示液體內部壓強規律時，應當使學生帶著兩個問題進行觀察：一是液體內部壓強與深度的關系；二是液體內部在各方向是否都有壓強（特別是向上的壓強）及它們的關系；同時還應使學生在認識U形管壓強計的構造及功能的基礎上進行觀察．因為此時學生還不理解U形管壓強計的原理，所以應當用直覺的方法，如在橡皮膜上用手或重物壓，使學生了解U形管兩側液面高差越大，表示壓強差越大．

又如，在自感現象的教學中，觀察接通電路的自感現象，首先必須帶著“如果線圈自身的電流發生變化，那么線圈自身是否也會產生感生電動勢？”的問題，并認清演示電路的特點，才能把觀察的注意力集中到接通電路瞬間所發生的現象上．我們曾經對20名高一的學生和高二的學生分別進行演示．由于高一的學生還沒有學過法拉第電磁感應定律，正確記錄觀察現象只有75％，而高二學生剛學過電磁感應定律，正確記錄觀察現象的達到了95％，可見，觀察的目的性對于觀察效果起了很重要的作用． 2．突出觀察重點，排除無關因素的干擾

例如，通常教材中介紹斷路時自感現象的電路裝置，都選用一只燈泡與電感線圈并聯的電路．設想按這一裝置進行演示時，學生會看到開關斷開后燈泡并不立即熄滅．但由于時間常數L/R太小，這種延時現象無法看到．而燈泡突然一閃的現象卻十分明顯，它給學生建立自感的概念帶來困難．如果在開始演示時只給出一個簡單的電感線圈、燈泡、開關與電源的串聯電路（圖7－9），提出“在斷開開關的瞬間線圈中是否有感生電動勢產生”的問題，然后與學生共同設計實驗電路來驗證感生電動勢的存在．一種簡單的方案就是觀察開關拉斷時閘刀與閘刀座之間的火花放電現象證明感生電動勢的存在；另一種方案就是將示波器或者是高內阻的電壓表并聯在電感線圈兩端，觀察其電壓的變化；還有第三種方案就是將一只氖泡并聯在線圈兩端，開關接通時氖泡不導通，其電阻為無窮大，可視為它對電路沒有影響，切斷開關時，線圈中的電流迅速減小，原串聯的燈泡熄滅，而并聯在線圈兩端的氖泡起輝了，它的起輝電壓比電池電壓要高許多，由此說明感生電動勢的存在．這個實驗還可以在后面的教學中說明日光燈的起輝原理．

3．從整體到局部，再從局部到整體，培養觀察思路

觀察的全面性是客觀反映事物屬性的前提，應當利用演示實驗培養學生正確的觀察思路．例如，教師常用“圓錐上滾”的實驗來訓練學生的觀察力．首先把傾斜軌道展示在學生跟前，傾斜軌道的表面特征給學生造成假象．把雙錐旋轉體放在軌道的中部，學生幾乎毫不例外地預感到旋轉體將沿斜面滾下，然而見到的卻是意料之外的現象（如圖7－10所示）．在學生渴望得到解答之際，讓他們從各個方面對儀器觀察，并注意圓錐體與軌道之間的聯系，最終發現圓錐體在軌道低端的重心位置最高．于是學生在恍然大悟中獲得了觀察方法的啟示．

4．縱、橫對比，把握事物特征

觀察的深刻性在于透過表面現象抓住象物的本質，利用對比觀察是使思維向縱深發展的很好的方法．在演示實驗中，要引導學生善于察覺條件的差異及產生結果差異的聯系．通常可以采用縱向對比、橫向對比、正反向對比的方法．

例如，用驗電器和鋅板（或鋁板）等演示光電效應的現象，實驗過程如圖7－11所示．把用砂紙打磨光的鋅板（或鋁板）插在驗電器的導桿上，給鋅板帶上負電荷，可以看見驗電器指針張開；用紫外光（功率較小的醫用紫外線燈）照射鋅板，驗電器指針即迅速閉合；再給鋅板帶正電，同樣用紫外光照射鋅板，驗電器指針不再閉合；再用白熾燈作光源，照射帶電的鋅板，不見指針張角有何變化．從上述過程可以看出，它是一個邏輯性很強的縱向對比過程．由（a）、（b）階段的對比可以看出，驗電器指針閉合不是由于紫外光使空氣電離的原因（雖然有一點影響，但不是主要原因），而是光照射使電子躍出的原因．由（a）（C）階段的對比說明光電子能否躍出與照射光的頻率有關．

縱向對比的演示方法是按照現象變化的順序逐步展開的．它能夠使學生較好地把握過程發展的階段特征，但需要不斷回憶已經消逝了的現象．在比較復雜的過程中，可以變部分縱向對比為橫向對比，縱橫向對比相結合．例如，圖7－12（a）顯示了物體浸入液體前后彈簧秤讀數的變化，由此可知浮力的大小，在繼續演示的過程中，保留圖7－12（a）的狀態，同時用另一個同樣規格的彈簧秤顯示排開液體的重量，如圖7－12（b）所示，兩者橫向對比，學生就能清晰地察覺兩者之間的關系．

