王益民

高中《物理课程标准》把 “科学探究及物理实验能力要求”和“共同必修模块”、“选修模块”一起，作为《物理课程标准》中“内容标准”的三个一级主题。可见，物理实验在新课程中占有重要地位。长期以来，由于中学物理教师对物理实验教学认识上的偏差以及高考对实验考查方式的局限，中学物理实验在大多数学校没有得到应有的重视，实验教学模式僵化、实验室利用率不高。尽管新课程实施以来，广大中学物理教师对改进物理实验教学做了不少有益的探索，但基于开放物理实验室如何改进中学物理实验教学的实践和探索相对较少。本文针对传统的、封闭的物理实验教学现状，总结我校物理教研组通过开放实验室改进物理实验教学的一些实践以及我们的思考。

一、开放实验室对改进物理实验教学的意义

开放物理实验室是在新课程理念的引领下，通过给予师生自主选择实验资源、实验项目，自主安排实验时间、自主确定实验方法的权利，其内涵不仅是指狭义的“图书馆式”开放物理实验资源，还应该包括物理实验资源的开放、实验教学内容的开放、实验教学方式的开放、实验教学评价方式的开放，实现以开放物理实验室为载体，利用开放的教学理念来引领物理教学。

通过开放物理实验室，一方面，转变中学物理教学中“为考试而实验”的教学倾向，树立以实验为基础的物理教学观，发挥物理实验在物理概念、规律、习题教学中的作用，真正用“自主合作探究”代替“他主训练灌输”，另一方面，改变“唯分数论”的学生成绩评价观，用“关注能力，关注会学”代替“关注分数，关注学会”，调动学生学学习物理积极性，促进学生改进物理学习方式，培养学生的动手、动脑能力，提高学生科学素养和创新意识。

二、以开放实验室为平台改进高中物理实验教学的策略

1.齐全的实验室功能区、完善的实验室管理制度是开放物理实验室的基本保障。开放实验室是一个系统工程，是一个全新的课题，为确保开放实验室建设取得实际成效，充分发挥其培养学生的创新精神与实践能力作用。一方面，在传统的力学、电学、光学、热学实验室的基础上，增设合理的实验区，如综合实验室、数字实验室、学生自主探究实验室，为开放实验室提供硬件保障；另一方面，改变物理实验教学的组织管理形式，教学处、年管会、物理教研组齐抓共管，结合开放实验室的实际情况制定相应的实施管理办法；规定不同年级开放实验室的时间和空间；建立实验指导教师和实验辅导员岗位责任制；明确实验室操作规程及安全责任制，逐步建立起完善的开放实验的教学运行机制，把开放实验室建设成为激发学生学习兴趣、培养学生能力，具有一定学术性、创新性、导向性和示范性的学生科技活动组织。

2.基本的实验技能训练是开放物理实验室的基础。重视物理课程标准要求的中学物理中传统的经典实验，以培养学生的基本实验技能，提高学生对实验现象的观察、分析、总结能力，为学生实验创新能力的发展打下坚实的基础。如：基本仪器的使用，测量与间接测量的思想，控制变量法，等效替代法，实验数据的处理与评价，偶然发现的追踪等。

例如：“实验；用单摆测定重力加速度”包含许多思想方法：用间接测量的方法测量物理常数；用多次测量的方法减小偶然误差；用图像的方法处理实验数据等。包含许多实验基本技能：如何悬挂单摆的悬线？怎样测量摆长？在什么位置开始计时和终止计时？为什么？为什么要测多次全振动的时间？各直接测量物理量对加速度值误差有什么影响？“实验：探究小灯泡的伏安特性曲线”包含运用图像分析实验数据的能力培养：（1）猜测图像可能有什么特点？（2）电压从零开始逐渐升高，为什么在低电压区采点密集一些？用什么电路？（3）画出图象，分析图象特点：低电压区，中电压区，高电压区。（4）尝试解释这种图像的特点。像这些重要的实验思想方法和实验操作的培养，都必须通过学生的动手操作而体现出来。如电学中的电阻的测量、电源电动势及内阻的测量、探究。

3.以开放的实验资源改进物理实验教学。开放的实验室资源是让学生不仅充分利用学校实验室的器材，而且挖日常生活中的用品，学生自己设计或教师指导下进行小实验、小制作、小发明等各种物理实验探活动。不仅缓解了当前学校实验资源单一的状况，也拉近了物理学与生活的距离，让学生深切地感受到科学和社会、日常生活的联系，体会到小实验中蕴含着大智慧。况且有些实验资源本来的用途并不是进行物理实验，因此这实际就是一种开放实验室的创新形式。

