優(yōu)化高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐研究Word版

1、優(yōu)化高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐研究物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理教學(xué)是以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為基礎(chǔ)的教學(xué)，高中物理教材中物理知識(shí)的呈現(xiàn)方式遵循人類(lèi)對(duì)物理學(xué)探索和發(fā)現(xiàn)的足跡，可以說(shuō)物理學(xué)習(xí)的過(guò)程是學(xué)生對(duì)物理學(xué)家探索物理知識(shí)的一次再經(jīng)歷，所以就如物理實(shí)驗(yàn)對(duì)于物理學(xué)的重要性，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中物理教學(xué)中有舉足輕重的地位。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高中物理教學(xué)的重要組成部分，是實(shí)施素質(zhì)教育，提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的一條重要途徑。一、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中物理教學(xué)中的作用.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣興趣是最好的老師，學(xué)生只有對(duì)學(xué)習(xí)感興趣，才能把心理活動(dòng)指向和集中在學(xué)習(xí)的對(duì)象上，使注意力集中，記憶持久而準(zhǔn)確，思維敏銳而豐富。物理實(shí)驗(yàn)具有真實(shí)、

2、生動(dòng)的特點(diǎn)，極易喚起學(xué)生的興趣。生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以使學(xué)生思維振奮，注意力高度集中；出乎意外的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以激發(fā)思維沖突，使學(xué)生疑惑和好奇；科學(xué)巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可以使學(xué)生感受物理學(xué)科的美；合理的實(shí)驗(yàn)解釋可以滿足學(xué)生的求知欲，體驗(yàn)學(xué)習(xí)的成就感。所以物理演示實(shí)驗(yàn)廣泛得應(yīng)用于教學(xué)的“引入新課”和“研究問(wèn)題的提出”環(huán)節(jié)。學(xué)生短時(shí)間的興趣通過(guò)教師的引導(dǎo)和反復(fù)的積極體驗(yàn)，可以形成更為持久的學(xué)習(xí)物理的興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力，并由此轉(zhuǎn)化為熱愛(ài)科學(xué)、勇于探索的意志品質(zhì)。2.展示物理現(xiàn)象，活化抽象概念高中生普遍認(rèn)為物理難學(xué)，甚至有學(xué)生說(shuō)“物理是傷自尊的學(xué)科”。物理難學(xué)的主要原因之一就是物理概念物理規(guī)律較抽象，學(xué)生

3、在進(jìn)行思維活動(dòng)時(shí)，頭腦中缺乏表象的支持，無(wú)法化抽象為形象，所以很難清晰準(zhǔn)確地建立物理概念。觀察和體驗(yàn)是形成表象的主要途徑。例如“速度”是一個(gè)較抽象的概念，但高中生有足夠的關(guān)于“速度”的生活體驗(yàn)，頭腦中有豐富的表象，所以學(xué)起來(lái)并不難。而學(xué)習(xí)“磁場(chǎng)”概念時(shí)很多學(xué)生會(huì)無(wú)所適從，其原因就是缺乏體驗(yàn)與感受，磁現(xiàn)象在生活中雖然很常見(jiàn)，但一般局限與磁體間的相互作用，如果沒(méi)有合理的引導(dǎo)，學(xué)習(xí)者很難把磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象了解起來(lái)，就是說(shuō)對(duì)磁場(chǎng)的表象單一，不豐富。物理實(shí)驗(yàn)可以彌補(bǔ)生活的不足，創(chuàng)設(shè)特定的環(huán)境，讓學(xué)生體驗(yàn)和觀察到“磁場(chǎng)”的存在，觀察到磁場(chǎng)對(duì)磁體、運(yùn)動(dòng)電荷、通電導(dǎo)線的作用力，活化了抽象概念，變抽象為形象，有助

4、于概念的形成和正確理解。所以物理實(shí)驗(yàn)廣泛應(yīng)用于高中物理教學(xué)中“物理現(xiàn)象呈現(xiàn)”“概念引入”“規(guī)律探究”環(huán)節(jié)。3.培養(yǎng)學(xué)生能力高中物理實(shí)驗(yàn)按實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行方式可分為課堂演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生隨堂實(shí)驗(yàn)、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)和課外實(shí)驗(yàn)，按實(shí)驗(yàn)?zāi)康目煞譃樘骄啃詫?shí)驗(yàn)、測(cè)量性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)時(shí)可以調(diào)動(dòng)各種感覺(jué)器官，眼、手、腦并用。通過(guò)有意識(shí)、有目的的觀察練習(xí)可以提高觀察能力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)踐可以提高動(dòng)手能力，通過(guò)參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、分析和評(píng)價(jià)可以提高分析能力和創(chuàng)新能力，通過(guò)把思維的結(jié)果表達(dá)出來(lái)可以培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力，通過(guò)與其他同學(xué)配合實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的交流合作能力。二、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，成

