高中物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 論文

高中物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

摘要:實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)的重要組成部分，設(shè)計(jì)好物理實(shí)驗(yàn)需要把握很多要點(diǎn)。包括：要重視實(shí)驗(yàn)，因?yàn)槠湓谖锢韺W(xué)科學(xué)習(xí)質(zhì)量評(píng)價(jià)中的地位很重要；教師自身要有扎實(shí)的專業(yè)知

識(shí)；要充分了解學(xué)生，搞清楚他們的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，搞明白他們喜歡什么樣的實(shí)驗(yàn)方式；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能創(chuàng)造條件，采取有效措施，使得學(xué)生能夠親自去體會(huì)，甚至親自去設(shè)計(jì)，讓學(xué)

生多種感官并用，以達(dá)到對(duì)知識(shí)的深刻理解；同時(shí)可借助多媒體技術(shù)輔助物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。關(guān)鍵詞：學(xué)科基礎(chǔ)、分層式教學(xué)、認(rèn)知結(jié)構(gòu)

引言：實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)的重要組成部分，設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)是相關(guān)教學(xué)成功的必要條件，但自主創(chuàng)新的好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并不容易獲得，這需要把握好很多要點(diǎn)，本文就這一問(wèn)題展開(kāi)探

究，這些要點(diǎn)包括：一、要充分認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)的重要性

物理學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的學(xué)科,實(shí)驗(yàn)是其學(xué)科基礎(chǔ)，可以說(shuō)沒(méi)有實(shí)驗(yàn)就沒(méi)有物理學(xué)，在高考理綜試卷中，物理實(shí)驗(yàn)題有18分，占物理總分的15%，這

充分說(shuō)明了實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)科學(xué)習(xí)質(zhì)量評(píng)價(jià)中的重要地位。這些年，我們國(guó)家一直在推行素質(zhì)教育，大力推行新課程改革，但目前仍然

有很多物理教師習(xí)慣于采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，填鴨式的將知識(shí)灌輸給學(xué)生，對(duì)實(shí)驗(yàn)的重要性認(rèn)識(shí)不足，這不利于學(xué)生學(xué)習(xí)和理解物理。

而對(duì)于很多學(xué)生來(lái)說(shuō)高中物理又是一門枯燥、復(fù)雜的學(xué)科,他們不愿意自主、積極地投入到課堂教學(xué)中來(lái),這就需要教師不斷地去優(yōu)化課堂教學(xué)，重視高中物

理實(shí)驗(yàn)教學(xué),從而引導(dǎo)學(xué)生自主地去動(dòng)手操作,去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題,讓其在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)所學(xué)的物理知識(shí)進(jìn)行鞏固、記憶。

二、要熟練掌握實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)要設(shè)計(jì)好物理實(shí)驗(yàn)，教師要有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)才行，同時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)教師還

要做好引導(dǎo)工作，要引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探討問(wèn)題，并最終幫學(xué)生解決問(wèn)題。這就要求教師擁有很高的理論素質(zhì)和嫻熟的教學(xué)能力。單就實(shí)驗(yàn)本身

來(lái)說(shuō)，需要教師對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理、測(cè)量方法、數(shù)據(jù)處理等知識(shí)爛熟于胸。包括：1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法：

1）控制變量法：（即實(shí)驗(yàn)牽涉到三個(gè)量以上時(shí)，需要控制一些量不變，以便去研究其

他量之間的關(guān)系。例如：探究“加速度、質(zhì)量與力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，需要合理的控制

質(zhì)量或力不變；探究“單擺的周期”實(shí)驗(yàn)中，要合理控制擺長(zhǎng)或擺球質(zhì)量不變。

（2）等效替代法：

用易測(cè)量的量替代難測(cè)量的量，這樣可以簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，甚至將不可能測(cè)量的變?yōu)榭赡堋?/p>

