高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效策略

1、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效策略 【摘 要】 高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的重要改變之一就是加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容和要求，為此廣大高中物理教師轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)也相應(yīng)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍然存在著低效或無效的現(xiàn)象。針對(duì)這一現(xiàn)象，筆者對(duì)當(dāng)前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了認(rèn)真的調(diào)查與分析，并在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中作了實(shí)踐與探索?！娟P(guān)鍵詞】 高中物理 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 現(xiàn)狀分析 實(shí)踐探索在物理教學(xué)中，我們有一個(gè)共識(shí)實(shí)驗(yàn)是課堂教學(xué)極為重要的教學(xué)手段，盡管當(dāng)今多媒體網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展為物理課堂教學(xué)提供了豐富多彩的平臺(tái)，但物理實(shí)驗(yàn)仍然有其不可代替的地位。當(dāng)然并不是說在課堂教學(xué)中有了實(shí)驗(yàn)，我們的課堂教學(xué)就一定

2、會(huì)是高效的、成功的。在平時(shí)的物理課堂教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(qǐng)專家同行不吝指教。一、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀分析在平時(shí)的課堂教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題主要與教師的實(shí)驗(yàn)功能意識(shí)不強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中缺少有效的教學(xué)策略、實(shí)驗(yàn)資源的開發(fā)能力不夠有關(guān)。具體表現(xiàn)在以下方面：1、實(shí)驗(yàn)只重視現(xiàn)象與結(jié)論，忽視了學(xué)生的主體參與和體驗(yàn)，學(xué)生處于被動(dòng)狀態(tài)，探究的興趣得不到充分發(fā)揮。2、演示實(shí)驗(yàn)平鋪直敘，缺乏認(rèn)知沖突，實(shí)驗(yàn)前缺少問題情景的創(chuàng)設(shè)，難以激發(fā)學(xué)生的興趣。3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出出現(xiàn)教師霸權(quán)主義，教師缺乏科學(xué)精神。4、對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置“照方抓藥”，

3、缺乏改進(jìn)和創(chuàng)新。5、實(shí)驗(yàn)資源開發(fā)單一性，忽略了社會(huì)生活資源在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用。二、對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效策略（一）重視實(shí)驗(yàn)探究的過程什么是探究教學(xué)？探究教學(xué)是否簡(jiǎn)單地等同于動(dòng)手實(shí)驗(yàn)？思想認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際教學(xué)的誤區(qū)。特級(jí)教師吳加澍的教學(xué)模式就是一個(gè)很好的探究教學(xué)的范例：以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，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(yīng)該服務(wù)于培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)展，即讓學(xué)生在獲取知識(shí)的同時(shí)獲得過程與方法的體驗(yàn)、思維與能力的訓(xùn)練。如果教學(xué)中沒有真正意識(shí)到這一點(diǎn)，就容易使探究流于形式。如果教師能自覺地突出學(xué)生的主體地位，而把教師自己看

4、作一個(gè)參與者、組織者、指導(dǎo)者、評(píng)價(jià)者或?qū)W習(xí)者，并把科學(xué)探究看成是一種學(xué)習(xí)方法，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，在這個(gè)過程中獲取知識(shí)、體會(huì)科學(xué)方法、受到情感態(tài)度價(jià)值觀的熏陶。如某位教師關(guān)于楞次定律的教學(xué)片段是這樣的：師：你認(rèn)為感應(yīng)電流的方向跟什么因素有關(guān)？生1：可能跟閉合回路中磁通量的變化情況有關(guān)，因?yàn)楦袘?yīng)電流的產(chǎn)生就是磁通量的變化引起的。師：對(duì)。那么，我們應(yīng)該記錄哪些現(xiàn)象？生2：磁通量的變化情況和感應(yīng)電流的方向。生3：在上述實(shí)驗(yàn)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(yīng)該把這四種情況都記錄下來，也就是要記錄線圈中原磁場(chǎng)的方向。師：

5、大家說得非常好。（教師投影表格1，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，記錄現(xiàn)象）表格1操作方法填寫內(nèi)容N極S極插入拔出插入拔出原磁場(chǎng)的方向線圈磁通量變化感應(yīng)電流的方向?qū)W生記錄現(xiàn)象后，師：誰能根據(jù)實(shí)驗(yàn)紀(jì)錄的內(nèi)容，說說感應(yīng)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(shí)例引導(dǎo)：當(dāng)直接概括某兩者關(guān)系比較困難時(shí)，可引入跟這兩者有關(guān)的第三者“中介”來表述這兩者的關(guān)系，比如親戚與親戚的關(guān)系）生4：能否通過感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向作為“中介”？因?yàn)楦袘?yīng)電流的磁場(chǎng)方向既與感應(yīng)電流的方向有關(guān)，又跟原磁場(chǎng)的方向有關(guān)系。（教師適時(shí)投影表2，引導(dǎo)學(xué)生分析）表格2操作方法填寫內(nèi)容N極S極插

