高中物理新课程实验问题设计的探讨，本文主要内容关键词为：新课程论文,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。
问题是思维的出发点，给力的问题能把具体的实验情境与学生的思维连接起来，创造良好的探究氛围，极大地激发学生的学习兴趣和求知欲，有效地培养学生的思维能力。物理新课程实验问题的设计应该具备4个特点：实践性、时代性、思维性和探究性。综观物理新课程实验问题的设计编排，主要有两大类：一是围绕有关教材各类实验内容探究思考的问题；二是课后《问题与练习》中的有关实验问题。 新课程在这些实验问题的设计编排中，匠心独具，打破常规，不仅有紧密结合教材实验的书面练习，而且创造性地设计增加了具体的实践活动练习，这些问题与学生的日常生活、生产联系紧密，构思巧妙，语言的表述文化性、趣味性很强，富有启发性，对培养学生的探究创新能力有极大的启迪作用。但这些实验问题的设计也存在一些问题，如对物理仪器装备的课程资源综合利用率不够，对实验误差定性的分析事例数量较少等。下面笔者就这些问题谈点自己的思考建议，与大家交流和共享。 一、构建“大课程资源”意识，实现物理模型与仪器装备的有效对接 物理新课程标准指出：实验是提高学生科学素养的重要途径，也是物理课程改革的重要资源。如何充分发挥物理实验装备的课程资源作用，是一个值得我们深入探讨的问题。物理仪器装备不仅是完成实验的必备条件，而且它的组成部件的名称、功能作用、满足物理模型的条件设计思路无不蕴涵着丰富的科学、文化、美学等教育信息，对提高学生的物理文化素养、活化物理模型、启迪学生的创新思维、促进教师对实验仪器部件名称的规范表述都有重要的作用。 例如，可设计以下问题：图1所示物理仪器的名称是什么？仪器组件1，2，3，4的名称分别是什么？在实验中所起的物理作用又各是什么？还有对示波器面板上各种调节按钮的名称和功能作用进行设计提问等。而物理新课程的《问题与练习》中，对这种有关仪器使用的具体问题的设计几乎是空白，从而导致了有些教师对仪器部件名称的表述也很随意，对不能确定的说法也不去考证核实，有时甚至用“这个”、“那个”等模糊词语代替，造成了学生对这些仪器部件的名称、功能作用的认识掌握也是模棱两可，更谈不上对物理模型、仪器规范操作的深刻认识了。因此，物理实验问题的设计应适当增加对仪器装备的组件名称和功能作用等的考查，树立“大课程资源”的意识，以提高实验资源的全面综合利用能力。
二、增加对实验结果误差的分析设计，提高实验操作的严谨性和规范性 由于受中学物理实验条件的限制，学生实验不可能做到对所测数据一次性精确测量，需要在同一条件下多次测量取平均值，以减小实验误差，提高测量的精确程度，达到新课程提出的“尝试根据实验现象和数据得出结论”的要求。而许多学生在实验中，由于不懂得尽量保持实验条件的一致性，造成实验误差很大，也不对实验结果的误差进行分析探讨，这些现象的存在是不利于培养学生的科学精神的。 例如，下页图2所示是“验证动量守恒定律”的一组学生实验结果草图，O表示重锤线锤尖的位置，圆心P是钢球不发生碰撞时落点的平均位置，M和N分别表示钢球和玻璃球碰撞后钢球和玻璃球落点的平均位置，从A，B，C三个圆中可看出有的点离圆心比较近，有的点离圆心较远，这些误差的出现是与学生在实验时释放小球的瞬间用力和斜槽轨道的末端没有完全调节至水平等因素的影响有关，C圈外面还有几个点是由于玻璃球第一次落地后学生没有及时拿住球，第二次又反弹回来造成的。只要结合对实验过程的细致观察分析，学生就很容易找到实验误差产生的真正原因，自然会提高实验操作的严谨性。
因此，在实验问题的设计中，应多设计一些结合实验结果、实验过程定性分析研究实验误差的问题，加强对这类问题的关注和引导。这些问题是那些缺乏实际操作感受，仅凭“讲实验、背实验”的教学所无法回答的。在新课程中应结合具体的实验内容多设计一些这样的问题练习，使实验教学真正落到实处。 三、增加对分组实验的直接性问题设计，重视实验过程对学生的多重影响 为了有效地培养学生的实验操作能力，关键是要抓各类实验的有效落实问题。虽然新课程模糊了演示实验、学生分组实验和随堂实验的界限，给教师留下了更大的自主实验空间，但是，由于计算机技术的快速发展，以及应试教育的长期影响，用电教课件模拟实验和减少实验个数的现象时有发生，给学生实验操作能力的培养造成了较大影响。有些学生不重视实验的操作与数据的记录，只是抱着一种看热闹的心理去做实验，出现问题不独立思考寻找原因，只是简单地归结为仪器设备是否损坏。这些现象直接影响着学生实践操作能力的发展。为了真正督促师生把实验落到实处，在实验问题的设计上应加强对实验直接性问题的设计研究，针对仪器装备的具体使用方法设计问题。 四、重视实验思维过程的问题设计，切实提高学生的思维能力 在应试教育的影响下，部分教师重结论，轻过程，重知识点的传授，轻学生的思维能力培养，使学生无法体验科学探究过程和了解科学研究方法，对实验的目的、原理、器材方案的选用设计一知半解。因此，要关注对学生的实验操作过程问题的设计，要求教师在日常的教学中重视对学生实验思维的训练，设计一些思维要求较高的问题。 如图3所示，实验时，先不在玻璃筒内放棉花，而是设计问题。