例如：“庫(kù)侖定律”探究實(shí)驗(yàn)中，帶電小球間的作用力不易直接測(cè)量，可用懸繩的偏角替代力去分析，化繁為簡(jiǎn)。

（3）理想法：

即忽略次要因素。例如：伏安法測(cè)電阻時(shí)，一般直接就忽略電流表、電壓表的非理想性，不再去考慮儀表內(nèi)外接造成的影響。

（4）微小量放大法：

有些實(shí)驗(yàn)量的值很微小，不易測(cè)量，甚至沒(méi)法測(cè)量，我們可以采用特殊方法將其放大，便于測(cè)量。

例如：“物體形變觀察”實(shí)驗(yàn)，在觀察桌面受力后的微小形變時(shí)，可以用特殊處理的光路變化來(lái)放大處理。

（5）模擬法：

有些實(shí)驗(yàn)情景不易創(chuàng)設(shè)或根本無(wú)法創(chuàng)設(shè)時(shí)，可以用物理模型或數(shù)學(xué)模型來(lái)等效模擬，盡管兩個(gè)情景的本質(zhì)可能根本不同。

例如：“靜電場(chǎng)等勢(shì)線”實(shí)驗(yàn)，我們可以用電流場(chǎng)去模擬靜電場(chǎng)。（6）物理量關(guān)系轉(zhuǎn)化法

有的物理量沒(méi)法直接測(cè)量，我們還可利用物理量之間的關(guān)系，間接的去測(cè)量。例如：速度、加速度、力等等。（具體方法見(jiàn)下表）

2.數(shù)據(jù)處理

（1）平均值法：

即將多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相加求和后除以次數(shù)。2）逐差法：

（有些實(shí)驗(yàn)如果用平均值法，會(huì)使得很多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)變?yōu)闊o(wú)效數(shù)據(jù)，這

時(shí)需要用到逐差法。例如：“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量加速度”實(shí)驗(yàn)，逐差法要精確許多。

（3）圖像法：

圖像法是高中物理實(shí)驗(yàn)基本方法之一，其最大的特點(diǎn)是簡(jiǎn)便、直觀，我們可以利用圖線的斜率、截距、所圍面積等特殊信息，快速找出物理

量之間的關(guān)系。但作圖時(shí)需要注意一些細(xì)節(jié)，包括：合理連接圖線，盡量使所選點(diǎn)

合理分布在線的兩側(cè)，不必刻意連接所有數(shù)據(jù)點(diǎn)。還要盡可能使所作圖線為直線，避免畫(huà)彎曲線，因?yàn)榍€很難畫(huà)準(zhǔn)，

而且其數(shù)據(jù)也難于處理。例如：分析“理想氣體方程”實(shí)驗(yàn)中p-v關(guān)系時(shí)，我們一般畫(huà)p與v

倒數(shù)的關(guān)系圖線，利用求倒數(shù)的方法使圖線線性化，達(dá)到了“化曲為直”的目的。

三、充分地了解自己的學(xué)生，為其創(chuàng)建合適的實(shí)驗(yàn)過(guò)程兵書(shū)云：知己知彼方能百戰(zhàn)百勝，魚(yú)在水中，看不到也摸不著，那么想把它

釣上來(lái)，你就必須要了解它的生活習(xí)性才行。同理，老師想要想教好學(xué)生實(shí)驗(yàn)知識(shí)，也要充分了解學(xué)生，搞清楚他們的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，搞明白他們喜歡什么樣的實(shí)驗(yàn)

方式。這就要求教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要充分考慮到學(xué)生的情感因素、考慮到各

種層次學(xué)生的基礎(chǔ)因素、考慮到學(xué)生的興趣因素，以此來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程要按循序浙進(jìn)、由淺入深的分層式教學(xué)方式來(lái)進(jìn)行，最終將學(xué)生培養(yǎng)成自主獨(dú)立、習(xí)慣良好、綜合能力強(qiáng)的“實(shí)驗(yàn)高手”。

例如：研究“失重現(xiàn)象”，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)可以從學(xué)生們熟悉的事物入手，可以選擇易拉罐或塑料瓶等，在靠近底部的地方鉆個(gè)洞，堵住洞再裝滿水

