高中物理實驗教學的有效策略

1、高中物理實驗教學的有效策略 【摘 要】 高中物理課程標準內容的重要改變之一就是加強了實驗課的教學內容和要求，為此廣大高中物理教師轉變教學觀念，對物理實驗也相應地加以重視，并且為此做了大量努力。盡管如此，但是在物理實驗教學中仍然存在著低效或無效的現(xiàn)象。針對這一現(xiàn)象，筆者對當前物理實驗教學進行了認真的調查與分析，并在實驗教學中作了實踐與探索?！娟P鍵詞】 高中物理 實驗教學 現(xiàn)狀分析 實踐探索在物理教學中，我們有一個共識實驗是課堂教學極為重要的教學手段，盡管當今多媒體網絡的發(fā)展為物理課堂教學提供了豐富多彩的平臺，但物理實驗仍然有其不可代替的地位。當然并不是說在課堂教學中有了實驗，我們的課堂教學就一定

2、會是高效的、成功的。在平時的物理課堂教學中筆者發(fā)現(xiàn)實驗教學中存在的一些問題，現(xiàn)做些初淺的分析與思考，聊作拋磚引玉，懇請專家同行不吝指教。一、物理實驗教學的現(xiàn)狀分析在平時的課堂教學中，我們發(fā)現(xiàn)物理實驗教學中存在的問題主要與教師的實驗功能意識不強、實驗教學中缺少有效的教學策略、實驗資源的開發(fā)能力不夠有關。具體表現(xiàn)在以下方面：1、實驗只重視現(xiàn)象與結論，忽視了學生的主體參與和體驗，學生處于被動狀態(tài)，探究的興趣得不到充分發(fā)揮。2、演示實驗平鋪直敘，缺乏認知沖突，實驗前缺少問題情景的創(chuàng)設，難以激發(fā)學生的興趣。3、實驗數(shù)據的處理和實驗結論的得出出現(xiàn)教師霸權主義，教師缺乏科學精神。4、對實驗裝置“照方抓藥”，

3、缺乏改進和創(chuàng)新。5、實驗資源開發(fā)單一性，忽略了社會生活資源在實驗教學中的作用。二、對物理實驗教學的有效策略（一）重視實驗探究的過程什么是探究教學？探究教學是否簡單地等同于動手實驗？思想認識上的誤區(qū)，會導致實際教學的誤區(qū)。特級教師吳加澍的教學模式就是一個很好的探究教學的范例：以實驗為基礎，以過程為主線，以思維為中心，以變式為手段。不難看出，探究的核心是“以思維為中心”，即教師課堂上所用到的手段和方法都應該服務于培養(yǎng)學生思維的發(fā)展，即讓學生在獲取知識的同時獲得過程與方法的體驗、思維與能力的訓練。如果教學中沒有真正意識到這一點，就容易使探究流于形式。如果教師能自覺地突出學生的主體地位，而把教師自己看

4、作一個參與者、組織者、指導者、評價者或學習者，并把科學探究看成是一種學習方法，強調學生自己不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，在這個過程中獲取知識、體會科學方法、受到情感態(tài)度價值觀的熏陶。如某位教師關于楞次定律的教學片段是這樣的：師：你認為感應電流的方向跟什么因素有關？生1：可能跟閉合回路中磁通量的變化情況有關，因為感應電流的產生就是磁通量的變化引起的。師：對。那么，我們應該記錄哪些現(xiàn)象？生2：磁通量的變化情況和感應電流的方向。生3：在上述實驗中磁通量的增加有兩種情況：N極插入和S極插入，同理，磁通量的減小也有兩種情況，為了全面分析問題，我們應該把這四種情況都記錄下來，也就是要記錄線圈中原磁場的方向。師：

5、大家說得非常好。（教師投影表格1，學生分組實驗，記錄現(xiàn)象）表格1操作方法填寫內容N極S極插入拔出插入拔出原磁場的方向線圈磁通量變化感應電流的方向學生記錄現(xiàn)象后，師：誰能根據實驗紀錄的內容，說說感應電流的方向又什么規(guī)律？生：（語塞）師：我們記錄的現(xiàn)象并沒有問題，但仍然找不到規(guī)律，怎么辦？（然后通過生活實例引導：當直接概括某兩者關系比較困難時，可引入跟這兩者有關的第三者“中介”來表述這兩者的關系，比如親戚與親戚的關系）生4：能否通過感應電流的磁場方向作為“中介”？因為感應電流的磁場方向既與感應電流的方向有關，又跟原磁場的方向有關系。（教師適時投影表2，引導學生分析）表格2操作方法填寫內容N極S極插