（1）活塞对玻璃筒内空气做功后，筒内空气内能如何变化？ （2）你怎样设计实验来验证你的猜想？ 学生会经历这样一个思考过程，认识到不管玻璃筒内放不放硝化棉，只要往下用力压活塞，筒内空气的内能都增加。因为对气体做功，气体的内能就增加，我们眼睛看到硝化棉或火柴头燃烧，感受到内能是增大的，放硝化棉或火柴头只是将玻璃筒内空气的内能的增大显示出来。这样的问题设计比直接针对结论要生动得多，在新课程的实验问题中应多增加一些这样的过程性问题设计。 五、加强对具体实验情境问题的设计，引导学生逐步深入探究 物理实验情境是在课程中引导学生观察、思考、发现和提出问题的重要前提，特别是在导入新课的问题引入中，只有当创设的新奇与日常生活经验有强烈反差的实验情境进入学生的最近发展区，在内容上极具挑战性和探索性时，才能激发学生的认知冲突，切实培养学生的探究和创新能力。 例如，高中物理新课程在“闭合电路欧姆定律”的引入中可以设计这样的问题情境：小灯泡接在3V电源上会亮；若同规格的小灯泡接在9V的电源上，又将观察到什么现象（该实验中3V电源用的是新电池，而9V电源用的是旧电池）？对实际观察到的实验现象是否与自己思考的结果一致？ 先让学生思考该问题，不少学生根据自己的生活经验，不假思索地答道：小灯泡会烧坏。然后实验检验，把同规格的小灯泡同时分别接在3V和9V电源上，发现后者比前者更暗，与学生的猜想结果大相径庭。 为此，教师继续创设如下实验情境问题：已知电源的电动势为3V，内阻为1Ω，当外电阻为1Ω时，电路中的电流是多少？电源的电动势为9V，内阻为8Ω，当外电阻为1Ω时，电路中的电流是多少？通过具体的运算，学生终于明白流过灯泡的实际电流不仅与电源的电动势有关，还与电路中的总电阻有关，电动势大，实际电流不一定大。学生的探究能力在问题情境的不断深入中得到了有效培养锻炼。在导入新课和分析探究时应增加这种实验问题情境的设计。 六、编写新课程《实验探究报告册》，引领和规范物理实验教学 新课程实施后，出现了多种与新课程配套的《实验探究报告册》。据笔者调查，某出版社出版的必修分册编写内容适中，以实验为主线，凸现了物理实验特色，完全符合物理新课程标准的实验要求，有效地培养了学生的实验探究能力，而选修分册的编写在使用中存在很多问题，栏目设置很多，没有区分是否与实验有关，把所有的探究活动和习题都混编在一起，没有突出实验特色，内容繁多，如同一本面面俱到的教辅资料，并且有许多缺漏，给学生带来了较重的学习负担，因此，在教学中急需出版一套在编排体系、栏目设置、编排思路等方面与必修1，2的编排风格保持一致的《实验探究报告册》，以加强对新课程实验教学的引领。 笔者认为，选修分册的编写应以学生分组实验为主，在分组实验中突出探究特色，探究和讨论问题应紧紧围绕实验主题展开，大量删减与实验无关的习题内容，充实培养学生基本实验技能的训练项目，问题难度设计要适中，不宜过多，借鉴旧实验报告册编排的经验，精选精编内容，报告册的厚度至少要减少一半，对教学目标和高考目标要分层次逐年达到，绝不能一次到位，过难、过多的问题会降低学生的学习动机，不利于物理新课程的推进。 七、增加一些设计性实验问题，有效地培养学生的实验创新能力 物理新课程强调要培养学生具有制定计划与设计实验的能力，因此，在物理新课程实验问题设计中，要增加一些学生根据题目提出的目的、要求和给出的器材，设计出简单、合理、便于操作的实验方案，然后应用物理公式和测量的物理量表示出待测量的表达式，要求深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，具有较强的创新能力，要求学生能将课程中的分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新背景中，进而设计出实验方案。 例如，根据平抛运动原理设计“测量弹射器中弹丸出射初速度”的实验方案，提供的实验器材为：弹射器（含弹丸，如图4所示）、铁架台（带夹具）、米尺。
根据上述材料设计以下问题： 1.画出实验示意图。 2.在安装弹射器时应注意哪些问题？ 3.在实验中需要测量的量是什么（并在示意图中用字母标出）？ 4.由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的方法是什么？ 5.推导出计算公式。 综上所述，物理实验问题的设计不仅是课程与学生密切联系的纽带，而且是一种积极落实“生本教育”的重要标志，学生在解决问题的过程中会获得成功的体验，激发起强烈的问题意识和探究动机，点燃他们进行探究和思维的火花，这更是培养学生创新能力的不竭之源，因此，科学合理地进行实验问题的有效设计，是充分利用实验资源提高学生的实验创新能力的必经之路。
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