備用。實(shí)驗(yàn)時(shí)，打開(kāi)洞后水就會(huì)呈細(xì)柱狀流出，然后將瓶罐舉高后自由釋放，這時(shí)學(xué)生們會(huì)觀察到水不再流出，前后差別一目了然，這樣直觀的印象對(duì)

學(xué)生思維的沖擊力是很大的，非常便于印證理論知識(shí)。四、盡可能的讓學(xué)生親自參與

皮亞杰認(rèn)為，在人類的認(rèn)知活動(dòng)中，認(rèn)知結(jié)構(gòu)是通過(guò)主體、客體間的相互作用而逐步建構(gòu)起來(lái)的，活動(dòng)是主、客體之間的聯(lián)系點(diǎn)。聯(lián)系到實(shí)驗(yàn)教學(xué)，就是要

盡可能的多讓學(xué)生親自參與。研究表明，學(xué)習(xí)方式直接影響學(xué)習(xí)內(nèi)容的鞏固程度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，學(xué)生一般對(duì)老

師講解的知識(shí)只能記住15%左右，而對(duì)自己親手操作過(guò)又描述過(guò)的知識(shí)則能記住90%，所以，建立實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能創(chuàng)造條件，采取有效措施，使得學(xué)生能夠

親自去體會(huì)，甚至親自去設(shè)計(jì)，讓學(xué)生多種感官并用，以達(dá)到對(duì)知識(shí)的深刻理解。如果可以做到使每個(gè)學(xué)生都利用自制的實(shí)驗(yàn)器材去探索科學(xué)奧秘，而不受時(shí)

間、空間的限制，一定會(huì)使他們獲得滿足感、成就感，一定會(huì)讓其在享受諸多實(shí)驗(yàn)快樂(lè)的同時(shí)獲得知識(shí)，我想這才是我們教育的真正目的。

五、應(yīng)用多媒體技術(shù)輔助實(shí)驗(yàn)有的物理實(shí)驗(yàn)受空間、時(shí)間、儀器等諸多因素制約，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不理想，

甚至沒(méi)法做，遇到這種情況，我們還可以利用多媒體技術(shù)來(lái)輔助實(shí)驗(yàn)。“多媒體技術(shù)”可以將文字、數(shù)字、聲音、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)等各種媒體有機(jī)結(jié)合起來(lái)，具

有極強(qiáng)的可視性、模擬性，利用其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)有以下優(yōu)點(diǎn)。1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程直觀形象

利用多媒體技術(shù)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，可使實(shí)驗(yàn)過(guò)程更加直觀形象，因?yàn)槎嗝襟w可以隨意調(diào)節(jié)事物的遠(yuǎn)近、大小、時(shí)空、動(dòng)靜、快慢等，且可重復(fù)再現(xiàn)。

2.可以化抽象為具體

對(duì)一些實(shí)驗(yàn)室無(wú)法完成的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，多媒體同樣可以進(jìn)行模擬甚至仿真。如天體的運(yùn)動(dòng)、核反應(yīng)、微觀粒子運(yùn)動(dòng)等實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室根本沒(méi)法做,我們可運(yùn)用多

媒體技術(shù)進(jìn)行仿真模擬，將這些學(xué)生未涉及過(guò)的過(guò)程，變?yōu)橹苯痈兄?，變抽象為形象，非常有利于學(xué)生觀察形成表象，使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)獲得認(rèn)知。

3.實(shí)驗(yàn)環(huán)保且安全

多媒體實(shí)驗(yàn)最大的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)環(huán)保且安全，因?yàn)槠鋵?shí)驗(yàn)的設(shè)備儀器等都是虛擬的,既不耗資金,也沒(méi)有任何污染,同時(shí)還可多次使用，更不存在危險(xiǎn)性。

有鑒于此，我覺(jué)得凡是設(shè)備損耗大、器材昂貴、實(shí)驗(yàn)