6、入拔出插入拔出原磁場的方向線圈磁通量變化感應電流的方向感應電流的磁場方向在老師的指導下，完成了本實驗，并把實驗結果記錄到表格中，學生通過分析結果，不難得出這些實驗現(xiàn)象所包含的本質聯(lián)系，本堂課如果放手讓學生來做，可能難度較大，學生甚至不知從何下手，甚至亂撥一通，毫無收獲，而現(xiàn)在通過一個個問題的呈現(xiàn)，激發(fā)了學生的學習興趣，激活了學生的思維，最終一步一步朝目標邁進。當探究出結果，尤其是驗證結果發(fā)現(xiàn)都成立時，他們的興奮是難以掩飾的。這一切美的體驗都來之于探究活動的全面、深入、逼真。（二）重視實驗的差異性與沖突性差異性實驗的開發(fā)與應用已經成為許多國家科學演示教學的研究課題。如美國哥倫比亞密蘇里大學教育學

7、院就有一項“差異性實驗”研究計劃，作為一種科學教學的探究手段，收到了很好的教學效果。差異性實驗是指那些呈現(xiàn)的現(xiàn)象和結果往往是意想不到的、與一般人的“常識”有很大差異的實驗。具有趣味性和強烈的認知沖突。例如，在“內接法與外接法測電阻”的教學中，教師先引導學生分別用內接法和外接法測量同一只大電阻，學生以為同一只電阻的測量值應當相同。但分別用內接法和外接法測量結果相差很大！同樣，測量小電阻也有很大差別。學生困惑：為什么用內接法和外接法測量同一只電阻，會產生如此懸殊的結果？這種對比測量結果產生了很強的差異性，引發(fā)學生強烈的認知沖突和認知失衡。那么在這種情形下，內接法和外接法的教學就會水到渠成，而且學生

8、印象特別深刻。（三）重視實驗過程中的突發(fā)事件有的老師不喜歡實驗，不是怕實驗準備麻煩，而是怕實驗過程出現(xiàn)意外，影響教學過程，實際上有些實驗即使出現(xiàn)意外，它也是課堂中重要的教學資源，尤其是對學生的思維的嚴密性和科學精神的培養(yǎng)具有重要的意義。例如，在探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系時，變壓器的副線圈先選了200匝,并接入一個大燈泡（220V，40W），（原線圈輸入電壓為23V），副線圈選200匝時燈泡亮度很低，燈絲僅僅發(fā)紅，而換用800匝后，就能正常發(fā)光，為了再次說明這一情況，隨手拿了一只小燈泡接入電路，輸入電壓為4.2V，副線圈選200匝時小燈泡發(fā)光，然后副線圈選800匝，結果小燈泡不亮，對這

9、一現(xiàn)象，一下子學生都陷入深思，是操作錯誤還是書本上錯了，同時，我又緊接著做了不接入燈泡時電壓情況，結果副線圈上的電壓隨著匝數(shù)增加電壓是升高的，接下去與學生一起作深入的分析，原來線圈是有較大電阻的，與燈泡組成閉合回路后，副線圈相當電源部分，線圈的電阻相當于電源的內電阻，當接小燈泡時，小燈泡電阻較小，當線圈的匝數(shù)增加時，相當于電源的內電阻增加，小燈泡分得的電壓反而減少（當然還有漏磁等其它原因），同時還要跟學生說明以后碰到的線圈往往當作理想線圈（忽略電阻）?？梢?，實驗過程中出現(xiàn)突發(fā)時件并非都是壞事，只要教師利用好這些發(fā)生在學生眼皮下的活生生的問題，引導學生分析，鼓勵學生參與解決，最后在全班同學合作中