5、功率低由于受到實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)者操作能力、資金等各方面的限制，目前有很多高中物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，有些實(shí)驗(yàn)甚至無(wú)法進(jìn)行，或?qū)嶒?yàn)成功率低。演示效果不理想使學(xué)生對(duì)許多物理知識(shí)難以理解、難以接受，使教學(xué)效果受到影響。在物理課堂上常出現(xiàn)這樣的情況：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，只有最靠近講臺(tái)的少部分同學(xué)能觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，多數(shù)同學(xué)充當(dāng)無(wú)聊的看客；實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果不一致，教師解釋為實(shí)驗(yàn)誤差；演示實(shí)驗(yàn)沒(méi)有成功，教師尷尬，學(xué)生哄堂大笑物理學(xué)是一門(mén)定量的精密學(xué)科，而上述現(xiàn)象的出現(xiàn)潛移默化中使學(xué)生認(rèn)為“物理實(shí)驗(yàn)是可由可無(wú)的”“物理實(shí)驗(yàn)是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，多?shù)問(wèn)題都可歸咎為實(shí)驗(yàn)誤差”，使學(xué)生失去嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，養(yǎng)成不求

6、甚解的思維惰性。所以這樣的物理實(shí)驗(yàn)不但沒(méi)有對(duì)物理教學(xué)起促進(jìn)作用，甚至起到了負(fù)面影響。2.學(xué)生主體地位缺失 教學(xué)中學(xué)生主體地位的缺失是教育中普遍存在的問(wèn)題，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也不例外。課堂演示實(shí)驗(yàn)中“老師做、學(xué)生看”似乎是天經(jīng)地義的事情，偶爾讓學(xué)生一起參與演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生僅是充當(dāng)提線木偶。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師往往擔(dān)心時(shí)間不夠或?qū)W生完成不了實(shí)驗(yàn)或?qū)W生損壞實(shí)驗(yàn)儀器，所以進(jìn)行過(guò)度充分的準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法、甚至實(shí)驗(yàn)結(jié)論，都由老師“包辦”，把所有的實(shí)驗(yàn)都變成了“驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)”，學(xué)生甚至認(rèn)為“反正不做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是這樣的，根本沒(méi)有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的必要”，如此為實(shí)

7、驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)的做法往往調(diào)動(dòng)不起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，以致于學(xué)生的獨(dú)立思考能力、操作能力及創(chuàng)造力難以得到充分培養(yǎng)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)處于一種尷尬的境地，久而久之使學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)失去興趣。三、優(yōu)化高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體措施1.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，提高演示實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度、成功率和可信度好的演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)該具有真實(shí)、科學(xué)、現(xiàn)象明顯易觀察的特點(diǎn)，教師實(shí)驗(yàn)演示時(shí)應(yīng)設(shè)法盡可能的讓全體學(xué)生看清楚操作步驟、現(xiàn)象及其變化過(guò)程。目前現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材中有很多效果是不夠理想的，教師可不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，提高演示實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度、成功率和可信度，從而優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。（1）利用實(shí)驗(yàn)輔助設(shè)備提高可見(jiàn)度。多數(shù)物理演示實(shí)驗(yàn)要在講臺(tái)桌面上進(jìn)行，學(xué)生由于觀察角度不佳

8、導(dǎo)致觀察不到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。針對(duì)這種問(wèn)題可以利用磁鐵把實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)移到黑板上進(jìn)行，例如“探究力的合成方法”“活動(dòng)變阻器的分壓式接法”等。有些實(shí)驗(yàn)由于重力的緣故一定要在水平面內(nèi)進(jìn)行，則可以利用實(shí)物投影儀投影，使全班同學(xué)都能清楚的看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（2）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材本身提高實(shí)驗(yàn)可見(jiàn)度和成功率。例如演示“平行通電直導(dǎo)線之間的相互作用力”，原來(lái)是用兩條鋁箔作為導(dǎo)線如圖1（甲）所示，來(lái)演示“同向電流相互吸引，反向電流相互排除”，但現(xiàn)象不是很明顯，且鋁箔在實(shí)驗(yàn)和保存過(guò)程中容易損壞。可對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置加以改進(jìn)，如圖1（乙）所示，兩平行金屬輕桿都可繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，利用力矩原理，在很小的力的作用下就可以明顯轉(zhuǎn)動(dòng)，擴(kuò)大了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，便于學(xué)