又如在上述接通電路的自感現象的演示中，也采用了電感支路和電阻支路同時橫向對比的方法，從而使難于察覺的暫態差異顯現出來．

為了便于學生認識事物的本質，常需要用正向和反向對比的方法．例如，為了說明振動產生的條件之一是物體必須受到回復力的作用，可以用彈簧振子演示，分析回復力使物體圍繞平衡位置往復運動；還可以用保險絲繞一個彈簧，下掛小球，在事先不告訴學生彈簧材料的情況下，把小球拉伸后釋放．學生驚異地看到小球不發生往回運動，這時告訴學生彈簧的材料，于是學生們從反面現象加深了振動產生條件的認識．

總之，教師在演示教學中，一定要注意使學生的觀察和思維活動緊密結合起來．用觀察促進思維活動的展開，又用思維指導觀察活動的進行，使學生逐步認識物理概念、規律，逐步發展觀察和思維能力．

§7.4學生分組實驗教學

一、學生分組實驗技能訓練的教學目的 學生分組實驗是學生在教師指導下獨立操作的課堂教學過程，教師應當根據大綱的要求，有計劃地、系統地訓練學生的實驗技能和良好習慣．這些技能的教學目的可大體分述如下：

1．逐步學會自學實驗講義（教材）

通過自學與輔導，逐漸學會自學實驗講義或相關教材，理解其內容、包括目的和原理，知道怎樣做實驗，會組織實驗步驟．

2．逐步養成正確認識基本量具、儀表的習慣

要求學生養成正確習慣：拿到量具，儀表能說出它的名稱，通過對外部形態、銘牌、一般構造的觀察，教師的輔導及閱讀說明書等材料，了解它的主要功能、使用條件、量度范圍，精密（準確）度及使用規范．

3．逐步養成良好的操作規范，進行正確的實驗操作．

實驗操作必須按一定的操作規范程序進行，逐步養成良好習慣，例如：

（1）裝配儀器：一臺儀器的裝配，多臺儀器和器材的組合，都應當做到能按合理的規范程序操作．例如在裝配天平時，應先將橫梁放于止動架上，才能安放掛鉤、掛架和掛盤，不僅要使各類部件的位置正確，而且要做到“對號入座”．

（2）儀器的預備性調整

器件裝配好以后，一般都要進行預備性調整，如儀器底座位置的調整，滑線變阻器滑動臂初始位置的調節，儀表上的檔位選擇及各種旋鈕初始狀態的調節，熱電子儀器的預熱，光具共軸的調節和各種測量儀表零點的調節等．

預備性調節的最后一步是檢查，檢查的項目，一是看儀器或電路的裝配是否正確，二是看各種器件是否處于規定的初始狀態．

（3）啟動工作和觀察記錄：按規程及實驗步驟啟動儀器工作，并仔細觀察，記錄所示數據．（4）實驗結束后的收尾工作

實驗結束，應按照一定的順序拆除和整理儀器；檢查儀器材料是否有壞損丟失，然后清理桌面，板凳的歸位．一切設備復原．

4．逐步掌握實驗操作的規范動作

實驗操作不僅要注意程序，而且要注意動作的規范要求，切忌隨意性的動作．例如：

（1）調整天平時，一般用左手握住止動旋鈕，不論調節底座、橫梁，放卸待測物和砝碼，還是撥動游碼，都必須在止動期內進行．需要觀察天平是否平衡時，再輕輕地順時針旋轉止動旋鈕．當橫梁處于升起狀態時，左手不可脫離止動旋鈕．這樣做，一方面是為了防止橫梁自動落下，一方面提醒使用者在觀察天平平衡之后立即把橫梁放下．用右手拿砝碼鑷，鑷口的凹邊應當朝上，如圖7－13所示．待測物和砝碼都應放在砝碼盤的中央．

（2）用手拿燒杯傾倒液體時，應如圖7－14所示．

（3）使用螺旋測微器，一般應用左手拿被測物，右手無名指與小指握弓形架，拇指與食指操作旋輪．若被測物已被固定，則可用左手握住弓形架身，右手旋轉螺桿套筒．當螺桿開始接觸被測物時，應改旋棘輪，使螺桿前行，壓住被測物，待聽到“咔咔”聲時再行讀數，如圖7－15所示．

（4）用手調節滑線變阻器滑臂時，應以另一手扶住瓷支架上方，如圖7－16所示．

（5）用手拿透鏡時，應如圖 7－17所示，切不可觸及透鏡表面．

5．學會正確測量讀數與處理數據

（1）檢查零點是否正確，在零點不符的情況下，應調整好零點或選擇相對零點：

（2）應使觀察視線與表面垂直．（3）讀數時，一般應保證準確的數位不致省略，可以估讀到最小分度的下一位，但不必估讀至最小分度的下兩位．例如，用毫米刻度尺測量的正確讀數是15.3mm．不應表達為15mm，也不應表達為15.25mm．當量具的最小分度為0.2或0.5個單位時，在觀察能力許可的條件下，應估讀到最小分度的 1／2或 1／5．例如，最小分度為0.02A的安培表，應估讀到0.01A：