6、入拔出插入拔出原磁場(chǎng)的方向線圈磁通量變化感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向在老師的指導(dǎo)下，完成了本實(shí)驗(yàn)，并把實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄到表格中，學(xué)生通過分析結(jié)果，不難得出這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所包含的本質(zhì)聯(lián)系，本堂課如果放手讓學(xué)生來做，可能難度較大，學(xué)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(gè)個(gè)問題的呈現(xiàn)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激活了學(xué)生的思維，最終一步一步朝目標(biāo)邁進(jìn)。當(dāng)探究出結(jié)果，尤其是驗(yàn)證結(jié)果發(fā)現(xiàn)都成立時(shí)，他們的興奮是難以掩飾的。這一切美的體驗(yàn)都來之于探究活動(dòng)的全面、深入、逼真。（二）重視實(shí)驗(yàn)的差異性與沖突性差異性實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)成為許多國(guó)家科學(xué)演示教學(xué)的研究課題。如美國(guó)哥倫比亞密蘇里大學(xué)教育學(xué)

7、院就有一項(xiàng)“差異性實(shí)驗(yàn)”研究計(jì)劃，作為一種科學(xué)教學(xué)的探究手段，收到了很好的教學(xué)效果。差異性實(shí)驗(yàn)是指那些呈現(xiàn)的現(xiàn)象和結(jié)果往往是意想不到的、與一般人的“常識(shí)”有很大差異的實(shí)驗(yàn)。具有趣味性和強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突。例如，在“內(nèi)接法與外接法測(cè)電阻”的教學(xué)中，教師先引導(dǎo)學(xué)生分別用內(nèi)接法和外接法測(cè)量同一只大電阻，學(xué)生以為同一只電阻的測(cè)量值應(yīng)當(dāng)相同。但分別用內(nèi)接法和外接法測(cè)量結(jié)果相差很大！同樣，測(cè)量小電阻也有很大差別。學(xué)生困惑：為什么用內(nèi)接法和外接法測(cè)量同一只電阻，會(huì)產(chǎn)生如此懸殊的結(jié)果？這種對(duì)比測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生了很強(qiáng)的差異性，引發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突和認(rèn)知失衡。那么在這種情形下，內(nèi)接法和外接法的教學(xué)就會(huì)水到渠成，而且學(xué)生

8、印象特別深刻。（三）重視實(shí)驗(yàn)過程中的突發(fā)事件有的老師不喜歡實(shí)驗(yàn)，不是怕實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備麻煩，而是怕實(shí)驗(yàn)過程出現(xiàn)意外，影響教學(xué)過程，實(shí)際上有些實(shí)驗(yàn)即使出現(xiàn)意外，它也是課堂中重要的教學(xué)資源，尤其是對(duì)學(xué)生的思維的嚴(yán)密性和科學(xué)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(guān)系時(shí)，變壓器的副線圈先選了200匝,并接入一個(gè)大燈泡（220V，40W），（原線圈輸入電壓為23V），副線圈選200匝時(shí)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(shí)小燈泡發(fā)光，然后副線圈選800匝，結(jié)果小燈泡不亮，對(duì)這

9、一現(xiàn)象，一下子學(xué)生都陷入深思，是操作錯(cuò)誤還是書本上錯(cuò)了，同時(shí)，我又緊接著做了不接入燈泡時(shí)電壓情況，結(jié)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(xué)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(dāng)電源部分，線圈的電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)電阻，當(dāng)接小燈泡時(shí)，小燈泡電阻較小，當(dāng)線圈的匝數(shù)增加時(shí)，相當(dāng)于電源的內(nèi)電阻增加，小燈泡分得的電壓反而減少（當(dāng)然還有漏磁等其它原因），同時(shí)還要跟學(xué)生說明以后碰到的線圈往往當(dāng)作理想線圈（忽略電阻）?？梢?，實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)突發(fā)時(shí)件并非都是壞事，只要教師利用好這些發(fā)生在學(xué)生眼皮下的活生生的問題，引導(dǎo)學(xué)生分析，鼓勵(lì)學(xué)生參與解決，最后在全班同學(xué)合作中