例如：“小实验；水果电池的制作与相关量的测量”：材料：西红柿铜丝、铁钉、数字式多用电表。

制作步骤：

（1）取一个西红柿，分别将弯折的铜丝和铁钉插入西红柿中（中间相隔一定的距离）

（2）用多用电表红表笔接触铜丝，黑表笔接触铁钉，测量水果电池的电压。

（3）再用多用电表黑表笔接触铜丝，红表笔接触铁钉，再测水果电池的电压。

（4）根据多用电表的读数判断西红柿电池的正负极。

实验结果分析：（1）用万用电表测出两个电极间的电压约为0。6V，但几个水果电池串联却不能使一个小灯泡发光，为什么？引导学生通过对实验结果的分析与论证，其原因是水果电池内阻太大。（2）如何准确测定水果电池的E、r课本上的方案可行吗？为什么？有其他方案吗？学生在开放性问题的引导下，提出解决问题的方案（伏安法？安欧法？伏欧法？补偿法？），同时通过自己动手实验尝试去解决问题、发现新问题，使学生在体验成功和挫折过程中获取知识提高能力，从而感悟出物理学的思想和方法。对其他学生自己设计的小实验还有很多，这里不再举例。

4.以开放的实验教学模式改进物理实验教学。传统的物理教学模式是教师按照教材的实验要求把实验的目的、原理、步骤讲授给学生，学生像操作工那样去逐步完成实验步骤，这样既不利于学生实验能力的提高也不符合新课程理念。实验教学模式的开放，要求教师充分重视学生的主体地位，发挥学生的主体作用，实验教学中学生以实践者、研究者的身份积极参与，教师的作用是一方面对学生实验过程中的困难提供必要的指导和帮助；同时引导学生学会对实验中的问题，多角度、多方位进行思考，为不同学生提供不同的可选课题，为不同学生提供同一课题的不同研究方式，挖掘不同学生的不同的闪光点。

例如：高一年级学生开展“落体运动加速度的研究”。要求学生二人一组，运用频闪照相研究钢球下落的加速度。学生必须完成以下任务：方案设计（直接测什么？如何测？）；装置调试；标尺制作；实地拍摄；照片分析；实验报告。教师提供的帮助：方案设计提示；频闪技术指导；参与讨论，提供器材，进行质疑，点拨思维。

例如，高二年级学生研究小孔成像，可引导学生研究以下问题：对晴天正午树荫下的光斑，请仔细观察并描述你所看到的现象，你能提出哪些问题？为什么有的光斑是不规则的，有的光斑近似为圆形？为什么圆形亮斑与不规则形相比，圆形较小？为什么圆形与不规则形相比，圆形较暗？你猜想哪些因素影响光斑的形状和亮度？与小孔的形状、大小有关吗？如何验证？需要哪些器材？设太阳到地球的距离为一个天文单位L，怎样设计实验测量太阳的直径D测出小孔到屏的距离l和屏上光斑的直径d，则太阳的直径为D=Ll·d。

5.以开放的实验教学内容改进物理实验教学。传统的物理实验教学内容是教材中规定的实验，实验教学内容的开放，一方面是对教材中学生实验进行改进、拓展。如改“验证性”实验为“探究性”实验或设计性实验；改教师课堂“演示实验”为学生“探究性”实验；改进教材中原理不科学、现象不明显、效果不理想的演示实验；把新授课教学与实验教学融合一体的实验探究式教学；把习题课教学与物理实验结合起来的教学等等。

例如：我们用生活中的锉刀来演示自感现象，将电源正极与锉刀的一端相连，负极连接铜多芯导线，导线的一端在锉刀上来回移动，相当于快速地通断电，可以看到微弱的电火花，如果加快导线在锉刀上移动的速度，可以看到更强的电火花，这说明电流变化越快，自感电动势越大。用一根红色的导线绕在铁锉刀上，相当于增加了铁芯上线圈的匝数，同时将一根蓝色的导线直接接在电源负极，将两根导线同速在锉刀上移动，这时可以看到，红色的导线头产生的电火花更强，这说明，匝数越多产生的自感电动势越大。

由于篇幅限制，本文只部分介绍了我校物理教研组开放实验室促进物理实验教学的一些探索与思考.实践证明：“给学生以自由，有自由才有选择；给学生以兴趣，有兴趣才有学习；给学生以主动，有主动才有进步；给学生以探究，有探究才有创新”.尽管我校开放物理实验室还处于探索阶段，但通过物理实验教学的开放，不少物理课堂已呈现出“学生动起来，教师跑起来，课堂活起来”的生动局面；它不仅激发了学生学习物理的积极性、能动性，促进了学生物理学习方式的转变，引导学生自主、合作、探究学习；而且也提高了物理教师开发和指导物理实验的能力，以物理实验教学方式的改进，促进了我校物理教学的变革。