10、作深入分析，最終解決問題。實驗中出現(xiàn)實驗數(shù)據不準、實驗現(xiàn)象偏差，甚至實驗失敗。這些都是難免的，因為實驗本來就在現(xiàn)實的環(huán)境中進行，有許多影響實驗的不確定因素難以控制。關鍵是我們老師如何面對實驗的誤差與失敗。在許多的物理實驗課堂中，出現(xiàn)了與“課堂要求”不符時，有些老師往往回避或用自身的權威剛性地把課堂進程按既定的方案進行，而將學生的感受放在一邊。這種課堂教學看起來像是完整的、高效的，但實際上卻喪失了許多有極高價值的課堂生成的資源，同時也不利于學生科學精神和科學態(tài)度的培養(yǎng)。（四）重視實驗裝置改進與創(chuàng)新實驗裝備是實驗教學順利的保障，正所謂巧婦難為無米之炊，沒有合適的實驗器材就很難使實驗教學達到高效。然

11、而，新課程下的物理實驗，從內容、數(shù)量到形式都有較大的變化。這一新的變化，對我們物理教師提出新的挑戰(zhàn)，要求我們物理教師具備實驗改進創(chuàng)新的意識和能力。然而在現(xiàn)實課堂教學中，教師對實驗設備“等、靠、要”的思想較為嚴重，按部就班，缺乏改進與創(chuàng)新。例如，對安培力方向的判斷左手定則探究的過程，一般都按下圖1進行實驗，但安培力的方向F一般被認為是水平的，但這實際上是有問題的，導體棒向右偏轉，并不能說明F水平向右，所以，我嘗試進行這樣教學。師：（同樣，按下圖1安裝好實驗裝置，接通電路，導體棒向右偏轉）請問能根據這一現(xiàn)象確定安培力的方向嗎?生：水平向右（一般學生都會這么回答）師：導體棒向右擺動就能確定力一定水平

12、向右嗎？（尤其突出水平兩字）斜向上可以嗎，斜向下呢？（學生都有點驚訝）生：不能確定。師：接下去，我們把這一裝置適當?shù)恼{整一下，將碲形磁鐵豎立起來，開口朝上，其它不變，接通電路，讓學生觀察現(xiàn)象。（如圖2）生：導體棒不動。師：這說明了什么？生：導體棒不受力。師：通電導體垂直放入磁場中不受力可能嗎？生：不可能，受力只能在豎直方向。師：這就說明安培力方向與B方向及I方向垂直。這樣，左手定則就比較容易得出，這說明對有些實驗裝置，我們作一些適當?shù)母倪M或調整，就會起到良好的效果。圖1 圖2（五）重視生活中實驗教學資源開發(fā)與利用高中物理新課程標準強調指出，課程實施要貼近學生生活和聯(lián)系社會實際，引導學生主動參與

13、、樂于探究、勤于動手。所以，教師既要注重開發(fā)和利用生活和社會中的實驗教學資源，又要發(fā)動學生，也使得他們成為實驗教學資源的開發(fā)者。這也不僅可以開發(fā)和積累更多的新的實驗教學資源，而且又能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實驗探究能力。例如，在講摩擦起電時，我們可以用塑料吸管來做這個實驗（塑料吸管隨處可見），讓學生用食指和中指摩擦一根新的塑料吸管，會看到該吸管可以吸在自己的手心。再把經手指摩擦過的塑料吸管放在倒扣在桌上的一次性杯子上，再摩擦另一根吸管，當兩吸管靠近時，會出現(xiàn)相互吸引或排斥現(xiàn)象。然后，讓學生思考手和吸管為什么會相互吸引，兩根吸管又為什么會相互排斥，在思考和解決問題中學生就會有很多收獲，而且，吸管到處

14、可見，學生平時還可以做，效果自然更好。另外，有些實驗課堂能做，現(xiàn)象也比較明顯，但趣味性不強，體會也不夠深，若充分利用一些社會資源，效果就會更好。例如，做“靜電屏蔽實驗”時，有的老師輕小的絕緣絲線粘在金屬籠的內側和外側，給金屬籠加上高壓電后，觀察到金屬籠外的絲線張開了，而金屬籠內的絲線紋絲不動，說明了籠內不帶電，實驗現(xiàn)象明顯但是趣味性不夠。改進實驗把小鳥放在金屬籠內，外面加上高電壓，外面加上高電壓，高壓放電發(fā)出可怕的聲音，還有耀眼的弧光立即吸引了全班學生的目光，學生都替小鳥擔心，但是籠子內的小鳥卻安然無恙，這時若再提出問題，試想如果是學生自己在籠子里呢？這個實驗一定會更加刺激有趣。然后介紹科技館當中就可以完成這樣的大型實驗，讓學生在假期去嘗試一下，這樣印象就會很深刻。實驗教學是構建物