改革中学物理实验教学的尝试【摘要】物理学是以实验为基础的一门自然科学,物理学的发展离不开实验.培养学生的创新意识、创新思维和创新能力是现代教育的要求，也是物理教学改革的方向，在实验教学中积极开展创新教育，有利于发展学生的素质和能力。本文从物理教学的系统性、趣味性、实践性等角度提出了物理教学的思路和方法，希望通过科学合理的物理实验教学来培养学生对物理学的兴趣，同时有效提升学生的物理素质和能力。【关键词】物理实验教学新课改创新思维中学物理实验教学如何适应新课改的要求？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，制定了相应的改革
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实际操作和应用能力。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，选择了传统的质量观，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，建立系统的物理教学体系如前所述，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。在物理实验中，任何一个实验都要进行的是实验的设计、实验的修正、实验的评价、误差理论和数据处理基本方法，如力学和热学实验、电磁学实验、光学实验和近代物理实验等内容。具体的初中《浮力》这一章的实验教学中，我们首先让学生学会如何设计实验，然后才是自制学具：一个茶水杯，几块形状不相同的木块，一块铁皮。最后根据实验设计进行实验、数据分析、误差分析，实验休正、实验评价和重复严正的过程。而不是让学生在实验中无所事事。在课堂教学中，
教师利用演示实验和探究实验，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，合理设计演示实验和探究实验。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。同时，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。例如在学习物体重心的概念时引入让学生立鸡蛋的实验，就让学生进行立鸡蛋比赛，比一比谁第一个将鸡蛋立起来，从而引发学生的兴趣，加深学生对概念的理解。又如理解速度的概念，让学生自己设计跑步比赛实验的方案来比较运动的快慢，让学生体会为什么要有速度这个物理量。再如学习超重失重，让学生进行电梯测体重实验，分析在电梯从上升到停止和从下降到停止过程中测量仪器读数的变化，并通过这种变化来分析起物理规律。通过一些课内的和课外的实验，我们的学生开始学会了设计实验的一些简单方法，掌握了如何修改实验，使实验结果更加合理化，明白科学的数据采集方法和数据选择分析方法，并且能够进行简单的实验评价。真正提高了科学素养和物理素质，当然，在理论运用方面还有待提高。三、以学生实验为主要内容，培养学生实事求是的学风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。通过学生动手的机会，让学生采集实验数据，在通过这些数据分析得到一个实验结果，比较分析与教材实验的异同，同时提出实验异同的原因，培养学生实事求是的学风和求真务实的人生情感价值观。如在测量实验中，我们把测量中能够直接读出的数字加上有可能估读出的数字统称为测量结果的有效数字，前者称为可靠数字，后者称为不可靠数字。这里所说的有可能估读出的数字是指例如刻度尺、温度计、指针式电表等直读式的仪器，可以而且要求估读的最小刻度以下的一位数字。有效数字的位数与十进制单位的变换无关，即与小数点的位置无关，用以表示小数点位置的0不是有效数字；同样，由于单位变换在由测量所得到的数字后面的0也不是有效数字。例如，某次测量长度的结果是750厘米，有效数字是3位，在单位变换时也可写成0.0750米，或75000微米，仍然只有3位有效数字。为了避免混乱，物理实验和数据处理中采用科学计数法，就是任何数值都只写出有效数字，而数量级则用10的幂数表示，例如上述数字可以写成7.50times10－2米或750times104微米。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。如打点计时器实验，通过匀速实验、匀变速实验的纸带比较，在选择纸带的时候要注重其合理性，测量过程要实事求是，不要随便修改实验数据，从而保证曲线图的真实性和科学性。如果曲线图理论偏差较大时，要研究的关键是我们在实验过程的科学性，而不是通过虚构的数据来杜撰一个与理论一致的曲线图。实际上，在物理学领域，许多的新发现就是通过这个过程来完成的，实事求是才是物理实验设计的意义所在。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，让学生将生活实际的应用与理论知识相结合，即能激发学生的兴趣，又能有效地提高学生的物理素养。例如在学了光学后，指导学生自制望远镜、潜望镜等，学生用自己设计和制造的仪器结合教学的要求进行观测和应用。这样把课内和课外内容衔接好，课内课外就能相互补充。同时，从情感价值观的角度来讲，能够增强学生的自信心，激发学生的求知欲和鼓励学生实际应用的动手能力。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、举办物理建模竞赛，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物理建模竞赛活动,对提升学生的能力是非常重要的。物理建模竞赛，可由学生根据学习过的知识，选择其中的某一个课题设计物理模型，这种模型既能够体现物理学的理论知识，又能解决生活领域中的某些问题。如节水马桶的设计，节能灯的设计，节能电路的设计，报警器的设计等，都是物理建模构建的应用。如在对滑动摩擦力实验探究的实验中出现的实验难题如何改进的问题，让学生通过进行建模比赛来解决教材实验设计的不足。是通过改变下端所挂的钩码质量从而达使木块做匀速直线运动，此时木块所受的滑动摩擦力大小f滑就等于钩码的重力f。在理论上此实验探究过程是可行的。但在实际操作中，我们却无法完成此实验探究过程。此实验步骤存在以下两点问题：1、要在实验探究中通过视觉来判断木块何时已在做匀速直线运动，实属不易的事情。2、实际操作中不易调节钩码所受到的重力大小，从而使钩码的重力大小等于木块所受的滑动摩擦力大小。由于有这两点存在，要完成滑动摩擦力大小与物体间压力关系实验探究这样的实验探究，而达到说明滑动摩擦力大小与物体间压力成正比的实验目的，是不可能的事情。在另一版本的物理教材中，采用手拉弹簧称，使木块匀速运动。此种实验操作，但对于第1点存在的问题，要使物块做匀速直线运动，仍然不能很好地解决。如果木块不是做匀速直线运动，那此时弹簧的示数就不等于木块所受的滑动摩擦力的大小。那么要使手拉弹簧完全是在做匀速直线运动，是比较困难的。所以此种实验方法，也并不是严谨的实验方法。那有什么方法可以解决这些问题呢？通过建模比赛的实验设计成实验装置图从而也就解决了，教材中的所提供的实验探究过程的不足之处。从而达到很好的实验效果。同时也希望通过物理建模的方式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。但是由于条件的限制，现在还未举办过综合性实验竞赛，希望在今后的教学中能够举办，从而总结经验。总之只要课时允许，物理课应尽可能增加实验，上好上足实验，尽量做到先做实验后得结论，大多数结论都由学生自己设计探究方案，自己得出正确的答案，这样学习很轻松，获得的知识也不容易忘记。物理实验课对提高生物学科的教学质量,全面提高学生素质能起到很大的促进作用。通过几年的坚持加强实验教学的探索，深感物理实验教学不失为一个培养学生综合素质，提高学生能力的捷径。参考文献：1.吴修媛《物理课堂教学中的学习兴趣培养》2.《实验教学中学生能力培养的思考与实践》3.刘楚明主编.教育学[m].南京：河海大学出版社，1999年叶机洪