不管使用何種量具，養成良好的讀數習慣是非常重要的．一般來說，應當先觀量程，再看最小分度，然后看零點，再讀數和記錄．

處理數據應體現科學的態度和方法．常用處理方法有計算法和圖示法兩種．

在中學物理教學中，使用計算法多利用平均法來減小實驗誤差．

圖示法的優點主要有兩條：一是簡明、直觀、便于比較，特別對探索物理規律很有用；二是利用實驗中的有限數據作出圖線后，從中找到那些無法通過實驗來得到的數據，還可以求出相關的第三個物理量．用圖示法表述物理量之間的關系時，應注意以下的要求：（1）在中學物理教學中，主要介紹直角坐標系．直角坐標一般以橫軸代表自變量，縱軸代表因變量．在軸的末端近旁注明所代表的物理量及其單位．

（2）坐標的原點，不一定取為變量的零點．坐標軸上的標度值應能恰當地反應出測量值的有效數字．坐標標度應劃分得當，以不用計算就能直接讀出圖線上每一點的坐標為宜，如通常用1、2、5而不用3、7、9來標度，使坐標紙的一小格可用來表示測量值最后一位的1，2，5個單位．

（3）應盡量使圖線占據圖紙的大部分，不致偏于一角或一邊．橫軸和縱軸的標度可以不同，但大小要注意配合．如果數據特別大或特別小，可提出乘積因子，例如提出×103、×10－2放在坐標軸最大值的右側．

（4）描點和聯線．依據實驗數據用削尖的鉛筆在圖上描點．為清楚、準確起見，常以該點為中心，用×、⊙等符號中的一種標明．同一圖線上的觀測點要用同一種符號，如果圖上有兩條圖線，則應用兩種不同符號以示區別．描繪出的直線或曲線應為光滑曲線．曲線不通過全部測定點是正常現象．一般情況下，聯線時應盡量使曲線通過或靠近大多數觀測點，并使測點比較均勻地分布在曲線的兩側．如圖7－18所示．

6．學會寫實驗報告

實驗報告一般應包括實驗目的、裝置與器材、實驗原理與步驟、數據記錄與計算、結論與討論等部分，逐步地要求學生學習自行設計實驗報告．在設計報告時，應讓學生學習用比較簡潔的文字，直觀的圖表來表達報告的內容．數據表格的設計應做到：說明實驗條件；要有原始記錄；欄目中應注明物理量的符號和單位；力求簡明，便于總結物理規律．

下面介紹一份學生分組實驗的報告：

證機械能守恒定律

實驗者姓名××，同組人姓名×××

實驗時間×月×日下午第二節

[實驗目的]

1．驗證物體在光滑斜面上自由下滑時的機械能守恒；

2．進一步鞏固打點計時器的使用和數據處理方法。

[實驗器材]

平面小車，電磁打點計時器，學生用電源，支架，直尺。

[實驗原理與步驟]

如圖7－19，如果小車在重力作用下沿光滑斜面下滑，從靜止點A到B小車的重力勢能減少 △Ep=Mghon

而動能增加 如果△Ek=△Kp即 或△Ek/△Ep=1

則證明機械能守恒

1．調節斜面傾角，使H/L盡可能大一些，以減小摩擦力的影響；

2．裝配和調整電磁打點計時器；

3．將小車置于斜面上方A點處，連接裝配好打點紙帶；

4．開啟電源，釋放紙帶末端，使小車下滑，下滑結束即關閉電源；

5，取下紙帶，測量讀數并進行數據處理。為什么在本實驗中△Ek／△Ep＜1？ 因為在本實驗中小車在斜面上運動所受的阻力不能忽略不計，其勢能減少量中的一部分消耗在克服阻力所做的功上，因此△Ek＜△Ep．本實驗的誤差約在8％以下．因此可以說，如果不計阻力的影響，小車維持機械能守恒．

由上述數據可以大致估計小車所受阻力的大小．現以第4組數據為例．

二、學生分組實驗的一般過程和教學要求

學生分組實驗的過程，一般分為三個階段：準備、操作和總結階段．

1．準備階段及其要求

本階段的主要任務是使學生明確實驗目的，理解實驗原理、方法，認識實驗儀器，做好操作與記錄的準備工作，其核心是理解實驗方案．這是調動學生實驗主動性的前提．如果對目的、原理不了解，依葫蘆畫瓢地做一陣子實驗，稀里糊涂地記了一批數據，這就很難說有什么好的收效．對科學的實驗研究來說，構思階段非常重要．教師正是在實驗的準備階段中，讓學生學一點科學構思的方法．因此，教師要充分重視準備階段的引導工作，如引導學生認真閱讀實驗教材，提出一些問題幫助學生思考和理解例如，在做“把電流表改裝成伏特表”的實驗以前，可布置如下幾個問題：

（1）怎樣才能把電流表改裝成伏特表？在計算電表的附加電阻時，應當知道電流表的哪些參數？

（2）在按圖7－20的電路測電流表內阻時，為什么要滿足R遠大于R＇（例如R≥100R＇）的條件？怎樣才能滿足R》R＇的條件（怎樣選擇電路中的兩個可變電阻和電源輸出電壓）？

（3）在校正伏特表時，應按怎樣的電路測試？改變電壓應選擇滑線變阻器的分壓器電路，還是限流器電路？

此外也可以通過教師引導下的學生討論，共同設計和理解實驗方案，特別是對探索性的實驗，更應注重這方面的引導． 學生理解了方案，還不能認為已完成了必要的準備工作，還必須考慮學生是否具備進行實驗的技能．只有事先為學生進行實驗基本鋪平了道路，才能使他們在有限的課堂時間內，把精力集中在解決主要矛盾方面．