9、生觀察。例如“探究影響通電導(dǎo)線受力因素”實(shí)驗(yàn)，教材中的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2（甲），而在教學(xué)實(shí)際中，現(xiàn)象不明顯，無(wú)法得到理想的定量實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在教學(xué)中可以對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行如下改進(jìn)，如圖2（乙）所示，導(dǎo)線用細(xì)導(dǎo)線懸掛金屬棒做成雙線擺，提高實(shí)驗(yàn)裝置的穩(wěn)定性和靈敏度，磁場(chǎng)由三對(duì)可取出的強(qiáng)磁鐵產(chǎn)生，可方便的改變?cè)诖艌?chǎng)中電流的長(zhǎng)度，操作時(shí)學(xué)生可以從圖（丙）角度進(jìn)行觀察，現(xiàn)象很明顯。例如“變壓器”一節(jié)內(nèi)容的教學(xué)，可以如圖4（甲）所示演示變壓器的作用，改變?cè)本€圈匝數(shù)來(lái)探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系，但是這樣的演示缺乏趣味性。教學(xué)中可把實(shí)驗(yàn)該為如圖4（乙）所示，教師在演示時(shí)，先出示一條連有小燈泡的長(zhǎng)導(dǎo)線并強(qiáng)調(diào)閉合回

10、路中沒(méi)有電源，不斷把導(dǎo)線繞在鐵芯上，隨著導(dǎo)線匝數(shù)越繞越多，燈泡逐漸變亮，燈泡的亮度變化非常明顯，學(xué)生無(wú)不折服于物理現(xiàn)象的奇妙，對(duì)變壓器規(guī)律的探究躍躍欲試。同樣一套實(shí)驗(yàn)器材，教師若能根據(jù)知識(shí)序、認(rèn)知序、教學(xué)序精心編排，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)操作，就能更充分的發(fā)揮其教學(xué)功能。3.巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單有趣貼近生活新課程的理念之一就是“從生活走向物理，從物理走向生活”，將物理知識(shí)和學(xué)生的熟悉的生活實(shí)際了解起來(lái)。在教學(xué)實(shí)踐中筆者發(fā)現(xiàn)源于生活的“器材”更容易使學(xué)生接受，使學(xué)生意識(shí)到生活中處處有物理，從而激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)生活，熱愛(ài)學(xué)習(xí)物理。例如“自感”一節(jié)教學(xué)中，可以利用舊日光燈的鎮(zhèn)流器進(jìn)行“千人振”實(shí)驗(yàn)引入新課，實(shí)驗(yàn)電

11、路如圖5。當(dāng)10位同學(xué)們手拉手一起被兩節(jié)小小的干電池電擊驚叫時(shí)，強(qiáng)烈好奇心就被激發(fā)出來(lái)，迫不及待要了解相關(guān)知識(shí)。例如“傳感器”的教學(xué)，教材中指出：“傳感器是能夠感受力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷的元件”。學(xué)生對(duì)傳感器概念比較陌生，這樣的文字描述往往不能令學(xué)生留下深刻印象。其實(shí)生活中應(yīng)用傳感器的例子非常多，教師可以利用生活中常用的物品簡(jiǎn)單加工做出簡(jiǎn)單實(shí)用的傳感器演示實(shí)驗(yàn)用具。例如報(bào)廢的日光燈啟動(dòng)器去掉玻璃外殼，里邊就有熱傳感器（雙金屬片），如圖6組成電路，用火焰加熱雙金屬片，燈泡亮，移開(kāi)火焰，燈泡滅，這樣就直觀的說(shuō)明了“

12、傳感器把溫度這個(gè)非電學(xué)量，轉(zhuǎn)化為電路的通斷”，同時(shí)也可以引發(fā)學(xué)生的思考：“日光燈上為什么要有雙金屬片？”“日光燈啟動(dòng)器的是怎樣工作的？”等等。例如可以取出聲控樓梯開(kāi)關(guān)中的光傳感器制成如圖7所示“光控自動(dòng)路燈”模型。4. 讓學(xué)生來(lái)唱“主角”，提高學(xué)生參與度建構(gòu)主義認(rèn)為，知識(shí)不是通過(guò)教師傳授得到，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境中，借助其它人（教師或?qū)W習(xí)伙伴）的幫助，通過(guò)意義建構(gòu)的方式而獲得。教學(xué)是教師與學(xué)生共同活動(dòng)的過(guò)程，學(xué)生獲得知識(shí)離不開(kāi)教師的正確引導(dǎo)，更離不開(kāi)學(xué)生的積極主動(dòng)參與，學(xué)生主體的能動(dòng)作用的發(fā)揮對(duì)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成起著決定性作用，所以教師在發(fā)揮主導(dǎo)作用的同時(shí)，應(yīng)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極

