浅谈高中物理实验教学模式的改进

2018-03-30豆建荣

珠江教育论坛 2018年1期

关键词：解决问题实验教学物理

豆建荣

（肇庆市高要区第一中学,广东肇庆 526400）

一、对近年全国高考物理试卷的研究分析

笔者对近四年全国高考（物理）新课标I卷的实验题进行了研究分析，将题目考查的内容和课本中的实验进行了对照，具体情况见表1。

表1 2013—2016年全国高考物理试卷实验内容分析表

二、高中物理实验教学模式的改进

由表1可以看出，全国高考物理试卷对实验知识的考查面很广，对学生的科学素养和知识面要求较高，对学生动手能力和解决问题的能力以及独立思考能力均有较高要求。这几年的实验题大部分源自于课本，有的题目是在学生实验的基础上进行了迁移和变化；有的题则是在课本演示实验的基础上进行量化分析，进一步探究；也有的题目对学生的学科综合能力和基本素养有很高的要求。对教学一线的教师来说，认真研究全国高考试卷，努力改进平时的实验教学模式是非常重要的。对此，笔者有几点思考，在此分享给同行借鉴参考。

（一）端正态度，物理实验不是浪费时间

在实际教学中，由于面向高考，而高考对学生实验能力的考查看起来只是理论上的，所以有些教师认为物理实验只要将高考备考的知识和学生实验模型讲授给学生即可。如果还要做实验，纯粹属于浪费时间，而且学生在实验过程中收获也很有限。笔者认为，高楼大厦不能建在流沙之上，物理学是一门实验科学，实验是物理学发展的本源和灵魂，没有实验的物理是缺乏说服力的。

《高中物理新课程标准》的教学目标：“初步认识实验方案设计、实验条件控制、数据处理等方法在物理学习和科学研究中的应用。”作为高考的指导性文件，“新课标”向我们指明了高考物理实验备考的方向，即物理实验要重视过程，实验不仅要做，还要做得科学和精彩。

（二）不断创新，改进传统实验教学模式

教师要从思想认识上重视物理实验教学，同时要不断学习，改进传统实验教学模式。学校应不断更新和改进实验设备，积极培养学生的实验兴趣，引导学生放手做实验，使学生能通过实验提出问题和解决问题。对此笔者有几点建议。

(1)学校要不断更新和完善实验设备。实验室要增加投入，不断引进现代化的实验设备和实验仪器，进一步优化物理实验教学。比如：可以使用CAI辅助软件、引进电脑多道分析仪器和网络远程教育系统等，辅助物理实验教学。

(2)学校从制度上要完善实验室管理工作。实验室工作人员要不断学习新的实验理论，学会使用新型的实验仪器。学校最好能将实验室完全开放，以便不能在课堂上完成实验的学生，能利用课余时间完成实验。长期坚持下去，一定会收到意想不到的效果。

(3)物理教师在课堂上进行理论教学时，要适当留给学生思考的时间和空间，引发其探索的欲望。教师要敢于放手，让学生成为实验课堂的主体。有些教师在教学中为了使学生熟练掌握高考的常考题型并节省时间和精力，常采用讲实验的办法，帮助甚至代替学生去理解实验，看似效果不错，但实际上却将学生引上了一条弯路，绕开了帮助学生思维萌发和逐渐成长的阶段，导致学生失去了感受理论建立过程的机会。学习活动如若失去了体验的过程，再精彩的讲解作用也是有限的。

（三）全面发展，更加重视课本的演示实验

物理教育家朱正元曾说过：“对于物理概念、物理规律等一些理论的东西，往往是千言万语说不清，一看实验便分明。”课本演示实验是学生认识物理现象的第一手资料，感性认识的强弱决定了学生的感觉记忆，感觉记忆引起的感觉选择作用，可以帮助学生形成几种典型的短时记忆，记忆信息将存储在学生的大脑里成为一种素材，这是学生进行理性分析的基础。

1.演示实验与全国高考物理试卷

近年全国高考物理I卷中，演示实验的改进和继续探究占据了半壁江山，在进行“包装”和变化后，重新出现在学生的面前，令人感到既熟悉又陌生。熟悉是因为脑海中有它的影子，陌生则是从定性分析变成了定量研究，从现象走向了本质。对学生思维能力的要求也从形象变成了抽象，从考查常规性思维提升到了考查学生的创造性思维。源于教材又高于教材，这一特征在此表现得尤为突出。

2.教材中演示实验的作用

在物理教材中，有很多小实验比较简单，其实验目的是演示简单的物理情境，帮助学生形成感性认识。总体来说，演示实验按作用区分，可分为以下几种：

（1）实验引入。为了引出某个物理概念或物理定律而设置的实验情境，有的甚至是理想化的无法实际操作。例如：为了引出牛顿第一定律，课本中出现的伽利略理想实验，就是在理想化条件下，根据基本规律给出的一个推理性实验，无法真的实现。