例如，高一力學中有一組關于利用電磁打點器的實驗．對學生來說，這是一種新的實驗方法，它涉及到打點計時器的原理和使用，有關的實驗原理和操作要求，紙帶數據的處理方法等，因此是比較困難的．教材中分成幾個不同內容的實驗，分散了教學的難點．教師應當根據各次實驗的側重點引導學生做好預習工作．

還須說明一點，預習決不只是看書．對于一些學生尚未見過的儀器，光靠看書往往是難于弄懂的．教師應當抽出一定時間，讓學生邊看實物，邊著教材，或者一邊聽教師講解一邊看示范操作．

2．操作階段及其要求 它是把實驗方案變為實踐的階段．在這個階段中，學生的主要任務是：安裝和調整儀器，操作控制實驗條件的變化，觀察測量，取得必要的數據；排除可能出現的故障，這是培養學生實驗技能和良好習慣的關鍵階段．

總的說來，在學生分組實驗的教學過程中，應始終注意發揮學生的主動性，使他們帶著明確的目的，認真仔細地觀察，積極地動手操作和動腦思考．實驗中遇到一些問題．教師應善于啟發，不要包辦代替．這樣盡管學生可能遇到一些麻煩，但收獲是大的．還需要辯證地處理好發揮學生主動性與嚴格要求的關系．實驗中有一定的程序規范和動作規范，應當使學生了解這些要求是以科學理論為依據，并經過實踐總結出來的，以提高學生執行規范的自覺性．其次，執行規范也不是要求學生機械的操作．相反，應要求學生手腦并用．例如，調節天平底座的時候，就必須根據重垂線的垂尖位置思考底腳螺絲的調節旋向．當然熟練以后就會成為一種技能．實驗步驟是根據實驗程序的總要求來制訂的，但也不是千篇一律．可適當鼓勵學生在不違反操作規程基礎上有所創新．再次，應當看到嚴格要求對于培養學生良好習慣和作風的意義，從一開始就要嚴格要求，許多學生在連接電路以前，從不考慮各器件放置的位置，亂七八糟，有的儀器表面背對著自己，他們認為，只要電路正確就行了．還有的學生準備不認真，不按操作規程操作，使儀器損壞，實驗結束，桌面場地零亂，儀器不復位．造成儀器零件及材料丟失．如果老師放松要求，久而久之不僅養成學生毛毛糙糙的作風，而且極不利于對學生品德特別是科學態度的培養，對于學生今后的工作學習也很不利．在實驗指導的過程中，教師應抓住好壞典型，不失時機地提出對全體學生有教育意義的問題．

3．總結階段及其要求

本階段的一般任務是：處理數據，分析結果及完成實驗報告．這是從現象上升到理性認識的重要階段．在這個階段中，教師應引導學生發揮思維的能動作用，學習數據處理的某些方法，了解影響實驗結果的因素，培養實事求是的態度和科學作風．

值得一提的是如何對待“不滿意”的結果．應當使學生認識到，改一改數據，湊成“好的結果”是十分錯誤的；簡單地歸結為儀器粗糙，對自己也無益處；應當仔細分析實驗經過和實驗條件，找出產生問題的原因，必要時重做實驗．有時看上去實驗是失敗了，但對一個認真的實驗者來說，收獲不一定就小，獲取實驗數據是一件嚴肅的工作，任何時候都不允許草率從事，更不用說弄虛作假，在教學實驗中就要強調這種科學精神．此外，還應當向學生指出：教學中的實驗只是給大家提供學習和訓練的機會，科學上的發現絕不是這樣輕而易舉地得到的；不是通過一、二節課的時間就能使理論得到驗證或發展的．

第四篇：中學物理實驗教學

中學物理實驗教學，當與“新課改”并行

摘要：本文通過對傳統的中學物理實驗教學中存在的一些弊端進行剖析，提出了“新課改”下的中學物理實驗教學的主要特征，并思考怎樣推進中學物理實驗教學的改革模式。

關鍵詞：新課 物理實驗 實驗教學

一、問題的提出

物理學是一門以實驗為基礎的自然科學。回顧物理學的產生和發展過程，可以發現實驗是研究物理問題最基本的手段和方法，自始自終發揮著極其重要的作用。培根說過：“凡是希望對于在現象背后的真理得到毫無懷疑的快樂的人，就必須知道如何使自己獻身于實驗。”同樣，物理實驗在物理教學中也占有舉足輕重的地位。中學物理實驗是實現物理教學目標的基本手段，是實現手、眼、腦綜合運用的過程。物理課程標準明確規定了實驗教學的任務，并把培養學生的實驗技能作為中學物理教學的目的之一，力求通過實驗來加強中學物理的教學，提高教學效果，培養學生的觀察能力、操作能力、分析能力。在“新課改”下的今天，強化實驗教學就顯得更加突出，尤為重要。物理新課程標準旨在進一步提高學生的科學素養，而科學精神中的探究精神、創新精神等在物理實驗中學生都可以得到充分的訓練和培養。因此，在“新課改”形勢下，就必須對現行中學物理實驗教學進行改革，是為急務。