13、性。例如學(xué)生實(shí)驗(yàn)“測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”，在人教版新教材中已改為“測(cè)量土豆電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”，筆者在實(shí)施教學(xué)中，把此實(shí)驗(yàn)改為“測(cè)量水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”，首先進(jìn)行一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)“桔子電池讓音樂(lè)卡片唱歌”引起學(xué)生的好奇，然后讓同學(xué)們自制水果電池，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量自己親手整理的水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)熱情空前高漲，用蘋(píng)果、桔子、西紅柿、黃瓜等整理了大大小小各種各樣的電池，并主動(dòng)自學(xué)課本，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。雖然實(shí)驗(yàn)課結(jié)束時(shí)，原本干干凈凈的實(shí)驗(yàn)桌一片狼藉，但學(xué)生通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)不僅達(dá)到了預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，而且激發(fā)了學(xué)習(xí)物理的興趣，并且引發(fā)了很多新問(wèn)題的探討“為什么水果電池在生活中不能應(yīng)用于實(shí)際？

14、”“電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)助與哪些因素有關(guān)？”“用什么材料做水果電池的兩極最理想？”等等，通過(guò)教師的引導(dǎo)學(xué)生的好奇心轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)物理問(wèn)題的興趣，久而久之就可以培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)思考愛(ài)創(chuàng)新的優(yōu)秀科學(xué)品質(zhì)。5.利用DISLab，突破難做實(shí)驗(yàn)DISLab即“數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室”是近幾年迅速在中學(xué)中推廣的一種全新實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，它利用多種傳感器和信號(hào)采集器把所需測(cè)量的物理量輸入計(jì)算機(jī)，利用電腦來(lái)顯示、記錄和分析測(cè)量結(jié)果，有傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。如有的演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象瞬息即逝很難觀察其變化過(guò)程，DISLab的優(yōu)勢(shì)就尤為突出。例如“觀察電容器的充電和放電”實(shí)驗(yàn)，就可以利用電流傳感器在計(jì)算機(jī)上方便的畫(huà)出電容器充電放電的It圖像

15、，進(jìn)行進(jìn)一步的研究。6.巧用虛擬實(shí)驗(yàn)，彌補(bǔ)真實(shí)實(shí)驗(yàn)不足由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，一些微觀、抽象的實(shí)驗(yàn)在課堂上根本無(wú)法完成（如電子的運(yùn)動(dòng)，安培分子電流），有些物理實(shí)驗(yàn)受環(huán)境影響較大（如靜電實(shí)驗(yàn)）在課堂上無(wú)法保證成功，有些實(shí)驗(yàn)雖然可以進(jìn)行但實(shí)驗(yàn)過(guò)程短暫很難觀察其變化過(guò)程（如碰撞），這些情況下可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)是指借助于多媒體、仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)在計(jì)算機(jī)上營(yíng)造可輔助、部分替代甚至全部替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)各操作環(huán)節(jié)的相關(guān)軟硬件操作環(huán)境，實(shí)驗(yàn)者可以像在真實(shí)的環(huán)境中一樣完成各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，所取得的實(shí)驗(yàn)效果等價(jià)于甚至優(yōu)于在真實(shí)環(huán)境中所取得的效果。適合于高中物理教學(xué)的軟件有仿真物理實(shí)驗(yàn)室和flash動(dòng)畫(huà)。例如“研究豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)”中物體能做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界條件分析，領(lǐng)會(huì)“繩球模型”和“桿球模型”的區(qū)別是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，為了突破這一難點(diǎn)，可以利用仿真物理實(shí)驗(yàn)室軟件進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)兩種模型進(jìn)行全方位的準(zhǔn)確的比較。例如“帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題”是高考考查的熱點(diǎn)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是畫(huà)動(dòng)態(tài)圓找到臨界狀態(tài)，畫(huà)動(dòng)態(tài)圓的過(guò)程無(wú)法用真實(shí)實(shí)驗(yàn)演示，在黑板上做圖也只能做特殊點(diǎn)，學(xué)生很難對(duì)運(yùn)動(dòng)情境產(chǎn)生直觀的表象，利