优化高中物理课堂实验教学的实践与研究，本文主要内容关键词为：实验教学论文,课堂论文,高中物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
新课程更加重视物理实验在物理学中的地位和作用，强调学生实验探究能力的养成。因此，教师要抓住课堂实验教学这一主阵地，有目的有选择地改进传统的物理实验，设计有创新特点的实验，提高教师引导的实效性和学生参与的主动性，弥补传统实验教学中实验资源开发不够、实验呈现方式较为单一、多媒体辅助实验不到位等不足。笔者在高二年级随机选取成绩、能力水平接近的两个平行班进行了实践研究，对照班采用传统的课堂实验进行教学，实验班采用优化的课堂实验进行教学。结合物理学科自身特点，将实验的科学方法贯穿于优化的课堂实验教学始终。依据学生年龄特点和认知规律，引导学生在主动探究和体验中建构自己的知识，寻求物理规律，激发其主观能动性和创造力潜能。
一、增加启迪性小实验
小实验可就地取材，舍繁就简，可操作性强，效果明显。而且其物理内涵丰富，易于激发学生探究兴趣，对掌握概念、拓展知识有其独特功效。小实验的内容可源于教材中的“做一做”“问题与练习”或教师视教学情节需要自行设计。其表现形式可以是教师演示小实验、学生表演小实验、师生互动小实验等。如教师可用自己的肢体、粉笔或板擦等作为小实验资源，或把小家电、废旧物品等作为小实验资源，或用简易材料自制小实验装置或改进小实验等，让“小”实验发挥“大”作用。
教师可引导学生对日常生活中常见的现象重新认识，使学生思维从对常见现象的表面感性认识过渡到物理规律的理性思考上。如讲“超重失重”时，用家用的缝衣线拴上重锤，问学生向上提的过程中线会不会断。线很细，学生深表担心……，教师演示缓慢（接近匀速）地提升——没断！学生的好奇心一下就被提升起来了。教师接着问：怎样上升线会断呢？学生会异口同声地说：加速上升。教师进而把学生引入到物理规律的探求上：为什么会这样呢？你能从受力分析的角度来说明吗？由小实验引入，比起直接研究升降机中的超失重现象更易激发学生兴趣，使深入的探究活动自然而然地进行下去。对于较抽象的物理模型，教师可让学生随堂用手边的笔、本等搭建模型，突破学生抽象思维不够这一难点。如讲“洛伦兹力”时，学生的抽象思维能力跟不上，教师可结合墙角或拇指、食指和中指引导学生一起构建空间三维立体图和平面三维图间的联系。教材中的“做一做”可留为学生小课题作业，并反馈回课堂上展示其研究成果，激发学生做实验的积极性和主动性。如教材中有“摇绳能发电吗”这样一个素材，教师给学生提供灵敏电流计、导线和电线，让实验小组课下准备，并把实验成果拿到课堂表演展示，汇报研究成果。新奇的实验现象和学生对现象的解释，加深了学生们对感应电流产生条件的理解，同时也带动了其他同学的实验探究热情。
增加课堂启迪性小实验，不仅可以激发学生探究的兴趣，也恰好符合我国新课标提出的“从生活走向物理，从物理走向社会”的基本理念。对小实验，学生可以随自己的想法，反复改动、“学玩结合”，真正自主地操作，消除在课堂上养成的依赖心理，有利于提高对知识的探索与运用能力，在一定程度上弥补了传统实验资源利用不够的弱势。
二、变部分传统实验为学生参与的多种形式随堂实验
1.变部分演示实验为学生辅助设计演示实验
该实验类型以教师设计的实验情境问题为载体，以诱导学生观察思考为主线进行启发性探究实验，要求学生参与实验的部分设计和操作过程。对于有探究性的演示实验，若探究程度要求不高，而实验条件又不够，可由教师引导，学生辅助设计完成。
在选择该实验类型时，教师应从学生的认识水平出发，选择恰当的教学内容为载体，为学生创设“台阶式”情景探究问题，引导学生站在已有的学科知识平台上去探索、去研究。学生经历“提出问题，猜想假设，设计、演示实验，观察现象，归纳结论”这一实验过程，得到了参与演示实验的体验，身心融入实验进程中，主体能动性被充分调动起来。如在讲“安培力方向”时，教师投影演示直流电动机模型，通电后转子转动，提出问题：导线所受安培力可能与何种因素有关？并提供实验器材，鼓励学生自己设计电路图，引导可使用的物理方法。学生猜想影响因素后，基本上可确定控制变量的实验方法。教师让学生把讨论方案简述，并亲自演示实验，实施设计。其他同学观察记录现象，教师同时记录学生观察结果，并以侧视图（如图1）的方式呈现给学生，帮助学生突破归纳方位关系的思维难点。学生由侧视图可归纳出安培力的方向(F)既跟磁场(B)方向垂直，又跟导线方向(I)垂直，左手定则便可呼之欲出了。
图1
学生辅助设计演示实验过程中，教师既要及时搭建台阶，弥补学生的思维空白，又要让学生充分发挥其创造设计空间，使实验探究过程在师生不断的思维互动中完成。学生在主动参与的同时也向老师学会了实验方法和思考问题的方法。这样在弥补了传统演示实验学生参与不到位的同时，也开发了学生的创造力潜能。
2.变部分实验为“边教边实验”