（2）实验现象。在某些物理概念或定律、定理给出后进行的验证性实验。例如：奥斯特实验，验证了电流的周围产生了磁场，并且能归纳总结出右手定则。

（3）实验应用。对课本已有的概念和规律做进一步的应用。例如：闭合开关时的自感现象采用多用电表检测发光二极管，观察红蜡烛参与水平方向和竖直方向的运动轨迹等。

（4）实验拓展。为了开阔学生的视野，教师应将物理规律和实际生活联系起来，进行实际应用。例如：电学中用金属网观察静电屏蔽现象，观察封闭铝管和有一条裂缝的铝管中磁体下落的速度等。

3.如何改进演示实验教学

演示实验是对常规教学的有益补充，在日常教学中，可以采取如下改进措施：

（1）课堂演示变为让学生动手实验。开放实验室后，学生有了自主实验的空间，那么教师就应尽量引导学生进行实地操作演示实验。

（2）主抓现象分析。教师可以要求学生将实验过程和现象分析写成报告，引导学生适当定量分析实验结论。在实验过程中，如果有可能，教师应要求学生进行定量实验，将现象变为数据，将过程变为推理。为了让学生从简单的感性认识上升到理性分析，提高他们思维的深度，适当的文字表述和数学推理是非常有必要的。

例如：利用弹簧测力计观察摩擦力的变化情况这个演示实验，2013年就被改编为一道定量分析的高考实验题。当然，还有很多演示实验可以加以改编。

（3）平时训练时，教师可有意识地自主改编演示实验。演示实验可以作为训练题目的物理情境，结合一定的逻辑推理要求和数学分析，对学生进行测试。

（四）有的放矢，注重学生解决问题能力的培养

从近年的高考物理全国卷的实验题可以看到，基础实验依然占居主导，多是在迁移变化后，再呈现在学生面前。在做这些实验题的过程中，却出现了各种新颖的变化，很多学生都败在了“变化”之下。解决问题的能力不足，成为学生在物理实验乃至物理学习中无法逾越的障碍。如果忽略学生解决问题能力的培养，无疑就会种下这样的“恶果”。

1.何为解决问题的能力

解决问题的能力就是学生在不同的物理情境中，灵活运用所学知识研究和分析问题，找到合理方法进行探究，进而得出结论的能力。在物理学习过程中，学生的科学素养非常重要，数学能力、建模能力、总结归纳能力、分析推理能力等，都对学生解决物理实验迁移变化问题起着重要作用。在平时的教学中，教师要有意识地培养和强化学生的这些能力。

2.在物理实验中培养学生解决问题的能力

在实验教学中，对物理实验原理的理解，对实验方法的验证，对实验数据的处理，对实验误差的精确分析等，教师不应该大包大揽，不能将所有的理论和结论都直接讲授给学生。教师应该引导学生自己寻求解决方法，设置问题让学生讨论解决，要求学生分析、证明、总结归纳并得出结论等。教师要有意识地在实验中培养学生快速解决问题的习惯和能力,长期坚持下去，不仅可以提高学生解决实验问题的能力，而且培养了学生的科学素养，从而为其今后的学习成长奠定良好基础。

3.在科学合理的实验情境中提高学生解决问题的能力

根据建构主义学习理论，学生要在一定的情境中，在他人的帮助下，利用必要的学习资料而获得知识。学生是课堂的主体，而教师在教学中起必要的引导作用。建立科学合理的实验课堂，再加以适当的引导，会让学生如鱼得水，可以非常有效地提高学生的实验能力。实验课堂的情境设置有很多种方法，常见的有以实验仪器为主线，以问题设置为引线和以实验目的为主干等。

例如：在“测金属丝的电阻率”的实验中，笔者以科学设置问题为主要手段，对学生提供一定的引导，引导学生进行实验原理推理。具体来说，笔者设置了以下几个问题：

问题1：电阻率从何而来？

问题2：电阻率的决定因素是什么？

问题3：我们学过哪些与电阻率有关的理论？

通过这些问题的设定，一步步引导学生寻找和设计实验原理。学生发现刚刚学过的电阻定律中涉及到电阻率，通过电阻率与电阻的关系可以求解电阻率，于是，实验的关键指向了电阻的测量。接下来笔者又设定了如下问题：

问题4：如何测电阻？

问题5：学过哪个定理与此有关？

问题6：如何进行测量？

……

教师在实验教学中，应以实验目的为导向，以基本理论和定律为依据，一步步引导学生进行联想、推理，阐释并解决问题。让学生自己找到解决问题的一般路径和基本模式，培养学生独立思考和提出并解决问题的能力。

总而言之，物理实验课堂要能够吸引学生，教师要能根据学生的认知规律进行科学设置，要努力将实验做得严谨和精彩，做出良好效果。