物理实验教学思考精要

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1、初中物理实验教学思考 大致是四个方面： 1.义务教育课标关于实验教学的要求 2.对中学阶段物理实验及其教学的基本认 识 3.分析讨论几个典型课例 4.对老师们关于实验教学和研究提一些建 议 5.一些实验理论知识 一、初中课标关于实验的表述 我认真翻看了义务教育物理课程标准 ，与实验相关的大概有两个地方。 一是“课程内容”部分，课标说：课程内 容由科学探究和科学内容两部分组成。进 一步明确：在义务教育物理课程的学习中 ，对学生科学探究能力的基本要求主要体 现在以下几个方面。 科学探究要素科学探究能力的基本要求 提出问题1.能从日常生活、自然现象或实验观 察中发现与物理学有 关的问题。 2.能书面

2、或口头表述发现的问题。 3.了解发现问题 和提出问题在科学探究中的意义。 猜想与假设1.尝试根据经验和已有知识对问题 的可能答案提出猜想。 2.能对探究的方向和可能出现的探究结果进行推测与假 设。 3.了解猜想与假设在科学探究中的意义。 设计实验 与 制定计划 1.经历设计实验 与制定计划的过程。 2.明确探究目的和已有条件。 3.尝试考虑影响问题的主要因素，有控制变量的意识。 4.尝试选择 科学探究方法及所需要的器材。 5.了解设计实验 与制定计划在科学探究中的意义。 进进行试验试验 与 收集证证据 1.能通过观过观 察、实验实验 和公共信息资资源收集证证据。 2.会阅读简单仪阅读简单仪 器

3、的说说明书书，能按要求进进行操作。 3.会使用简单仪简单仪 器进进行实验实验 ，会正确记录实验记录实验 数据。 4.具有安全操作的意识识。 5.了解进进行试验试验 与收集证证据在科学探究中的意义义。 分析与论证1.经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程。 2.能对收集的信息进行简单归类 及比较。 3.能进行简单的因果推理。 4.尝试对 探究结果进行描述和解释。 5.了解分析与论证在科学探究中的意义。 评评估1.有评评估探究过过程和探究结结果的意识识。 2.能关注探究活动动中出现现的新问题问题 。 3.有从评评估中吸取经验经验 教训训的意识识。 4.尝试尝试 改进进探究方案。 5.了解评评估在

4、科学探究中的意义义。 交流与合作1.有准确表达自己观点的意识。 2.能表述探究的问题、过程和结果。 3.能听取别人的意见，调整自己的方案。 4.能坚持原则又尊重他人，有团队意识。 5.了解交流与合作在科学探究中的意义。 另是在“实施建议”的“教学建议”部分 ： （二）发挥实验在物理教学中的重要作用 二、对中学阶段物理实验及其教 学的基本认识 科学实验及其研究是科学研究工作的基本 组成部分；实验工作是科学研究工作的一 种基本形式。就物理学实验看，它和理论 知识一起架构起物理学，还将以这样的形 式继续深入和发展。 从实验手段方面看，尽管实验仪器不断变 化，但是，基本的知识依据（即实验原理 和目的）

5、和作用仍没有变化。 以下我们将讨论的问题局限于中学阶段的 物理实验。 我常常感到实验是把物理的知识模型在参 照系中具体化、实际化的过程；从设计和 操作的层面看，就是运用实验原理的过程 中，有效地处理系统误差。在此基础上， 一方面使得理论知识形象、直观，促进对 知识的学习理解；另一方面，发展专门的 实验知识和能力。 我想作上面的定位是恰当合理的。 有的老师习惯说：要让学生在做中学，培 养他们的动手能力，通过自己“做实验” （不是真正意义上的物理实验）去学习物 理。 依据是：这样做，学生才会喜欢物理 ！ 显然，上述观念是一种生活感受的结果，不 符合物理学学习的基本特征！ 三、几个物理实验课例的分析