10、作深入分析，最終解決問題。實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象偏差，甚至實(shí)驗(yàn)失敗。這些都是難免的，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)本來就在現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行，有許多影響實(shí)驗(yàn)的不確定因素難以控制。關(guān)鍵是我們老師如何面對(duì)實(shí)驗(yàn)的誤差與失敗。在許多的物理實(shí)驗(yàn)課堂中，出現(xiàn)了與“課堂要求”不符時(shí)，有些老師往往回避或用自身的權(quán)威剛性地把課堂進(jìn)程按既定的方案進(jìn)行，而將學(xué)生的感受放在一邊。這種課堂教學(xué)看起來像是完整的、高效的，但實(shí)際上卻喪失了許多有極高價(jià)值的課堂生成的資源，同時(shí)也不利于學(xué)生科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。（四）重視實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝備是實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利的保障，正所謂巧婦難為無米之炊，沒有合適的實(shí)驗(yàn)器材就很難使實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到高效。然

11、而，新課程下的物理實(shí)驗(yàn)，從內(nèi)容、數(shù)量到形式都有較大的變化。這一新的變化，對(duì)我們物理教師提出新的挑戰(zhàn)，要求我們物理教師具備實(shí)驗(yàn)改進(jìn)創(chuàng)新的意識(shí)和能力。然而在現(xiàn)實(shí)課堂教學(xué)中，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備“等、靠、要”的思想較為嚴(yán)重，按部就班，缺乏改進(jìn)與創(chuàng)新。例如，對(duì)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但安培力的方向F一般被認(rèn)為是水平的，但這實(shí)際上是有問題的，導(dǎo)體棒向右偏轉(zhuǎn)，并不能說明F水平向右，所以，我嘗試進(jìn)行這樣教學(xué)。師：（同樣，按下圖1安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，接通電路，導(dǎo)體棒向右偏轉(zhuǎn)）請(qǐng)問能根據(jù)這一現(xiàn)象確定安培力的方向嗎?生：水平向右（一般學(xué)生都會(huì)這么回答）師：導(dǎo)體棒向右擺動(dòng)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(xué)生都有點(diǎn)驚訝）生：不能確定。師：接下去，我們把這一裝置適當(dāng)?shù)恼{(diào)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(xué)生觀察現(xiàn)象。（如圖2）生：導(dǎo)體棒不動(dòng)。師：這說明了什么？生：導(dǎo)體棒不受力。師：通電導(dǎo)體垂直放入磁場(chǎng)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(duì)有些實(shí)驗(yàn)裝置，我們作一些適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)或調(diào)整，就會(huì)起到良好的效果。圖1 圖2（五）重視生活中實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源開發(fā)與利用高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)指出，課程實(shí)施要貼近學(xué)生生活和聯(lián)系社會(huì)實(shí)際，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與

13、、樂于探究、勤于動(dòng)手。所以，教師既要注重開發(fā)和利用生活和社會(huì)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，又要發(fā)動(dòng)學(xué)生，也使得他們成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，而且又能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)驗(yàn)探究能力。例如，在講摩擦起電時(shí)，我們可以用塑料吸管來做這個(gè)實(shí)驗(yàn)（塑料吸管隨處可見），讓學(xué)生用食指和中指摩擦一根新的塑料吸管，會(huì)看到該吸管可以吸在自己的手心。再把經(jīng)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(dāng)兩吸管靠近時(shí)，會(huì)出現(xiàn)相互吸引或排斥現(xiàn)象。然后，讓學(xué)生思考手和吸管為什么會(huì)相互吸引，兩根吸管又為什么會(huì)相互排斥，在思考和解決問題中學(xué)生就會(huì)有很多收獲，而且，吸管到處

14、可見，學(xué)生平時(shí)還可以做，效果自然更好。另外，有些實(shí)驗(yàn)課堂能做，現(xiàn)象也比較明顯，但趣味性不強(qiáng)，體會(huì)也不夠深，若充分利用一些社會(huì)資源，效果就會(huì)更好。例如，做“靜電屏蔽實(shí)驗(yàn)”時(shí)，有的老師輕小的絕緣絲線粘在金屬籠的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，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(nèi)的絲線紋絲不動(dòng)，說明了籠內(nèi)不帶電，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯但是趣味性不夠。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)把小鳥放在金屬籠內(nèi)，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(xué)生的目光，學(xué)生都替小鳥擔(dān)心，但是籠子內(nèi)的小鳥卻安然無恙，這時(shí)若再提出問題，試想如果是學(xué)生自己在籠子里呢？這個(gè)實(shí)驗(yàn)一定會(huì)更加刺激有趣。然后介紹科技館當(dāng)中就可以完成這樣的大型實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在假期去嘗試一下，這樣印象就會(huì)很深刻。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是構(gòu)建物