新課改下高中物理實驗教學探討

摘 要：物理學是基于實驗基礎之上的科學，物理實驗在物理教學中占有重要的地位。新課改下《高中物理課程標準》對物理實驗提出了全新的理念。本文對照課改前的“教學大綱”，深入分析了新《課程標準》對實驗教學的要求以及近幾年高考實驗題的命題趨勢，指出現在高中物理實驗教學與新課改實驗教學要求還存在著較大的差距。并結合高中物理實驗教學實踐和探索，對高中物理實驗教學提出了一些建議。

關鍵詞：高中物理實驗教學；建構主義；自主學習；協作交流；現代教育技術

一、新課改和高考對物理實驗教學的要求

物理學從本質上說是一門實驗科學。實驗是物理學的基礎。物理實驗教學是高中物理教學的重要內容，是培養學生的探究能力，實現三維目標的重要手段。

新課改下《高中物理新課程標準》對物理實驗提出了全新的理念，新《課程標準》與課改前的“教學大綱”在物理實驗的要求上，有了明顯的改變，主要表現在以下兩個方面：

1.體現了更多的選擇性和自主性

課改前的“教學大綱”明確羅列出19項必做的學生實驗、3項選做的學生實驗，共22項。而現在的《課程標準》并沒有明確規定哪些實驗必做，哪些實驗可以選做，而是把實驗與其他教學內容緊密地結合在一起，給教師更大的選擇性、自主性和再創造的空間。另外課改前“教學大綱”下教材中的每一個實驗給出了明確的實驗器材，并有明確的實驗步驟。而《課程標準》中沒有硬性規定用什么實驗方案，選擇什么器材來完成實驗，更談不上具體的操作步驟，這給不同地域、不同層次、不同條件的學校、教師和學生更多的選擇性和自主性。這種實驗內容、實驗方案、實驗器材的彈性要求顯得更加人性化，但也強化了對實驗設計、物理思想和科學方法的教學要求。

2.強調了實驗的過程性

課改前的“教學大綱”對實驗的過程要求不高，只要求學生能夠在教師的指導下順利完成實驗，記住實驗結論即可，更注重于應試。而《課程標準》對實驗過程的要求更加明確，強化了學生的參與過程，使學生真正領會實驗的意義，學會做物理實驗。對學生能力素質培養和提高的要求也更加具體，要求學生能夠對實驗的結果進行預測，嘗試選擇實驗方法及所需要的裝置與器材、收集與處理實驗數據、實現實驗交流等等。所以新課標在實驗過程的要求上要比 “教學大綱”更高、更明確了。

總之，新《課程標準》對學生實驗的要求更多、更高了，高中新課改比以往更重視物理實驗的教學。

新《課程標準》對物理實驗的要求在近幾年高考實驗試題中得到了充分體現。分析2009年和2010年全國卷和自主命題的各省市的高考物理試卷中實驗題不難發現：高考物理實驗題既關注基本又突顯能力，強化了對操作過程和學生實驗能力方面的考查，越來越重視通過學生分析實驗得出的各種結果而不是死記實驗結果，實驗題命題的意圖顯然是要讓那些沒有動手做實驗、只會死記硬背的學生拿不到高分。不少實驗題取材《考試說明》中規定的內容，但又不拘泥于教材，是課本的重要實驗的變形，命題目的是要真正考查學生的探究能力、實驗能力。這幾年是高中課程向新課程改革過渡的轉折時期，可以預計在今后的高考命題中，新《課程標準》對物理實驗的要求必將得到進一步的落實。

二、高中物理實驗教學的現狀

但是高中物理實驗教學的現狀還是很不樂觀，與新課改實驗教學要求還存在著較大的差距，主要表現在以下幾方面問題：

1.物理實驗硬件和師資配備不到位，已經明顯不能適應新課程的需要。不少學校的高中物理實驗器材沒有及時添置、更新，器材陳舊， 不少儀器已經嚴重老化，不能正常使用或者實驗現象不明顯，使實驗效果大打折扣。不少學校專業的物理實驗教師不夠或根本沒有，使得實驗教學不能正常開展。

2.物理教師存在重理論輕實驗的思想

不少物理教師實驗教學觀念沒有及時更新，存在重理論輕實驗的思想，因此還時常采用傳統的實驗課教學模式，每次實驗課教師要花相當長的時間根據教材講實驗目的、原理、步驟、注意事項……然后學生照著現成的實驗步驟或跟著教師動幾下，取幾個數據，實驗就算完成了。或者由于課時數有限，干脆不做實驗，由教師“在黑板上講實驗”代替學生做實驗 ，學生則以“背”實驗“代替”實驗操作。特別是現在大部分學校都安裝了多媒體設備，有些教師直接下載實驗課件，課堂播放實驗課件，讓學生看模擬實驗來代替做實驗。