二、傳統的中學物理實驗教學中存在的一些弊端

1．落后性和局限性

當今的科技發展一日千里，教學儀器設施設備在不斷地更新換代，而中學物理實驗室特別是農村中學用的還是八十年代的“小車＋木塊”，現代化的教學手段不能充分用在中學物理實驗教學中，中學物理實驗大多數與科技前沿相距太遠，受到教材、場地、實驗器材以及時間等的限制，實驗就只能停留在教材中和實驗室里，使學生感覺物理實驗毫無趣味可言，嚴重制約了學生學習的趣味性、主動性、能動性以及探究性。

2．單一性

我國實驗教學的一個怪現象是“錄像實驗”和“試題實驗”。為了應付中考，教師想出了提高“課堂效率”的絕招：用“錄像實驗”詳細講解實驗要點、步驟，代替學生動手操作；用“試題實驗”講原理與設計思想，學生在實驗中“動腦不動手”。這種濃縮的實驗教學方式對于應付考試有時還比較管用，這種理論與實踐的脫離，嚴重制約著物理教學水平的整體提高。著名物理學家楊振寧曾對中、美兩國學生的物理學習進行比較研究，指出：“中國的學生學習非常刻苦，基礎知識豐富、扎實，且善于考試，但他們卻普遍存在動手能力差，不善于提出問題等缺陷”。這與其它大量的信息資料表明的是同一個事實：中國基礎教育最為突出的弊端之一就是忽視了對學生進行動手能力的培養。在物理課堂教學中，實驗一方面能培養學生的學習興趣和激發學生的求知欲，另一方面能創設學生有效掌握知識的學習環境，能使學生在注意力高度集中的情況下處于教師創設的情景中，達到“我看了，我記了；我做了，理解了”，這正是教師演示實驗和學生分組實驗能達到的效果，而課堂教學中教師如果對該做的實驗不做，一帶而過給出結論，忽視了課堂的探究過程，學生往往處于“我聽了，我忘了”的狀態，雖然在短時間內有些印象，但容易遺忘。

3．包辦性

傳統的實驗教學側重于基本的實驗技能，過多地強調實驗操作的規范化。學生在實驗中往往“動手不動腦”，出現以單純的機械操作為主。學生根據教師講解的實驗目的、器材、步驟，像做廣播操那樣，按照規定的程序進行操作，去獲取教師或教材所要得到的數據或實驗結果，而不去考慮實驗為什么要這樣做，怎樣去做，更不去考慮實驗中可能會存在什么問題，以及需要如何去解決。在這種實驗教學模式下，學生對實驗的認識只停留在表面上，體會不到實驗的真正意義，當然也就談不上探究與創新。久而久之，學生對實驗也就失去了興趣，出現有些學生相互之間抄襲數據，甚至瞎編造數據，這種實驗報告就顯得一點兒沒有意義，且違背了我們教育的培養初衷。

在新課程中增加了一些探究性實驗，教師似乎也比較注重探究性實驗，然而往往有不少實驗的探究只停留在了表面上，要學生真正體驗科學上的探究，還存在不少的困難。比如，以人教版九年義務教育課程課程標準實驗教科書物理八年級下冊第九章第七節《磁生電》為例：本節課為典型的探究課，教材要求學生從實驗現象中歸納得出產生感應電流的條件。教師教學設計時一般安排為隨堂實驗課。學生按圖連接電路，按表格填寫實驗現象，然后由實驗現象得出結論。一切竟如此輕松！學生感嘆，那么簡單的結論，法拉第竟花費了十幾年的時間去探究！為什么學生竟會有如此的想法？為什么學生難以體會科學家們從事科學探究的艱辛？原因在哪里？原來是在課堂探究實驗中教師給定的預設條件太具體化了：實驗器材，線路連接，具體要觀察的現象，要記錄的表格都有了，有時教師從教學時間考慮，甚至連實物圖都事先給連好了，學生在課堂上只剩下在表格中填“有電流”或“無電流”，實驗中其實就沒有了探究的味道。至于本實驗的關鍵與重難點，學生如何從實驗現象歸納得出產生感應電流的條件，應該說對學生的思維要求還是挺高的，可是不少學生在課前預習過教材，在做實驗之前也就早已知道了結論，這樣的探究還有多少是真正探究的價值！

三、新課改下中學物理實驗教學的主要特征

新課程的培養目標定位于培養全體學生的科學素養，新課程標準使中學物理實驗教學有了新的要求和新的特點，促使物理實驗從內容到形式都發生了較大的變化。

1．物理實驗的趣味化

物理實驗根源于假設加驗證的探究性質，這決定它具有極大的動機，來激發學生學習興趣的功能，但是以往物理課程教學因過分強調“學科中心”和“知識系統”，使物理實驗的“學術化”偏向十分明顯。國內外的各種調查顯示，很多中學生對物理學習的興趣正在明顯降低，甚至一些學生放棄了對物理的學習。導致這一狀況的原因固然是多方面的，但物理實驗能否激發學生的探究興趣、求知欲望和動手學好，這也是新課程標準反要求的，應該引起我們的關注與思考。有教師創新關于“力”的實驗：設計了筷子提米、瓶口吞蛋、不沉底的針等實驗，這些實驗簡單易行，趣味性強，效果也明顯。有效地提高了物理實驗的趣味性，創設趣味實驗等新的實驗形式，使實驗系列化、多樣化，這是今后教學中需要強化的教學目標和教學途徑。

