新課程理念下培養學生物理實驗能力的策略

張 安

物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，培養科學探究及物理實驗能力是高中物理新課標中重點要求的內容。讓學生動手做實驗，能夠使學生對物理事實獲得具體的、明確的認識。以“物”及“理”。做好物理實驗是理解物理概念和物理規律的必要的基礎。物理實驗能力主要包括觀察能力、操作能力、收集數據和處理數據能力以及實驗報告能力：一要培養觀察能力。無論是教師的演示實驗還是學生的分組實驗，學生都有一個對物理現象進行有目的、有序的觀察過程。要注意引導觀察的全面性、準確性和深刻性。教給學生觀察的方法。通常采取的方法有：對比觀察法和歸納觀察法。對比觀察法往往是通過對兩個事物、現象的對比，或把某一現象發生變化的前后情況進行比較來實現的。歸納觀察法是通過對個別現象進行觀察，經過分析、推廣，再歸納表述為一般性的規律。觀察能力的培養應該在平時的觀察中逐步提高。二要培養操作能力。實驗過程離不開操作，操作是否正確規范都有可能影響實驗的結果，甚至直接導致實驗的失敗。應該引導學生在操作前擬定操作步驟(即實驗方案)，要了解所使用儀器的用途、規格和使用注意事項，按照實驗原理，學會控制實驗條件，合理組裝或連接實驗裝置。另外，在操作過程中故障的排除是許多學生的薄弱環節。往往出現學生對實驗原理模糊不清，或者對各部分儀器的工作情況不甚了解，又不肯動腦分析而急于求老師來解決等情況。這時教師應當引導學生分析故障的特點，放手讓學生自己獨立解決，養成手腦并用、獨立工作的習慣和能力以及進行科學實驗的自覺意識。三要培養收集數據和處理數據能力。學會用多種方法收集數據。要得到正確的實驗結果就必須具備一定的數據處理茸B力。在中學階段，要求學生養成對于—個最的確認需獲得多組數據(多次直接測量)才有可信度的習慣；對于直接讀取的數據應該會用有效數字表示；能自己設計表格進行間接測量的計算；能用代數法、圖象法和幾何法來研究實驗結果。把這些要求貫穿在各個實驗中。四要培養寫實驗報告能力。要將科學實驗的全過程和成果完整地表達出來，就要指導學生認真獨立地寫好實驗報告，這也是培養學生分析問題、總結規律和文字表達能力的重要措施。實驗報告的內容要規范化。一般應包括：實驗課題、實驗目的、實驗原理、儀器裝置、實驗步驟、數據記錄和處理、實驗結論、評估等。從高一開始，最初幾個實驗可做簡要的示范，讓學生有一個模仿學習過程，以后的實驗就要求學生自己寫。特別是寫“實驗步驟”，學生普遍感到較難，教師應該引導學生根據實際操作過程，自己組織語言按“裝(即在準備步驟中將儀器裝接調整好)、測(測量、讀數)、處(數據處理)、結(做出結論、整理器材)”等依序寫出。每次實驗報告都進行評分。并給予評價。總之，培養學生實驗能力要以提高實驗素養為指導思想。注重必要的實驗技能訓練。長期堅持強化實驗能力訓練。就能使學生更快更熟練地掌握科學實驗方法，形成良好的科學素養。

培養學生物理實驗能力是新課標中重要的學習內容一“科學探究”所要求的，應該要引起物理教師的足夠重視。要提升實驗能力就要在以下幾個方面予以重視：

(一)強化演示實驗。除了重視做好新課標內容標準和活動建議中所規定的實驗外，還要參考各種版本教材的實驗內容，擇優增加一些演示實驗。在強化實驗手段上做一些嘗試。用演示實驗創設情景，引入新課，理解、鞏固和深化知識。對于激發求知欲，提高興趣，啟迪思路都有事半功倍之效。用演示實驗解決抽象疑難問題，如布朗運動、浮力的作用和反作用力、隨圓盤一起做勻速圓周運動的物體受靜摩擦力方向是指向圓心的受力分析等等，生動直觀，言簡意賅。事實證明。具體形象要比語言文字更易記住，視覺刺激遠勝于聽覺刺敷。另外．教師在做演示實驗時所表現出良好的實驗素養也對學生有潛移默化的作用。因此，為了提高物理教學的整體水平，我們必須充分利用演示實驗的特點，充分發揮實驗在教學中的功能。

