浅析高中物理试验教学中的创新教育彭兆光

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1、浅谈高中物理实验 教学中的创新教育 苏州市第一中学 彭兆光 2010-11-26 创新教育的目标是培养学生的创新意识 、创新精神和创新能力等综合素质，使学 生成为时代发展所需要的创新型人才。高 中物理实验教学是培养与训练学生动手操 作能力与物理创造性思维能力的重要途径 。只有加强实验教学，开放实验室，让学 生多动手做实验，才能有利于培养学生创 新意识和实践能力；只有教师更新教学观 念，促进学生物理实验学习方式发生改变 ，才能使实验教学走出困境。 实验教学目标是学生实验教学的灵魂。新课改将“ 知识与技能、过程与方法情感态度与价值观”三方 面整合起来，作为各学科课程目标的共同框架，体 现了新课程的

2、价值追求，即由以知识为本位转向以 发展为本位。充分挖掘物理实验的教育功能，研究 制订高中阶段各个物理实验具体的学习目标，使之 成为实现知识、能力、态度有机整合的载体，并进 一步形成高中物理实验学习的总体目标，为物理实 验教学指明方向。 一、吃透新课改精神，改变实验教学目标， 培养学生的创新意识 通过实验培养和训练学生的实验技能和实验方 法，改变学生的思维方式。应让学生明白实验“ 做什么”、“怎样做”、“为什么这样做”、“还能 怎么做”，强调学生的参与（思维和行动、体验 和理解）。同时，学生实验操作过程的合理、 规范、协调、熟练程度，要通过学生不断地反 馈调节才能得心应手。教师的示范点拨，要精

3、到、简明、娴熟。 通过实验通过实验让学生在实验中学会像科学家那样地让学生在实验中学会像科学家那样地 思维，自己构想实验方法，控制实验条件，排思维，自己构想实验方法，控制实验条件，排 除干扰因素，在实验中测量数据，获取信息，除干扰因素，在实验中测量数据，获取信息， 交流信息，处理信息，在信息中寻找和发现规交流信息，处理信息，在信息中寻找和发现规 律。从物理现象的观察和物理实验的研究分析律。从物理现象的观察和物理实验的研究分析 中归纳出结论，是高中学生学习科学归纳思维中归纳出结论，是高中学生学习科学归纳思维 方法的有效途径。方法的有效途径。 通过实验通过实验帮助学生学习和探索物理规律。教师帮助学生

4、学习和探索物理规律。教师 要尽可能为学生提供参与要尽可能为学生提供参与“ “完整的科学探究过程完整的科学探究过程 ” ”的机会，让学生根据已有的背景知识和可靠的的机会，让学生根据已有的背景知识和可靠的 物理事实，通过推理和想像来提出问题，并形物理事实，通过推理和想像来提出问题，并形 成假设或提出某种猜测，然后设计实验探究方成假设或提出某种猜测，然后设计实验探究方 案，选择仪器、设备、工具来搜集证据，并通案，选择仪器、设备、工具来搜集证据，并通 过分析数据来验证假设或修正假设，最后形成过分析数据来验证假设或修正假设，最后形成 实验探究结果。实践表明，学生在实验探究中实验探究结果。实践表明，学生在

5、实验探究中 将会得到极大的满足。将会得到极大的满足。 通过实验通过实验促进学生物理概念、规律的理解、复促进学生物理概念、规律的理解、复 习和应用。现实生活中的许多实际问题，学生习和应用。现实生活中的许多实际问题，学生 很有兴趣，但已超越物理学科学习的具体情境很有兴趣，但已超越物理学科学习的具体情境 。设想以实际的问题为载体、以学生的实验探。设想以实际的问题为载体、以学生的实验探 究为特征，引导学生把已经掌握的知识、技能究为特征，引导学生把已经掌握的知识、技能 迁移到现实生活中，解决真实的问题，发展学迁移到现实生活中，解决真实的问题，发展学 生的实践能力和应用能力。生的实践能力和应用能力。 二、

