淺談高中物理實驗設計

羅瑜

【摘要】物理實驗是獲得感性材料、探索物理規律、認識物理世界的基本手段，也是檢驗物理理論的標準之一。本文在論述了物理實驗的重要性和高中物理實驗現狀的基礎上，提出教師對高中物理實驗的理解，進而論述了高中物理實驗應包含的程序，文章最后給出了作者的思考和得到的啟發。

【關鍵詞】物理實驗 實驗設計 實踐能力

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）6-0215-02

一、引言

物理學是一門實驗科學；物理學來自于生產、生活和科學實驗，所以觀察和實驗是學習和研究物理最基本的方法。在物理學產生和發展的過程中，物理實驗自始至終占有極其重要的地位，發揮了巨大作用；物理實驗是獲得感性材料、探索物理規律、認識物理世界的基本手段，也是檢驗物理理論的標準之一。

二、物理實驗的重要性

在教學中，通過物理實驗可以培養學生的觀察思維能力、動手操作能力、分析解決問題的能力和創造能力；更能培養學生實事求是的科學態度、良好的學習習慣和濃厚的學習興趣。特別是在強調素質教育的今天，讓廣大學生在學校教育的過程中體驗到實驗和發現的快樂，使學生學會運用注意力、觀察力、記憶力、想象力和思維能力來學習，具有主體意識和批判精神，獨立思考，能利用終身教育提供的各種機遇獲取知識，是我國教育改革與發展必上的一課。

物理實驗綜合能力是在物理實驗教育過程中能夠使學生逐步形成的一般能力，是通過一系列物理實驗的研究過程，逐步形成的個性心理特征。在物理實驗問題解決過程中表現出的"方法、程序、思維、步驟"等確定的模式反映了這種心理特征。在物理實驗綜合能力的諸多構成因素中，主要是實驗設計能力、實驗操作能力、實驗觀察能力、實驗數據收集及處理能力等。在物理實驗課中開展研究式教學的必要性和重大意義。

不同的物理實驗設計對激發學生學習物理的興趣、促進學生形成科學的價值觀和實事求是的科學態度、激發學生潛能、提高學生的實踐能力等都會產生不同的作用。

三、高中物理實驗教學的現狀

2003年3月，教育部頒發的《高中物理課程標準（征求意見稿）》，特別強調物理實驗教學是基礎教育課程結構中的一個重要組成部分，是學生認識世界的一種重要活動，是進行科學研究的基礎，對培養高質量創新人才，提高全體學生的科學素質，促進學生的全面發展具有獨特的地位和作用。

然而，由于長期受應試教育等多種因素的影響，"重理論、輕實驗"、"重結果、輕過程"等現象在高中物理教學中還較為普遍的存在，致使實驗課流于形式，無法將實驗和理論緊密結合起來。我國高中物理實驗教學仍是一個薄弱環節，理論與實驗相脫離，同新課程標準的要求還存在著很大的差距。

四、對高中物理實驗的理解

1、對物理實驗教學的含義理解。即：在教師的引導下，學生運用學過的物理知識，針對研究的實驗課題提出假設，設計實驗方案，驗證假設，歸納出物理規律或抽象物理概念，從而獲取知識，發展能力的一種教學方法。

2、對物理實驗教學的特點提出自己的理解：

（1）學生圍繞科學性問題展開實驗探究活動；

（2）學生在物理實驗中獲取可以幫助他們解釋和評價科學性問題的證據；

（3）學生根據物理實驗獲得的事實證據形成解釋，對實驗問題做出回答；

（4）學生根據其他解釋對自己的解釋進行評價；

（5）學生交流和論證他們所提出的解釋。

在物理實驗課中具有上述基本特征的教學過程有助于學生對科學概念和方法形成更明晰、更深刻的認識。實驗教學不是絕對的，只要盡量使學生投入到自己發現問題或深化問題的活動中、適應特定的學習目標要求的教學過程，即使在這五個特征上有所變化，也仍然為研究式教學。學生在學習過程中的自主程度應根據學生的特點來把握。

五、設計物理實驗應包含的程序

根據學生的特點和物理實驗研究教學理論，設計實驗研究的教學操作程序：

1、準備實驗階段：教師編寫實驗導學。內容包含：

（1）實驗的題目；

（2）明確提出實驗的目的；

（3）給學生課前自學研究以引導。

實驗導學在實驗課前兩、三天發給學生。學生在實驗課前認真閱讀實驗導學，明確探索性實驗的目標任務，結合自身情況復習相關知識（脫離課本具體實驗知識），并積極思考。為課上的小組實驗做準備。

2、初步實驗階段：

（1）教師引入課題，激發學生興趣、求知欲；

（2）學生自愿2至3人組成實驗小組，對器材管理、資料記錄、匯報等分工；

（3）各組員交流討論，教師引導總結，尋找實驗關鍵；

（4）小組確定各自實驗方案。

3、深入實驗階段；

（1）小組成員根據待研究問題，進行實驗設計。包括：實驗原理、器材、步驟、注意事項等；

（2）各組介紹實驗設計，教師和學生一起提問、討論，指出優缺點；

（3）各組調整或改進實驗方案，進行實驗，記錄數據。

4、終結實驗階段：

（1）學生嘗試用各種方法在數據中總結結論；

（2）各組簡單介紹各小組的數據處理方法，說明研究結果；

（3）教師幫助引導學生找出最優數據處理方式，得出正確實驗結論；

（4）教師從知識學習角度和研究方法角度對整個過程作總結。

5、完善實驗階段：

（1）討論。主要是針對課上遺留的個別問題，學生之間、師生之間共同討論；

（2）再實驗。通過開放實驗室，鼓勵學生對實驗內容進一步研究和拓寬。

在實際的實驗教學研究中，可根據學生的特點和具體的實驗教材要求，進行探究教學設計的靈活把握。最后，對教學研究結果進行分討論，初步得出一些結論：物理實驗教學法可有效促進學生對物理基礎知識的理解和掌握；能有效提高學生的物理實驗綜合能力；能增強學生的物理學習興趣。

六、結語

通過對高中物理實驗設計的探索與研究，筆者也得到了很大的啟發：

1、物理實驗研究教學法的實施相當復雜，涉及因素眾多。探究式教學的途徑及其組織形式還有待于我們在實踐中進一步摸索。但高中物理實驗探究式教學無論如何實施，都必須以現代科學理論和實踐為基礎，以學生主體性的充分發揮為條件，以學生的主動探究為主要手段。

2、在探究教學的實施中教師不可或缺。但在實施實驗探究式教學中，教師的指導作用的發揮很難把握到最好的度。這無疑是對當今教師的最大、最難的挑戰之一。所以，在教學中比較注重教師的引導和幫助，設計的實驗探究教學強調盡量符合學生的實際，學生的自主程度體現漸進的過程，以最大限度地發揮出學生的探究水平。

參考文獻：

[1]安忠、劉炳升主編：《中學物理實驗教學研究》，北京，高等教育出版社，1985.

[2]周中權：《物理實驗教學法》，江西師范大學物理教育研究室，1985.

[3]馮容士：《一物多用的物理小實驗》，上海，上海科技教育出版社，1989.