2．物理實驗的微型化

微型實驗同常規實驗相比，具有儀器簡單、村料少、省時省力、現象明顯等特點。由于微型實驗來源于生活、應用于生活，能極大地激發學生物理學習的興趣，有效提高課堂教學的質量。同時，由于微型實驗的器材來源廣泛，取材容易，可達到人手一套器材，從而能實現人人動手。學生通過動手做實驗和自制教具或學具，既訓練動手能力和創新能力等，又增強了自信心；既體驗了自主實驗的成就感，又強化了實驗的參與意識。

3．物理實驗的生活化

物理是一門實踐性應用性很強的科學，物理現象無時不在，無處不有，物理知識廣泛地滲透到個人和社會生活的各個方面。為此，我們有理由創設一些新的物理實驗形式，如“生活中的物理實驗”、“家庭小實驗”等，使學生認識和理解物理對個人和社會的價值，營造“學科學、愛科學、用科學”的氛圍，在潛移默化中對學生進行“科學的生活”和“生活中的科學”教育。

4．物理實驗的社會化

將“從生活走向物理、從物理走向社會”、“面向全體學生的物理”這些理念落實到物理教學中，要求整個課堂教學中貼近生活、貼近社會，使學生學習“有用的物理”。作為物理課程教學內容的一個重要組成部分，物理實驗尤其要注意聯系學生的生活和社會實際。這一方面可以提高學生的科學興趣，使學生感到物理就在自己的身邊；另一方面也可使學生在掌握物理知識的基礎上，了解其應用的原理。因此，通過物理實驗來解釋和解決日常生活和社會實際問題，對于拓展物理實驗的功能，培養學生的科學素養和提高學生的致用能力，具有十分重要的意義。

四、新課改下中學物理實驗教學改革模式的探討

1．改“落后性”為“先進性”

對現有物理儀器設施設備盡快更新。運用現代化的教學手段，使學生實驗更加直觀、簡便、準確，更具有吸引力。教師還可以適當地增加一些近代物理實驗，讓實驗走在教材的前面，讓學生初步了解和接觸科技前沿。

２．改“局限性”為“開放性”

經常開放實驗室。由于人的個性差異，有些學生往往不滿足于課堂上所看到的或書本上所接觸到的實驗，他們往往表現出較強的動手欲望，有些學生則動手能力不強，有時想自己試著做實驗，又怕做不成功，在實驗中往往處于旁觀者的位置。因此不定期地開放實驗室，既可以給動手能力強的學生施展身手機會，又可以為動手能力較差的學生提供鍛煉自己，提高實驗能力的便利。具體辦法可以采取自愿參加、全方位開放的形式，或根據興趣愛好組織專題研究和探討，學生也可以根據自己的情況和需要，復習已經學過的實驗的操作，自主選擇實驗方法或自主選擇身邊的材料去做各種實驗，完成自己設計的小實驗等。無論采取哪種形式和基于何種目的，這些實驗都將極大地激發學生的學習興趣，增強學生的動手能力，這樣也能達到將實驗室“搬出”學校，將儀器“搬回”家中，讓學生擺脫課本、實驗室、器材的限制，真正做到實驗教學的“改革開放”，引導學生去探究和發現，培養學生的觀察能力、想象能力和創造能力。

3．改“單一性”為“多樣性”

（1）改驗證性實驗為探究性實驗。我們可以嘗試改“力的合成”為“研究合力與分力的關系”。在實驗中，先讓學生通過觀察實驗現象，總結現平行四邊形法則，這樣讓學生在實驗中先獲得感性認識，再上升到理性認識，比起單純地教師演示、講解的效果，學生對學習物理的興趣更強，對物理規律的理解也更加深刻。

（2）加強理論與實踐的聯系。例如：講開關時，教師讓學生多接觸生活中常用的開關；講變壓器時，教師可以帶領學生認識家用電器中的小型變壓器或參觀發電廠。在課外活動中指導學生修理實驗儀器、開設小型家用電器等課外活動小組，讓實驗更加貼近學生的生活、深入生活，用所學的物理知識去解決實際問題，進一步培養學生的動手能力，激發學生的求知欲望。

4．改“包辦性”為“獨立性”

獨立完成一個實驗，要求學生具有扎實的基礎知識，嚴密的思維能力，熟練的實驗技能。而培養學生的獨立實驗能力，最好的辦法是指導學生嘗試課本外的探究性實驗和設計性實驗。例如“研究白熾燈泡的電阻隨電壓變化的關系”的實驗，可以指導學生獨立設計電路（要考慮滑動變阻器的分壓接法和限流接法，電流表的內、外接法），選擇器材（電源、電流表、電壓表的量程、滑動變阻器等），處理實驗中的突發問題（如電路不通、缺少器材等）和記錄、處理數據，最后再與額定值相比較，分析實驗誤差的來源。學生的獨立實驗是鞏固物理知識，培養學生思維能力、動手能力以及發揮學生主動能動性的重要手段之一。