6、精心创设实验教学环节， 培养学生的创新能力 精心创设实验教学环节，首先需要教师进行 创新设计，包括教具设计，实验层次的安排 ，问题的设置及解决的办法等。这种创新设 计的目的，是要让学生充分动脑，动手、动 口，发挥学生的学习主体作用，从而有利于 学生创造性思维的激发。同时，这种创新设 计对学生也是一种很好的示范，对学生创新 能力的培养将起到潜移默化的作用。 物理学是一门实验门实验 科学，演示实验实验 是课课 堂教学的重要方法，是培养学生实验实验 能力 和激发发学习兴习兴 趣的重要手段。因此，教师师 不仅仅要做演示实验实验 ，而且要重视视演示实验实验 的技巧和效果。 1、精心创设教学环节，提高演示

7、实验的技巧和效果 一些实验，按教材要求只需做一次 ，但如果将实验分解成多次做，通过 强化，其实验效果会明显增强。 （1）将一次实验“分解”为多次“强化”实验 例如，做分子有引力的演示实验时，按教材要 求：把两块纯净的铅块压紧，两块铅就连成一 块，在下面吊一个重物也不能把它们拉开。若 将“一个重物“分解成50克和100克的钩码各三 、四个。演示时，先将两块纯净的铅压在一起 吊在铁架台的铁夹上。再一个一个地加挂50克 的钩码，50克的钩码挂完后再加挂100克的钩 码。并在每次加挂钩码时都说：“再试加一个” 以增强悬念。这样学生的注意随着钩码个数的 增加而集中，兴趣也随钩码拉力的增加而高涨 ，从而对

8、分子有引力留下终身难忘的印象。 老师做实验时，学生都喜欢看，但 “外行看热闹，内行看门道”。因此， 老师要及时引导学生看“门道”。为了 使学生更容易看清“门道，可在这个 实验的前面演示解剖出的几个“铺垫” 实验。 （2）将一个实验“解剖”为多个“铺垫”实验 例如，演示压缩气体做功气体内能增加的实验。可在此 实验前增加解剖出的两个实验： 将打气筒的出气嘴敞开，手握把手将气筒的活塞压下几 次与次数相同，再叫学生用手摸气筒，并且与实验 比较后分析原因。学生自然会得出：实验气筒温度升 高的主要原因是压缩气体做功。最后再出示压缩气体点火 的装置，叫学生先预测实验的结果和现象后再演示。通过 前面两个“垫底

9、”实验，学生对“压缩气体点火”才会在惊喜 之中，“知其所以然（燃）”。 用打气筒对足球打气压下活塞几次，打气后叫学生用手 摸打气筒，发现气筒的温度升高了。这时问学生：“气筒温 度升高的主要原因是什么？”学生几乎是异口同声：“摩擦 ！”。老师此时不必否定学生的答案，而是引导学生再做下 面的实验： 又如，研究弹性碰撞时可先演示解剖出的两个 实验： 让两个等质量的泥球（湿）作对心完全非弹 性碰撞。 让两个等质量的泥球（干）作对心碰撞。随 后演示两个等质量的钢球作对心碰撞。这样， 随着“节目“越来越精彩，学生也越来越激动兴 奋，老师再因势利导，学生则主动地去探讨弹 性碰撞，其效果是不言而喻的。 一套实

10、验装置可以演示一种现象。 但学生容易片面地认为：用一套装置 只能演示出一种现象，或者某种现象 的演示只能用这套装置。为了“纠偏” 可将一个实验“拓宽”为多个实验。 （3）将一个实验“拓宽”为多个“纠偏”实验 例如，在演示断电自感现象后，为了避免学生得出： 只要断电时，灯都会瞬间变亮的结论，可在“断电自 感演示器“上拓宽演示： 线圈电阻比灯的电阻大时的断电自感现象； 线圈电阻跟灯的电阻相等时的断电自感现象； 线圈电阻比灯的电阻小时的断电自感现象。 从而得出，只有线圈电阻比灯的电阻小得多时，才有 明显的灯瞬间变亮的断电自感现象。当老师对其加以 说明后，学生才“眼服心服“并进而知道不用通电自感 装置

11、演示断电自感现象的原因。 又如，在演示带电体吸引轻小物体时，为了避免学生片面 地认为：带电体只能吸引轻小物体；带电体吸引物体时物 体不吸引带电体等。可增加以下演示实验： 将未带电的塑料棒（其他棒也可以）支其中点成水平 ，用玻璃棒的带电端靠近塑料棒的端点，可见玻璃棒吸 引塑料棒转动，得出带电体仍可吸引重大物体。 将带电的玻璃棒支其中点成水平，可用未带电的塑料棒 吸引转动，得出电吸引力的作用是相互的。 在上面中，用身边的黑板刷代替塑料棒，用粉笔、教 鞭甚至用手指等代替塑料棒时都能吸引带电的玻璃棒转动 。这样，学生兴趣盎然，效果很好。 实验时为了使实验的本质充分的展 示在学生面前，可以将一个实验不断

