高中新课程物理实验探究能力教学初探，本文主要内容关键词为：新课程论文,物理实验论文,高中论文,能力论文，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。
近期，国家制定了中长期教育改革和发展规划纲要，要求全面提高普通高中学生综合素质；而高中新课程目标要求注重提高全体学生的科学素养。结合新课改教学的实际，在探索如何培养高中学生物理实验探究能力上，二者的做法是一致的。物理学既是以实验为基础的自然科学，又是培养学生科学素养的一门重要学科。探索如何更好地开展实验教学，对于提高全体学生的科学素养具有重要意义和现实意义。本文将结合新课改教学的实际，探索出如何培养高中学生物理实验探究能力的一些做法。
1.培养实验探究能力
培养中学生物理实验探究能力是高中物理新课标和高考重点要求的内容。让学生动手做实验，能够使学生对物理事实获得具体的、明确的认识，以“物”及“理”。做好物理实验是理解物理概念和物理规律的必要基础，如何更好地开展实验教学是物理新课改面临的重点和热点问题。笔者认为，高中物理实验探究能力主要包括观察能力、操作能力、收集数据和处理数据能力。
1.1 观察能力
无论是教师的演示实验还是学生的分组实验，都要求学生对物理现象进行有目的和有序的观察。要注意引导学生观察的全面性、准确性和深刻性，教给学生观察的方法。通常采取的方法有：对比观察法和归纳观察法。对比观察法往往是通过对两个事物、现象的对比，或把某一现象发生变化的前后情况进行比较来实现的。归纳观察法是通过对个别现象进行观察，经过分析、推广，再归纳表述为一般性的规律。例如，在做“用红蜡块的运动来演示运动的合成和分解”的实验时，笔者先提出了这样几个问题引导学生观察：(1)倒置玻璃管后，观察红蜡块的运动情况（如：初位置、末位置，加速？减速？还是匀速？）。(2)平移玻璃管，观察红蜡块的运动情况。(3)倒置玻璃管的同时，平移玻璃管，观察红蜡块的运动情况。在问题的引导下，通过细心地观察，学生能够理解运动的合成与分解就是表示运动的位移、速度、加速度等矢量的合成与分解。然后再让学生思考一个问题：运动一定要分解到相互垂直的两个方向上吗？让玻璃管倾斜一个角度，重复以上步骤，可得结果。所得结果是学生在自己的观察、思考、探究下得出的，面对自己的成果，学生有了成就感。观察能力的培养应该在乎时的观察中逐步提高。
1.2 操作能力
实验过程离不开操作，操作是否正确规范都有可能影响实验的结果，甚至影响实验的成败。所有实验都应该引导学生在操作前拟定操作步骤（即实验方案），了解所使用仪器的用途、规格和使用注意事项，按照实验原理，学会控制实验条件，合理组装或连接实验装置。另外，在操作过程中故障的排除是许多学生的薄弱环节，往往反映学生对实验原理模糊不清（如：在“验证牛顿运动定律”实验中忘记平衡摩擦力），或者对各部分仪器的工作情况不甚了解，又不肯动脑分析而急于求老师来解决。这时教师应当引导学生分析故障的特点，不要“有求必应”，放手让学生自己独立解决，养成手脑并用、独立工作的习惯和自主性，以及进行科学实验的自觉意识。
1.3 收集数据和处理数据能力
在中学阶段，要求学生养成对于一个量的确认需获得多组数据（多次直接测量）才有可信度的习惯；对于直接读取的数据应该会用有效数字表示；能自己设计表格进行间接测量的计算；能用代数法、图象法和几何法来研究实验结果，并把这些要求贯穿在各个实验中。又如我们发现在《测定电源的电动势和内电阻》实验作U-I图线时，大部分学生都习惯取纵轴的U值从零开始，描点连线后就会出现如图1所示的图象，计算结果会产生较大误差。若纵轴的U值不从零开始，描点连线后就会出现如图2所示的图象，利用图象法求出E、r值，则比较准确。这是为什么呢？让学生回顾本实验的电路及实验条件，不难发现该实验中要求路端电压不能过小，因而滑动变阻器阻值变化时，电压值变化不太显著，电压值都比较接近E值。因此，我们可以改变坐标轴的起点坐标，使实验点的分布均匀而不过于密集，处理数据方便且准确。通过分析总结，最终达成共识。
总之，培养学生实验能力要以提高实验素养为指导思想，注重必要的实验技能训练。长期坚持强化实验能力训练，就能使学生更快更熟练地掌握科学实验方法，形成良好的科学素养。
2.提升实验探究能力的措施
培养学生物理实验探究能力是新课标中重要的学习内容——“科学探究”所要求的，应该要引起广大物理教师的足够重视。培养学生科学探究能力，目的是提高全体学生的科学素养，为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。在教学中要提升实验探究能力，笔者建议在以下几个方面予以重视。
2.1 强化演示实验
演示实验是教师授课时表演示范的实验，对学生具有言传身教的作用和潜移默化的影响。注意对演示实验进行优化设计，能激发学生的求知欲和好奇心，培养其敏锐的观察力和丰富的想象力。除了重视做好新课标内容标准和活动建议中所提供的实验外，还要参考各种版本教材的实验内容，择优增加一些演示实验，在强化实验手段上做一些尝试。用演示实验创设情景，引入新课，理解、巩固和深化知识。对于激发求知欲、提高兴趣、启迪思路都有事半功倍之效。用演示实验解决抽象疑难问题，如布朗运动、浮力的作用力和反作用力、随圆盘一起做匀速圆周运动的物体受静摩擦力方向是指向圆心的受力分析等等，生动直观，言简意赅。事实证明，具体形象要比语言文字更易记住，视觉刺激远胜于听觉刺激。另外，教师在做演示实验所表现出良好的实验素养也对学生有潜移默化的作用。因此，为了提高物理教学的整体水平，我们必须充分利用演示实验的特点，充分发挥实验在教学中的功能。
