新课程背景下高中物理实验教学研究

2013-03-20阎振祥

物理教师 2013年1期

关键词：势能高中物理实验教学

阎振祥

（江苏省梅村高级中学，江苏无锡 214112）

1 问题的提出

在高中物理实验教学中，有些探究的物理问题是由教师和教科书直接提出，虽然其中不乏关于问题背景的介绍，但很少有让学生主动发现和构思问题的机会，学生的科学思维能力、科学探究能力得到了缺失.

在探究性实验教学中，教师总是预先制定好探究计划，然后让学生按照教师的既定方案进行实验探究，学生很少有自己制定探究计划的机会，学生的客观思维品质受到了忽视.

新课程标准要求“在进行学生实验时，应该让学生在明确实验目的、理解实验原理的前提下独立操作实验”.但在实际实验过程中，许多教师往往代替了学生进行实验操作，并没有起到引导、指导的作用，学生的实验技能的能力没有得到提高.

新课程标准提倡多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神.而高中物理实验教学限于其实验条件、设备的问题，很少实现实验方法的多样化，实验室的课程资源没有得到充分开发利用，学生收集信息和分析、处理信息的能力没有得到加强.

2 为解决上述问题，所采取的行之有效的教学策略

高中物理实验应该关注学生在实验探究过程中的学习质量，加深对实验探究的理解，提高科学探究的能力.为了解决上述问题，我们采取了行之有效的教学策略，取得了很好的教学效果.

2.1 培养学生经历实验探究过程

在高中物理实验教学中，应该重视学生对物理实验的理解.在观察演示实验时，不仅要学生关注所观察的现象，同时要让学生理解该物理现象是用来说明什么问题，怎样说明问题的.应该尽量让学生了解实验装置的工作原理.在进行学生实验时，应该让学生在明确实验目的、理解实验原理的前提下独立操作实验.

2.2 培养学生强化实验方案的自我设计

要提高学生制定探究计划的能力，就要使学生学会把探究的实验分解为几个相对独立的小问题，会思考解决每个问题的不同方法，根据现实条件选择、优化有关方法，从而形成探究的方案；学会从原理、器材、信息收集技术、信息处理方法、操作程序等不同方面来构思探究的计划；学会在制定探究计划时查询相关资料；学会在相互交流中完善探究计划.

在指导学生收集信息和分析、处理信息时，教师要注意培养学生客观的思维品质，不要只把注意力集中在与实验相符的物理事实上，同样需要观察和收集那些与预期结果相矛盾的信息.在通过一定的实验探究之后，应该让学生学会依照物理事实运用逻辑判断来确立物理量之间的因果关系，树立把物理事实作为证据的观念，形成根据证据、逻辑和现有知识进行科学解释的思维方法.

2.3 培养学生深入对实验过程和实验误差分析

在教学中应重视培养学生深入实验过程和误差分析，使学生能正确使用高中物理实验项目中的仪器和工具，获得较准确的实验信息，避免进行刻板的技能训练.实验是了解、研究自然规律的重要方法，它的作用不只是为了获取信息，应该让学生认识到实验操作是在相关原理的指引下进行的，学会把实验获得的信息演绎、归纳成结论，学会实验误差分析，只动脑不动手或只动手不动脑都是不正确的.

2.4 培养学生重视对实验方案和实验结果评估

在教学中应重视学生对实验方案和结果进行科学的评估，让学生提出并比较不同的解释，在学生公开的交流和表达中，会发现实验中存在的问题和新发现等，同时也锻炼了学生的表达能力和逻辑思维能力.

2.5 积极开发和利用多媒体课程资源

教师应该积极开发、利用实验资源进行实验教学，提倡教师使用身边随手可得的普通物品做物理实验，鼓励将计算机等多媒体技术应用在物理实验中，同时也要积极开发和利用网络实验资源.

3 案例分析

案例1.在“探究平抛运动规律”一节实验课的教学中，教师先组织学生讨论“怎样研究复杂运动？”以及“如何把平抛运动这个复杂运动看成两个简单运动的合成？”的问题.学生纷纷拿出自己设计的方案：① 利用平抛运动演示仪，通过比较平抛运动与自由落体运动及水平方向的运动快慢情况，就可以研究出平抛运动的特点；② 利用学生用平抛运动演示仪，设法描绘小铁球做平抛运动的轨迹，然后通过这个轨迹研究平抛运动的特点；③ 利用喷水柱法（等效法）描出物体平抛运动轨迹；④ 利用频闪照相法描出物体平抛运动轨迹等等.在学生提出假设方案后，师生进行交流讨论，对一些方案进行合并，师生共同“制定探究计划”，各小组可以选择其中一个方案进行实验探究.在实验探究过程中，有的小组甚至会提出，课后的两个练习题也可以作为探究该实验规律的方法.在各实验小组探究结束后，教师汇总各小组的实验结果，引导学生归纳结论，各小组根据正确结论修正自己的假设.

分析：从“怎样研究复杂运动？”这个问题开始，学生就会自然而然地思考“如何把平抛运动这个复杂运动看成两个简单运动的合成？”的问题，学生主动思考问题的能力得到了加强.在各个小组拿出实验方案的过程中，体现了以学生为本的实验设计思想.这堂课中，大家都探究同一个“点”，但由于假设不同，所选择的器材不同，探究过程也有所不同，这对培养学生获取更新知识的能力，激发他们的创新精神有很大的作用，同时，学生的实验误差分析能力、对实验结果评估能力和利用实验室资源能力都得到了强化.

案例2.在“探究弹性势能的表达式”一节的教学中，教师先引导学生猜测影响弹性势能表达式的因素.一学生根据重力势能与重力和物体的高度有关，猜测弹性势能可能与弹力以及弹簧的形变量有关，而弹簧的弹力与弹簧的劲度系数k相关，故可猜测弹性势能与劲度系数k以及弹簧的形变量L有关.另一学生依据地球表面附近物体在不同高度处所受重力相同，而弹簧的长度不同时弹力不同，猜测弹性势能与形变量L可能不是简单的正比例关系.然后，教师继续引导学生“通过对重力势能的变化与重力做功关系的比较，猜测弹性势能的变化与弹力做功的关系.”在实验探究中，学生就会发现：① 重力做多少正功，物体的重力势能就减少多少；克服重力做了多少功，物体的重力势能就增加多少.类比可得出弹性势能的变化与弹力的做功可能存在着类似的关系；② 若确定弹簧原长处的弹性势能为零，则我们就可以根据弹力做功的多少来确定弹性势能的表达式；③ 类比计算匀变速直线运动位移时的微元思想，推导弹力做功的微元表达式；④ 类比匀变速直线运动用v－t图像求位移的方法，推导变力做功的表达式.根据学生们的发现，教师适时引导，提出新的探究问题：你有没有办法来检验你的实验结果正确与否？学生们又开始更进一步的实验探究.

分析：针对不同类型的实验探究课，教师在设计、实施科学探究教案时，应该对具体教学目标进行认真分析，以便了解学生在探究经历中的薄弱环节，及时做必要的引导或指导，将大问题分解成若干小问题，引导学生将探究逐步深入.