6、 下面结合几个课例，来进一步说明我的上 述观点。 课例1：探究固体熔化时温度的变化规律 首先，该实验的安排是溶于相应的知识之 中的，但是实验本身也是相对完整的。 我们只看实验部分： 教材把实验与探究该问题看成是同一工作 ，给出了详细的七个环节及其具体内涵。 看上去也没有什么不妥，但是却都是套 话、没有意义的说明！我认为许多环 节是要根据实际进行做，而不是形式化的 任务！ 就实验本身看，教材的内容呈现几乎没有任何物 理知识学习的内涵。那么，我谈谈应该怎样处 理本节知识的学习。 1.当如教材中简单说明了关于“物态变化”和“ 熔化、凝固”后，应该进一步说明：上面所述 都应该是我们大家对这些相关现象的

7、感性认识 ，我们学习物理，接下来应该思考的是：物态 变化过程有没有一般的规律？如果有，那么各 种物体，其物态的具体的变化特点是什么？如 何研究？ 2.在各种物态变化中，熔化和凝固是较为方 便观察到的。我们就基于实验从它们开始 去研究上述问题。 3.实验不同于一般的行为，而是严谨的、有 理论知识指导下的专门工作，我们一起在 做中体会： 选取两种有代表性的物品：海波和石蜡（至 于代表什么，后面很快会说明），通过改 变温度，来观察它们的熔化和凝固过程。 4.实验装置的说明 把物品充分研碎，放入试管中；为了使材料受热 均匀充分，我们把试管放入装有较多水的烧杯 中，用热水对其进行加热；而水的加热用酒精

8、灯进行，化学中以后会对相关的问题作更专业 的说明。 进一步的说明：由于水较多，因此，其温度的变 化不会很快，这就方便了我们观察和记录；而 且使用酒精灯进行加热也容易控制。 为实时测量材料的温度，我们把温度计插入材 料之中。 5.实验操作中，要仔细观察物品的状态及其变 化，准确、规范地读出物品的温度。 6.课前，老师已经认真地做了该实验，（有两 层意思，一是课前老师必须动手做该实验；二 是因为做过，所以就有了一些经验。因此，记 录数据从40度开始。）下面我们大家按照同一 的要求进行观察和记录。 7.对实验数据的分析处理 由于我们记录数据不多，而且又存在观察上的读 数误差，我们使用下面的图像来处理

9、数据能在 一定程度上减小上述做法中的不利影响，因为 图像能反映出过程变化的趋势，而且我们认为 物理过程的变化应该是连续的，因此，当我们 用平滑曲线把大部分数据点连起来，而不是把 所有点用折线（或曲线）都连起来，但其他点 大致均匀地分布在平滑曲线的两侧时，曲线就 能较准确地反映出该物态变化过程的规律或特 点。 8.结论的得出 从上面严密的实验操作和数据的分析处理 ，得出的结论就是正确的。因为误差等已 经被有效处理了！ 说明：以上只是老师的“备课”内容，具 体的课堂教学如何进行由实际情况决定， 并可适当调整！ 这样整体上反映出科学探究的要求。 我们回头看，教材上的设计和介绍，一是 没有知识化，二是

10、所表述的东西根本不存 在！ 对于实验操作，学生一开始完全是从模 仿、思考体会，并从知识的角度加以认识 逐步进行的！ 课例2：探究凸透镜成像的规律 教材的分析与讨论： 本节一开始，列举了生活中各种凸透镜成 像的情况，或者说凸透镜成像的各种情况 ，继而提出：像的虚实、大小、正倒跟物 距有什么关系？ 在实验设计部分，教材指出“研究物距u的 变化时，焦距可能是个应该注意的参照距 离。” 后面的实验操作和现象记录，尤其是记录 表格的设计，我认为都是很好的！ 不过，分析论证部分所附加的旁批（是这 次修改时加上的！）真的无法理解！ 我们就先讨论这个问题：首先，它是套话 ，虽然没有错误，但是毫无意义！其次，

11、不能从能力的层面去看待这些过程的东西 ，因为，它们是基础的物理学习的组成和 过程经历。 再回到开始，我们可否这样提出问题，即我们 看物距u是指物体与透镜间的距离，在此处的 各种情况中，我们说远或者近，都只是一种感 觉，意义不大。我们应该把它同反映透镜特征 的物理量进行比较，才能定量、有效地描述物 距的大小；由于焦距的大小是描述凸透镜的特 征物理量，在测量出物距的数值时，与焦距进 行比较，这时，再结合成像的情况，才有可能 发现凸透镜的成像规律。所以，接下来要研究 的问题是：当物距与焦距相比有什么关系时， 就决定了成像的虚实、大小、正倒等性质？ 关于实验装置，教材不再说明物体、透镜和接收 光屏高度