2.2 重视分组实验
这类实验要严格要求学生在实验过程中遵守预习——实验（操作）——总结（报告）的规程，要让学生有充分操作和思考的时间。学生分组实验是培养学生实验技能的必需的实验类型。我们将各个实验归类为“基本仪器的使用、测定性实验、验证性实验、探究性实验”四大类，教师应指导好各类实验的特点和通用的实验方法。“基本仪器的使用”要能记住基本仪器、仪表和量具的构造、用途和操作规程，掌握操作要领和读数方法。“测定性实验”往往是通过测定某些物理量再借助某些物理规律，间接地得到待测的物理量。验证性实验主要是让学生学会研究物理规律的两种科学方法，即由理论到实验和由观察、实验到理论的方法，通常是先测定与规律有关的物理量，然后看一看这些物理量的关系是否符合所要证实的规律。
“探究性实验”又称研究性实验（这是新课标中重点强调、明确要求的，也是新课标的一个亮点），则是对学生进行用实验归纳法研究未知物理规律的训练。此类实验难度较大，在以往课本中数量较少。现行新教材不但将一些验证性实验或测定性实验改为探究性实验（如探究加速度与物体质量、物体受力的关系；探究单摆的周期与摆长的关系；探究力的平行四边形定则等等），还增加了不少新的探究性实验（如探究恒力做功与物体动能变化的关系，探究决定导线电阻的因素；探究变压器电压与匝数的关系等等）。增加学生对该类实验的训练，同时有利于学生知道重要定律的由来和培养控制实验条件及设计实验的能力。
传统的演示实验大都是验证型的，形成了“教师做、学生看，教师讲、学生听”的固定模式，学生只是被动接受知识，缺乏探究的自觉性和主动性。在教学中笔者根据不同的教学内容，变演示实验为探究性实验，引导学生独立设计、亲自操作实验，通过分析和探究，使学生成为知识的再发现者而不是接受者。把已有的结论变为学生自己的劳动成果，领略其中创作的快乐。同时还会让学生认识到：凡事不一定拘泥于现状，要多问个“为什么？”“还能怎么办？”从而开阔思路，培养创新思维。这种探究实验过程，充分发挥了教师的课堂主导作用和学生学习的主体作用，从而有利于学生创造性思维的激发和实验探究能力的提升。
对实验进行分类指导，有利于使学生摸索到做各类实验的基本规律，不至于离开教师的指导就不知所措。对于学生分组实验掌握情况如何，除了进行书面考试外，还要进行单独实验操作考试，这样会收到良好的效果。
2.3 增加随堂实验
为了增加学生的动手机会和加深学生对物理知识的理解，可以增加随堂实验，即边学边实验。它可以配合课堂教学内容或课本中“实验与探究”栏目，通过亲自做实验去探究和获取知识。增加随堂实验既有利于巩固学科知识，提高实验探究能力，还容易激发学生的兴趣，这对全面提高物理教学质量具有重要的意义。通过小实验和小制作的完成，既激发学生学习物理知识的兴趣，又调动学习的积极性。物理学科的特点，决定了学生学习物理的难度，导致了一些学生对学习物理产生畏学、厌学情绪，若能在改进课堂教学的前提下，把握住对小实验教学的机会，通过学习体会亲自制作和实践的乐趣，认识到物理知识在实践中的应用，从而增强他们学好物理的信心。小制作和小实验的原理应用的都是相关的物理知识。因此，小制作、小实验的实施过程就是对知识的再学习过程，并由此达到升华知识、提高能力的目的。对于一些可见度不高，不易演示的重点实验和与课本知识密切相关的小实验做一些增补，如：高中教材中的肥皂膜干涉、三棱镜色散现象和一些仪器刻度的观察等等；或适合学生动手动脑探索规律的实验，如：高二电学中电源电动势与路端电压、内电阻的关系以及路端电压与外电阻的关系；或对于有些基本仪器的认识和使用，如：电表、秒表、温度计、滑动变阻器等等。随堂实验调动了学生的学习积极性，对于激发兴趣、促进知识的掌握具有现实意义，值得提倡和推广。
2.4 开展课外活动
结合课本里的“迷你实验室”等小实验专栏，引导学生利用课外时间，通过一些简单器材和自制仪器独立完成。配合学校科技节举办大型“扔鸡蛋”、“纸桥承重”和“水火箭的制作与发射”等比赛活动，靠学生自己找器材（或限时限器材现场制作），自行设计和制作，学生踊跃参与，大显身手。还可以组织学生学会修理弹簧秤、自制小教具等简单仪器和小家电的使用和维修。也可以组织学生走出校门参观工厂、农村和参加社区活动、研究性学习等等。不受教学大纲限制，形式多样、多渠道开设实践活动课，将理论与实践有机地结合起来，在活动中培养学生的科技意识、创造意识、竞争意识、探究意识和实用意识，对于开发学生智力、丰富学生课余生活、培养学生科学素质和学习兴趣都是很有效的。
目前，物理实验教学的现状与它在物理教学中应有的地位是很不相称的。造成这种现象的原因很多，如实验课所占比重较小，考试制度的局限和不少学校的实验设备的不足乃至有些教师不能适应实验教学的要求等等。使得实验开设率低，实验教学效果不佳，要求偏低。面对这种现状，笔者认为，可以参照上述方法即采取增加学生实验和教师演示实验的次数以及增加课外活动的实践机会的方法，改进实验教学，优化教学过程，提倡学生自主探究，努力摸索出一些切实可行的措施，有效地提高教学质量。