(二)重視學生分組實驗。這類實驗要嚴格要求學生在實驗過程中遵守預習——實驗(操作)——總結(報告)的規程，要讓學生有充分操作和思考的時間。學生分組實驗是培養學生實驗技能的必要的實驗類型。我們將各個實驗歸類為“基本儀器的使用、測定性實驗、驗證性實驗、探究性實驗”四大類，指導好各類實驗的特點和通用的實驗方法。“基本儀器的使用”要能記住基本儀器、儀表和量具的構造、用途和操作規程。掌握操作要領和讀數方法。“測定性實驗”往往是通過測定某些物理量再借助某些物理規律，間接地得到待測的物理量。驗證性實驗”主要是讓學生學會研究物理規律的兩種科學方法。即由理論到實驗和由觀察、實驗到理論的方法，通常是先測定與規律有關的物理量，然后看一看這些物理量的關系是否符合所要證實的規律。“探究性實驗”又稱研究性實驗(這是新課標中重點強調、明確要求的，也是新課標的一個亮點)，則是對學生進行用實驗歸納法研究未知物理規律的訓練，此類實驗難度較大，在以往課本中數量較少。現行新教材不但將一些驗證性實驗或測定性實驗改為探究性實驗(如探究加速度與物體質量、物體受力的關系，探究單擺的周期與擺長的關系，力的平行四邊形定則等等)，還增加了不少新的探究性實驗(如探究恒力做功與物體動能變化的關系，探究決定導線電阻的因素，探究變壓器電壓與匝數的關系等等)。增加學生對該類實驗的訓練，同時有利于學生知道重要定律的由來和培養控制實驗條件及設計實驗的能力。對實驗進行分類指導。有利于使學生摸索到做各類實驗的基本規律，不致于離開教師的指導就不知所措。對于學生分組實驗掌握情況如何，除了進行書面考試外，還要進行單獨實驗操作考試，會收到良好的效果。

(三)增加隨堂實驗。為了增加學生的動手機會和加深理解物理知識，可以增加隨堂實驗，即邊學邊實驗。它可以配合課堂教學內容或課本中“實驗與探究”欄目，通過親自做實驗去探究和獲取知識。對于一些可見度不高，不易演示的重點實驗和與課本知識密切相關的小實驗作一些增補，如：高中教材中的的肥皂膜干涉、三棱鏡色散現象和一些儀器刻度的觀察等等；或適合學生動手動腦探索規律的實驗，如：初三的歐姆定律，高二電學中電源電動勢與路端電壓、內電阻的關系以及路端電壓與外電阻的關系；或對于有些基本儀器的認識和使用。如：電表、秒表、溫度計、滑動變阻器等等。隨堂實驗調動了學生的學習積極性，對于激發興趣、促進知識的掌握具有現實意義，值得提倡和推廣。

(四)開展課外活動。結合課本里的“迷你實驗室”等小實驗專欄，引導學生利用課外時間。通過一些簡單器材和自制儀器獨立完成。如：初中學生學完“浮力”知識后學會制作潛水艇模型，學完“光的反射定律”后制作簡易潛望鏡，學完“安全用電”后學會安裝照明電路，排除照明電路的故障：學完“照相機”后開設攝影講座和組織攝影實踐活動。配合學校科技節舉辦大型“扔雞蛋”比賽活動，靠學生自己找器材(或限時限器材現場制作)，自行設計和制作，許多學生踴躍參與，大顯身手。還可以組織學生學會修理彈簧秤、自制小教具等簡單儀器和進行小家電的使用和維修。還可以組織學生走出校門參觀工廠、農村和參加社區活動、開展研究性學習等等。不受教學大綱限制，形式多樣，多渠道開設實踐活動課．將理論與實踐有機地結合起來，在活動中培養學生的科技意識、創造意識、競爭意識和實用意識，對于開發學生智力，豐富學生課余生活，培養學生科學素質和學習興趣都是很有效的。

目前，物理實驗教學的現狀與它在物理教學中應有的地位是很不相稱的。造成這種現象的原因很多，如實驗課所占比重較小，考試制度的局限和不少學校的實驗設備的不足乃至有些教師不能適應實驗教學的要求等等，使得實驗開設率低，實驗教學效果不佳，要求偏低。面對這種現狀，筆者認為，可以按照上述方法即采取增加學生實驗和教師演示實驗的次數以及增加課外活動的實踐機會的方法，改進實驗教學，優化教學過程。提倡學生自主，努力摸索出一些切實可行的策略，有效地提高教學質量。通過改進物理實驗教學，為學生展現物理現象和過程。使學生有效地獲得知識、開發智力和發展能力，并促進他們科學世界觀和方法論的形成。重視素質教育，深化新課程改革，注重從實驗教學人手，培養學生實驗能力，改進物理實驗教學，這已是廣大物理教師的共識。