3.缺乏可操作性的實驗教學評價體系，使得實驗教學改革流于形式

新課程改革實驗方案的多樣性，實驗器材的不確定性，這就要求教師課前需要做大量的實驗準備工作，大大增加了教師的工作量，同時新課改對教師的課堂應變能力、知識要求和能力要求更高了，但是目前對學生操作、實驗能力還難以有效評價，缺乏合理的、可操作性的實驗教學評價體系，使得不少物理教師對實驗教學改革積極性不高，穿新鞋走老路的現象普遍存在。

三、高中物理實驗教學的思考和實踐

顯然在很多地方物理實驗教學現狀已與新課改的要求背道而馳，已經不適應新課改和高考的要求。因此更新實驗教學觀念、改革傳統的實驗教學模式、探討在新課程背景下如何真正有效開展物理實驗教學，是每位物理教師必須重視、思考的問題。本人根據自己多年高中物理實驗教學實踐和探索，對高中物理實驗教學提出了以下四點建議，希望能對當前的物理實驗教學改革有所幫助。

1、轉變觀念，改革傳統的實驗教學模式

學校領導要更新觀念，在課程設置、經費投入、師資配備上充分考慮高中物理實驗教學的需要。新課程背景下的高中物理教師要有不斷提高自身素質的緊迫感，努力做學習型、科研型的教師。教師要真正領會新課改理念，貫徹物理實驗教學目標，改革傳統的實驗教學模式。傳統的實驗教學以教師為主體，教師是實驗教學的主宰，教師事無巨細地講實驗，學生沒有選擇地被動接受、機械的模仿操作，這樣一來在教師枯燥無味、晦澀難懂的說教中學生的“自我實現”的機會被剝奪了，學生的好奇心、探究欲望泯滅了，更談不上實驗素養、綜合能力的培養。因此高中物理實驗教學應該以學習建構理論為基礎，突出學生主體性的教學模式。物理實驗教學活動應該是在教師激勵和指導下，充分發揮學生的主體作用，創設情景讓學生主動探究、親身體驗，真正經歷從課題的提出、設計實驗制定計劃、進行實驗與搜集證據、分析論證、交流評價的實驗探究的過程。學生在教師精心創設的探索的氛圍中，在學生和學生、教師和學生的討論、交流、協作學習中，激發探究的欲望、提高思維的積極性，調動起內部己有的知識、經驗、策略、模式、感受和興趣，實現自主完成知識、方法的建構，最終達到提高實驗能力、培養科學素養的目的。

2、開發和設計實驗內容，總體規劃物理實驗教學的培養目標

分析《課程標準》中“內容標準條目”所羅列的39項實驗和在“范例”和“活動建議”中所羅列的50項實驗，教師可以開發、設計的學生分組實驗課題可達40多個。因受到課堂教學時間的限制，每個實驗課題所花費的時間不可能太長。要高質量地達成實驗教學目標，教師應開發和重新設計高中教材的實驗內容。教師應抓住課題的內容特征，挖掘每個課題在探究過程某一個或某幾個方面環節上的教學潛力，規劃每個實驗課題所側重培養的某一個或某幾個培養目標，使學生在完成高中全部實驗課題后，其實驗教學的所有目標都能得到強化，其實驗探究能力、科學素養得到全面提高。例如，探究“滑動摩擦力與壓力和接觸面性質的關系”實驗，我認為“實驗猜想滑動摩擦力與哪些因素有關”、“如何設計實驗測量滑動摩擦力的大小”是重點，也是難點。因此，這個探究活動應該把精力放在猜想和設計實驗、制定計劃和評估、交流合作這三個環節上。實驗前兩天，我就布置預習實驗，分小組進行準備，收集信息、設計實驗方案、制定實驗計劃，實驗課上充分發揮了教師的主導作用，我先讓各小組匯報實驗方案（實驗目的、原理、器材、步驟、注意事項等），并針對實驗重點和難點提出一些開放性問題，如：“本實驗方案的優點？”、“實驗方案存在什么不足，如何改進？”、“本實驗進行中可能遇到的問題是什么、打算如何解決？”、“你能設計新的方案嗎？”等，引導學生進一步討論、反思、分析實驗方案的優劣，并讓學生自己對原方案進行修改、完善。同學們各抒已見，始終處于積極狀態，最大限度的發揮了學生主體作用，在學生和學生、老師和學生的討論與協商中，加深了對實驗的理解，激發好奇心和求知欲，養成交流與合作的良好習慣，提高了探究能力。再如“驗證平行四邊形定則”實驗，本實驗重點是實驗的原理和方法的理解，以及學生的實驗操作，我把這個實驗的重點放在進行實驗、交流協作這兩個環節上。實驗課上，我沒有太多的介紹，就讓學生在預習、理解教材中實驗的基礎上分小組自主操作。對于實驗中容易出現的錯誤操作，我不馬上提示，更不包辦代替，鼓勵學生通過討論、交流和反復試驗自行解決，讓學生在糾錯中加深對實驗原理、方法的理解，體會如何配合操作，如何用圖象法處理數據，怎樣減小誤差等，學生由不太會、不能完成實驗到能較好地完成實驗，增強了自信，體驗了成功，充分發揮學生潛能，培養了學生的合作精神和組織協調能力。在“單擺測定重力加速度”、“測量電源的電動勢和內電阻”等實驗，我把培養的重點放在數據處理環節上，以競賽形式讓學生們分四組處理實驗測得數據，分別用公式法計算處理、坐標紙作圖法處理、利用EXCEL軟件的函數功能處理和EXCEL軟件的圖象功能處理，最后交流評價。經過對照、比較處理數據的速度、準確度，學生掌握了處理數據的方法，培養學生實事求是、嚴謹認真的科學態度。這樣教師精選實驗課題，有意識地對學生進行針對性強化訓練，通過若干課題的探究后，所有的新課程要求的實驗培養目標都能得到強化，學生科學探究的整體能力得到全面提高。