總之，新課改下的中學物理實驗教學的改革應注重把實驗的改進與培養學生的創新精神相結合，不僅要讓學生明確實驗改進的必要性，學會改進的方法與技術，體驗改進成功的喜悅，更要注重啟發學生運用所學的物理知識去進行創新。

第五篇：中美中學物理實驗教學比較

一、美國中學物理教師對物理實驗教學的重視問題筆者之一曾在美國考察訪問過八所中學，給筆者留下深刻印象的是：美國中學物理教師普遍很重視實驗。他們一般都有自己的專用教室，各班學生輪流來上課。教室里四周靠墻的桌子上，常常擺了一圈演示實驗儀器。教室旁邊還有一間準備室，準備室里也放滿了教師的各種教具與實驗器材。這些演示教具和實驗器材大多是教師自己設計制作的。許多自制的實驗器材構思巧妙，結構簡單，效果良好。例如，ＲＯＹＡＬ中學的貝克爾先生設計的將沉重的長方木從中點水平支起來，用塑料的高爾夫桿套經毛皮摩擦后吸引長方木一端使之水平旋轉的靜電實驗；磁鐵在豎直的銅管中緩緩下落的渦流阻尼實驗，塑料瓶中裝有界限明顯的兩色液體的模仿龍卷風的實驗；數字顯示不同物體的溫度的實驗等；ＶＡＮＮＵＹＳ中學的羅伯特先生用蘋果和南瓜在教學樓頂上做的自由落體實驗；自制木頭飛機在鐵絲上滑行投彈的平拋實驗及“射擊猴子”實驗；ＳＡＮＦＥＲＮＡＮＤＯ中學的克朗代爾博士的水流反沖實驗，用玩具槍在不同角度做的斜拋運動實驗等。這些實驗器材大部分是他們自己掏腰包購買材料，不惜時間精力制作起來的，表現了美國中學物理教師對實驗的重視和敬業精神。他們通常一天５節課，另一節用于備課和批改作業等，天天如此，還有的周課時達到３０多節的。即便如此，他們也是想方設法設計各種教具及實驗器材以改進教學。值得一提的是“射擊猴子”問題，這在中國的中學物理課本上也有：樹上吊著一只猴子，有一管獵槍的槍口直接對準猴子，獵槍開火的一瞬間，猴子從樹上掉下，問槍彈能否擊中猴子。我國的有關報刊曾專門對此問題進行過討論，稿件幾乎全是從理論和計算方面來證明或是討論的。而在美國，筆者先后四次看到不同的美國教師用實驗回答這個問題。最精密的實驗是加州洛杉磯大學（ＵＣＬＡ）的霍夫曼博士設計的用激光瞄準遠距離射擊，在猴子快要落地時命中的演示實驗。最簡單的實驗是上面提到的羅伯特先生設計的實驗：他用一根３米長的塑料管做為獵槍，用木頭削制子彈，猴子用電磁鐵吊在空中，電磁鐵開關用一導線連至塑料管口。他從管子另一頭瞄準猴子，用嘴使勁一吹，子彈飛出管口，斷開電源，猴子落下，飛出的子彈恰好擊中下落的猴子。如此簡單的實驗，就能得到良好效果。這一“射猴”例子生動地說明了美國中學物理教師對實驗的重視程度。[!--empirenews.page--]美國教師認識到，實驗教學比起直接講述來，確實要花費更多的時間和精力，而且在得到結論方面常常反不如直接講述來的簡潔而明確。但物理科學是一門實驗科學，學生從物理實驗中所獲得的感性認識，探索能力和動手技巧等，不是直接講述所能給予的，而且物理實驗在增加物理教學的趣味性方面，也有它不可替代的作用。所以，雖然在美國中學物理教材中一般并沒有列舉需要作什么樣的物理實驗，教學大綱上也沒有規定這部分內容［１］，但美國中學物理教師普遍很重視實驗，這已成為一種風氣和共識。