边教边实验就是教师边演示边分析、推理，或者边讲原理边做演示，同时让学生亲自动手做实验，或者是在教师引导下学生边动手做实验、边分析、归纳总结，从而对规律进行验证或探索的一种教学模式。对于应用性的实验、验证性实验、测量性实验，如果主要涉及基本测量仪器的使用，基本实验技能的训练以及物理量的测量等，可采用这种实验类型。如示波器的使用、螺旋测微器的使用、测定平行玻璃砖的折射率等实验。这类实验的原理较复杂，操作注意事项较多，如果让学生分组探究难度较大，此时教师应让学生边学边做实验。在“练习使用示波器”实验中，示波管原理是学生理解的难点，再加上纷繁复杂的面板按钮，无论从学生的心理准备还是从学生的知识储备上都面临很大困难。因此，教学中可让学生随着教师的讲解使用和调节，同时辅以课件展示其内部运作场景，分阶段布置小实验任务，如“变换衰减挡位体验衰减含义、单独加YY'正弦交变电压体验Y增益的含义”等，使难点分解。让学生在做中学，在学中思，在思考中领悟实验原理和操作技法，同时让学生了解理论知识在实践中的具体应用，以及如何运用已学过的知识解决实际问题的方式、方法。
边教边实验把教师演示引导和学生分组操作有机地结合起来，既穿插进行，又融合在一起。这样可以为学生创造良好的物理环境，扩大师生在课堂内的信息交流，有利于在教师的主导作用下发挥学生的主体作用，增强学生自己动手、自行操作、自我探究的主动性，弥补传统分组实验中教师讲解与学生操作脱节的不足，达到优化实验教学的效果。
3.变部分实验为随堂探究实验
现行教材明确了一些探究性演示或分组实验，如条件允许，可采用探究性学生分组实验。和传统的学生分组实验相比，探究性分组实验的特点是教师把实验原理、步骤、操作注意事项等各个环节的讲解和引导与学生的分组探究随堂进行。教师为学生创设更宽松的协商、讨论、设计、探究空间，学生在教师提供实验器材的前提下，选择器材和实验方法，完成“提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作”的探究过程。每个环节的实施都有教师的点睛提引，突出学生的主体探究合作的同时，避免了盲目探究，凸显了探究的实效性。一些探究性较强的实验，如“探究电磁感应产生条件”“楞次定律”“探究单摆周期与摆长的关系”等实验，可采用这一实验类型。
在讲“探究单摆周期与摆长的关系”时，前面的探究环节都能较顺利完成，但到学生分组实施操作时，需要注意的事项很多、很细，如果由教师一一给出，不能提起学生的注意，效率较低。所以学生讨论实施方案后，先让小组代表亲自演示其设计方案，在演示的过程中让其他小组同学发现问题，并讨论提出改进方法，最后通过师生和生生的交流讨论，共同解决操作中的细节问题。这样使探究的“发现问题和解决问题”环节自然而然地在学生的共同参与中完成，使探究理念的渗透润物而无声。
教师适时、适度地引导与学生的分组合作探究有机地结合在一起，更新了演示实验的方式，弥补了原有分组实验耗时长，探究实效性不强等弱点。但探究性实验在课堂教学中不能完全开放，相反探究实验在确定实验内容以后，教师更应充分预见学生在分组实验时可能会遇到的问题，布置学生通过努力探讨可以完成的各环节探究任务，使学生有探究的成就感，消除畏难情绪，并与同学分享研究的成果。这样才能调动学生探究的主动性，起到探究实验培养学生创新精神和实践能力的效果。
三、利用多媒体技术手段辅助实验
有些实验会由于实验器材的缺乏、成功率低、可视性差、操作过于复杂、危险等原因而存在不足。多媒体技术的发展为物理实验教学提供了丰富多样的演示手段和辅助方式。可以提供图片、课件、视频、网络等多种真实或模拟的实验材料、场景。多媒体优化实验教学主要表现为变微观为宏观，变不见为可见，变不能为可能，变快速为慢速等。另外计算机还可以参与设计表格、处理数据、提供网络资源等常规实验不具备的优点。借助多媒体辅助实验能清晰、有条理地、可重复地展示实验的完整过程，会起到事半功倍的效果。如在讲“振荡电路”时，可通过课件模拟展示其微观过程，辅助演示实验，学生想象不出来的情景立刻变得形象直观了。在讲“做简谐运动小球的位移—时间图像”时，可以把数码相机和计算机结合到一起，得出其振动图像，学生对图像的认识就不会是抽象的、茫然的了。而在单摆周期与摆长关系的处理数据和图像生成时，可直接利用Excel软件计算和作图，提高了实验效率。但应注意的是，多媒体对课堂实验仅仅是“辅助”作用，不存在“等效替代关系”。
经过近一年的实践研究，实验班和对照班学习成绩、兴趣和创造力水平的统计结果对比如图2所示。
图2
以上各图表明了优化的课堂实验教学对提高学生学业成绩、兴趣水平和创造力水平有较明显的促进作用，提高了教学效果。
综上所述，优化的课堂实验教学，以新课改理念为着眼点，把实验教学与探究能力的培养有机融合，从学生实际出发，积极营造各种实验探究场景、实验问题、实验任务，通过各种实验方式、途径优化了教学，加强了学生的主体参与，提高了学生的实践创新能力。