12、方面的具体要求，似乎学生在做的过 程中就能处理好。这种观点是不合适的，因为 ，上述要求是理论知识的要求在实际问题中的 体现。即只有满足旁轴条件，透镜等光学器件 才能成“像”。 实验的设计和实验过程要求都比较恰当！ 和其它版本的教材相比，该实验没有用所谓探究 的形式呈现，但其整体的反映却能给人以鲜明 的探究感！ 关于实验教学，我认为老师可以与学生同时分 别做，首先给学生示范如何装置器材、进行调 整，如何判断成像，以及在物距确定后，怎样 移动光屏来接收物体的像，以及正确记录等。 本实验在几何光学中具有基础性！ 对实验数据的分析、总结，也不可能象教材中 那样粗糙，应该进一步细致。如：在物距大于 两倍

13、焦距的变化过程中，我们发现物体经透镜 所成的像虽然都是缩小、倒立的实像，但是， 在物距逐渐变小的过程中，像是逐步变大的。 一直到u=2f时，物像恰好是等大的。. 物理是细致的知识，能力必须在细致的 知识学习过程中才有可能得到发展！（这 在前面的分析中都有不同程度的体现。） 从比较的角度，下面我们一起分析一个高中 的实验课例。 课例3：“实验：探究加速度与力、质量的 关系” 说明：从整个内容的安排，我们可以发现 首先是阐述了研究加速度与质量和力之间 有什么定量关系问题的合理性和必要性。 接下来，对实验的设计和实验的操作进行 了细致得说明，包括拉力的提供、数据的 处理，可能出现的问题，以及如何得出

14、结 论的分析等。 提出几个讨论的地方： 教材中提到“数据处理上的技巧”，似乎和“ 技能”的提法不同。我个人总认为，这些 做法（或想法）都不应该从技巧或技能的角度 去认识，我们只需要说明：由于加速度可能与 质量成反比，直接做图am，就是双曲线 的形式，那么，我们进行直观地准确判断就很 困难了！如果用1/m进行转化，就变成了直线 关系，即直观的判断就变得可行了！物理 实验中“两个变量之间关系的研究” 关于拉力的说明，教材首先推广到合力， 我想也没有什么意义，因为后者是个理论 的分析问题。另外，指出“盘和砝码的质 量要比小车的质量小很多情况下，盘和砝 码的重力才近似等于使小车作加速运动的 力”时，不

15、如就明确说明：使小车作加速 运动的力是细绳的拉力，它不等于盘和砝 码的重力。因此，. 我认为本实验应该用“气垫导轨”做，条件不 具备时，再用平板做。这时，平衡摩擦力的过 程就是必需要做的，而且加速度的测量需要用 打点计时器借助打点纸带进行，平衡摩擦力的 过程也需要通过打点计时器进行较准确的处 理。 从上面的分析看，两个小车的比较处理（ ），在知识方面是没有意义的。此处，教材再 一次强调了什么“技巧”，对此，学生能学到 和感受到什么呢？ 教材专门设计了所谓对实验结论可靠性的“评 估”内容： 我认为对实验数据的分析处理很有帮助。有一 段话与我常讲的观点是一致的，即“只有根据 这些结论推导出的很多新

16、结果都与事实一致时 ，这样的结论才能成为定律。” 不过，最后的一段话是莫名其妙的，即“由此 看来，科学前辈们在根据有限的实验事实宣布 某个定律时，既需要谨慎，也需要勇气。” 我认为老师永远不要进行感慨和作出肤浅的 评论！ 关于本节内容的教学，我想基本的就是老师 带着学生一起边做边说明就可以了，最重 要的是“老师认真做该实验，不仅课前做 ，还应该与学生一起同步做”，这是实验 教学的特点，此外，老师几乎没有什么要 特别阐述和讨论的！ 想提一下本课的开始：教材还是从生活经验 进入的，而不是基于知识的逻辑分析。高 中不能这样，初中也不能都是这样！ 四、一些建议 首先是实验教学的开展。 这是中学物理教学的基本组成部分， 是知识逻辑的一种形式反映，也