二、關于物理實驗的規范性及多樣性在我國比較正規的中學中，學生分組實驗的規范性及實驗條件的優越，顯然是大部分美國中學所不及的。筆者曾看過他們的一份實驗講義，上面列舉了七，八個實驗，內容涉及力學，電磁學，聲學，熱學等多項內容，在實驗的規范性及與教學內容的緊密配合方面，顯然不如我們的學生分組實驗。曾到中國中學訪問過的美國教師對中國中學中實驗設備的齊全、實驗經費的充足感到十分羨慕。他們說：“中國的中學是很富裕的。”所以美國學生動手做實驗的條件反而不及我國學生優越。我們應該重視我們在這一方面的長處，加強管理，提高儀器設備的利用率，充分挖掘實驗儀器在培養學生能力方面的潛力。但從另一方面說，儀器的缺乏也激發了美國中學師生在實驗方面的創造性。如上所述，美國中學物理教師自制了大批的教具和實驗器材，此外他們還領導學生搞各種各樣的課外實驗活動。例如，有一所學校的老師領著一個學生實驗小組利用儀器接收從人造衛星上發來的信號，并以此驗證相對論的理論。筆者曾參加洛杉磯１９９２年中學生發明競賽的評判工作。他們中學生制作的各種各樣的參賽展品擺滿了一個體育館的偌大一周圈門廊，充分顯示了他們中學生課外實驗活動的豐富多彩。筆者在美國參加過多次學術會議，其中教師以及學生演示他們設計制作的各種實驗常常是會議的一項重要內容。[!--empirenews.page--]前兩年，計算機在美國中學物理實驗教學中已開始使用，但還不是那么普遍。在筆者訪問過的八所美國中學中，有一所中學的物理教室中擺滿了一周遭黑白屏幕的計算機，學生們正在上有關的課程。他們的課本就叫做“計算機模擬物理實驗”［２］，目錄如下：實驗一 統計規律１．隨機事件的分布 ２．分布的平均值和標準誤差實驗二 拋體運動 １．平拋 ２．斜拋 ３．獵人和猴子。實驗三 非勻加速運動 １．空氣阻尼 ２．諧振動 ３．非諧振動實驗四行星運動１．環繞一個恒星運動 ２．環繞兩個恒星運動實驗五波動 １．正弦波 ２．波的迭加 ３．駐波。實驗六電場 １．兩個點電荷 ２．三個點電荷 ３．未知電荷。與教材相適應有配套的軟盤。學生當時正在津津有味地做著“獵人射擊猴子”的模擬實驗。由目錄可知，這一教材是綜合性的，并不直接配合某一部分物理教學內容，但部分彌補了他們學生分組實驗內容的不足，同時也能使學生獲得操作計算機的基本技能。此外，有些計算機模擬的物理實驗也是用實物實驗很難實現的，例如“行星運動”。所以，預計計算機模擬物理實驗以后會有大的發展。

三、對我國中學物理實驗教學中某些問題的反思我們國家對中學物理實驗已越來越重視，特別是在新版初中物理課本中實驗的比重已大大增加。不少有識之士也通過各種途徑強調中學物理實驗的重要性。但是應該看到，我們國家在這方面的現狀還是遠不容樂觀的，這集中表現在城鄉中學在實驗教學方面的極不平衡性和“應試教育”與“素質教育”觀念的尖銳沖突。據我們對山東省各地區４０多所中學的抽樣調查，在鄉鎮中學及部分縣市中學中，完成課本上所要求的學生實驗不足４０％的竟占到一半（５０％），完成書上要求的教師演示實驗不足４０％的也占到將近１／３（３１％），甚至有相當一部分鄉鎮中學（７％）基本上一個學生實驗不做。情況確實是令人吃驚的。那么這樣教出的學生怎樣解答高考試卷上的實驗題呢？原來試卷上的儀器怎樣連線，他們黑板上就怎樣連線；試卷上怎樣看刻度，他們黑板上就怎樣看刻度。結果照樣能應付高考。這就是所謂的“應試教育”。造成這種狀況的原因是多方面的［３］。首先是鄉鎮中學經費緊張，儀器短缺。大部分鄉鎮中學的儀器配置達不到國家規定的三類標準。二是管理上的缺陷。許多鄉鎮中學缺乏合格的實驗管理人員，造成儀器的完好率，利用率下降，直接影響了物理實驗教學的進行。三是觀念上的原因。[!--empirenews.page--]這一點也是最重要的和通過努力可以解決的。美國一般中學的實驗經費和儀器配置相對說來也不比我們的鄉鎮中學好，但他們的物理實驗卻搞的有聲有色，大批自制教具和實驗器材在物理實驗教學中發揮了主要作用。而我們的中學物理教師卻較少有人在這方面下功夫。據我們的統計，一件教具沒做過的物理教師，占到１４％，制作教具不足５件的，占到２／３以上。這里有教師自身的原因，也有領導上的導向及政策，環境，風氣等方面的原因，而且后者是主要的。鄉鎮中學在我國的教育事業中占有很大的比重，解決他們在物理實驗教學方面的問題是亟應受到重視的。還有一個值得提出的問題是電化教學的問題。這一問題也是曾到過中國的美國教師所最不能理解的。他們說：面對面地教不好嗎，為什么非要隔上一層玻璃？他們所說的“中國的中學是很富裕的”在很大程度上也是指這個問題。雖然在美國，電視機相對來說是很便宜的，在舊貨市場上甚至花１０美元就能買一臺能看的彩色電視機，但在美國中學卻很少看到什么電化教學或電教設備。而在我們這里，本已很缺的儀器中，電教設備又占了很大的比例。有的中學基本實驗還做不全，上面卻一下子撥來數萬元用于購買電教設備，而且是專款專用，不準干別的。而據我們調查，像攝像機、錄像機、電視機這類電教設備在中學物理教學中的利用率卻幾乎等于零。不僅鄉鎮中學，城市中學也一樣，利用率都很低，這是極大的浪費。這個問題不僅在中學有，在大學也有，而且更為嚴重。有的大學統計了一下，電教設備資產的價值達５００萬元以上，但其利用率卻十分低下。我們建議一定要限制這種形式主義、華而不實的東西，把我們有限的經費用在刀刃上。計算機的利用率要高一些，但也只是相對而言，相當一部分很先進的計算機只當作打字機使用，其功能的開發連百分之一也不到。所以在當前人員素質不高，軟件不豐富，不配套的情形下，計算機也不宜盲目大上，而是要把重點放在確保其利用率上。筆者認為，就目前情況看，還是把我們的錢用在最基本的教學需要上為好。