12、 的“加强”，犹如抽丝剥茧，使之不断 地接近物理“本质”，让学生真正理解 其本质所在。 （4）将一个实验“加强”为多个“正本”实验 例如变压器原理一节中关于 的教学内 容设计如下：把示教变压器的副线圈取下，用 一根一米多长的多芯绝缘导线与小灯泡组成闭 合回路，把它套在闭合铁芯上，发现小灯泡不 亮；不断增加绕在铁芯上线圈的匝数，小灯泡 逐渐亮起来。学生亲眼看到了变压器的绕制， 既增加对匝数比的感性认识，又对“匝数比的变 化会引起电压比的变化”这一因果关系有了本质 的认识，这样，自然地把科学性和思想性融为 一体。 又如将废弃的金属温度计里面的双金属片固定 在木棒上，利用它可以做日光灯启辉器原理的

13、演示，如果用火烧双金属片，发现随着温度的 升高，双金属片的弯曲程度发生了变化，移走 火源后，随着温度的降低，双金属片又慢慢地 恢复回来。把双金属片的一端联入电路，另一 端与接有小灯泡的电路相连，可以看到电路并 没有接通；用火烧双金属片，电路接通小灯泡 发光，移走火源后，随着金属片温度的慢慢降 低，电路再次断开，小灯泡熄灭。这样我们就 用双金属片演示了日光灯中启辉器的工作原理 。 对于学生的分组实验，我们在帮助学生掌握原 理的基础上，允许学生用不同的器材，不同的 实验步骤都进行一下实验，也许这样会造成一 些“混乱”，学生得到的实验数据也许有的不够 准确，但只要学生在追求既定目标的过程中， 有全局

14、的观点，懂得取舍，在不同情况下善于 分析、综合，这样的实验有效地培养了学生的 创新精神和独立思考的品质。 2、精心准备器材，采用不同方法提高 分组实验的有效性 例如：在做“伏安法测电源电动势和内阻” 的实验时，课本上要求同时利用伏特表和 安培表的测量值来算出电源的电动势和内 阻，能不能只用一个电流表或一个电压表 来测量呢？如果能，还需要哪些辅助器材 ？怎样测量？请说出你设计的方案，画出 电路图，并实际操作，分析比较这几种实 验结果有何异同？为什么？ 又如：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

15、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。学生在实验 活动中扮演的是主角，以实践者、研究者的身份 积极参与，主动性得到充分的发挥，教师的作用 是对学生实验的困难提供必要的指导和帮助。 又如：高中学生研究单摆及其规律之后，教材又如：高中学生研究单摆及其规律之后，教材 提供了测重力加速度的方案。然而许多物理场提供了测重力加速度的方案。然而许多物理场 景，如运动学中的自由落体、竖直上抛，动力景，如运动学中的自由落体、竖直上抛，动力 学中的超重、失重现象，斜面上的匀变速运动学中的超重、失重

16、现象，斜面上的匀变速运动 等都涉及到重力加速度。所以，当教师提出等都涉及到重力加速度。所以，当教师提出“ “能能 否自行设计测定重力加速度的其他方案否自行设计测定重力加速度的其他方案? ?” ”时，时， 立刻激发了学生的发散思维。同学们提出了多立刻激发了学生的发散思维。同学们提出了多 种方案，并走进实验室，通过实验活动去体验种方案，并走进实验室，通过实验活动去体验 真实，检验设计方案的合理性，分析测量结果真实，检验设计方案的合理性，分析测量结果 的可靠性，而不是仅仅停留在理论的假设上。的可靠性，而不是仅仅停留在理论的假设上。 物理课外实验活动是物理常规实验教学 的必要补充，在目前的实验教学中还没有 受到应有的重视和进行落实。教师应依照 教育规律，通过对课外实验的内容、要求 ，选择合理的教学策略，使学生获得更多 开放的、生动的、民主的、创造性的生活 情境体验，提高学生的科学素质。 三、精选课外实验活动共同探究， 促进学生创新能力的发展 指导研究性学习小组作研究课题，让学生 从身边的自己熟悉的事情开始研究。例如： 自行