3、整合現代教育技術與物理實驗教學，提高實驗教學效率

在信息社會高速發展的今天，許多學校都配備物理多媒體探究實驗室，以信息技術、視頻、實物展示、計算機傳感技術（數字化實驗技術）、頻閃照相技術等為主的現代教育技術和實驗方法具有實驗精度高、記錄和處理數據實時、便捷、交互性強、資源共享等特點，同時對創設特定的探究情境、渲染教學氛圍、激發學生實驗興趣、有效地突破教學重難點起到事半功倍的效果，大大提高物理實驗教學質量。如利用計算機Excel、Access等數據處理軟件可以快速、便捷分析處理實驗數據，準確地得出實驗結果，可大大節省了處理數據的時間，同時提高了實驗的精度。頻閃照相法可方便、準確地記錄物體的快速運動。在《自由落體運動》一節，探究小球的自由落體運動是否是勻變速直線運動，我就采用頻閃照相法。我在課堂中現場拍攝的一張小球自由落體運動的頻閃照片，并通過局域網把生成的頻閃照片傳到每一組學生的電腦桌面上，讓學生利用現場生成的頻閃照片來分析、研究自由落體運動的性質，并計算自由落體加速度。現場拍攝的頻閃照片極大調動學生積極性，激發學生探究的欲望，同時利用計算機局域網，方便地進行實驗方案的交流，實驗數據的共享和學生實驗結論交流評價。特別是采用DIS實驗系統（傳感器＋數據采集器＋計算機）可以適時記錄和處理大量數據，顯著提高了實驗精度和質量，能夠完成傳統實驗裝置很難完成的實驗，利用DIS實驗系統我校開發、設計了“探究最大靜摩擦力”、“探究作用力與反作用力”、“探究物體在共點力作用下的平衡條件”、“探究加速度與力、質量的關系”、“探究簡諧運動物體的位移隨時間變化的規律”等實驗。

一線的物理教師應不斷探索、開拓創新，為現代教育技術在物理實驗教學中的應用開創出一個充滿活力的新境界。

4、抓好物理課外活動，促進物理實驗教學

為了進一步幫助學生養成探究習慣、培養創新精神與實踐能力，我還有計劃地組織了形式多樣物理課外活動，如開設了高中物理研究性學習課題，組織了物理興趣小組，舉行了多次別開生面的科技信息講座、組織了“落蛋比賽”、“連環裝置比賽”、“物理創新實驗競賽”、“小制作、小發明”等全校性競賽活動。這些課外活動有意識地創造了一種競爭、探索的氛圍，讓學生在不斷地在“自我實現”中得到歡樂體驗，這樣課內實驗教學與課外活動混然一體，起到相互補充的作用，對物理實驗教學起到了很好的促進作用。

當然，我們的實踐還很不完善，距離我們的目標也還有很大差距。但我們堅信，只要教師轉變觀念，大膽嘗試，積極進行思考、探索和創新，采用靈活多變的物理實驗教學方式，努力在高中的物理實驗教學活動中發揮學生的主體作用，養成學生自主實踐的習慣，最終必能達到提高學生實驗能力、培養科學素養、實現三維目標的目的。

參考文獻：

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［3］安忠，劉炳升.中學物理實驗教學研究［M］.北京：高等教育出版社，1986.