探討新課程下高中物理實驗創(chuàng)新的意義

【摘 要】物理實驗，是我們進行物理教學(xué)的一個重要手段。無論物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，還是物理理論的驗證，都要靠實驗。故教學(xué)上對實驗進行創(chuàng)新，提高學(xué)生的動手實驗技能、創(chuàng)新意識、小組合作交流的能力、積極探索實驗的精神，具有重要的實際意義。讓學(xué)生學(xué)會判斷實驗的誤差來源分析，利用已知的實驗器材，能做到獨立思考和設(shè)計實驗，領(lǐng)會實驗的精髓。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新實驗；新課程；高中物理

在新課程大背景下，物理作為一門重要的實驗科學(xué)，它與社會生活聯(lián)系緊密，是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)相互作用和運動規(guī)律的自然科學(xué)。在物理學(xué)中，每個規(guī)律，概念，公式，定律的發(fā)現(xiàn)，都是以實驗為基礎(chǔ)。物理實驗及其教學(xué)是物理課程教學(xué)的一個重要組成部分，是學(xué)生理解基礎(chǔ)知識，形成基本技能，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實驗?zāi)芰Γ囵B(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生興趣，樹立科學(xué)思想，形成科學(xué)態(tài)度所不可或缺的。可見物理實驗是我們達到教學(xué)目的的一個重要手段。因為無論物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，還是物理理論的驗證，都要靠實驗。故教學(xué)上對實驗進行創(chuàng)新，提高學(xué)生的動手實驗技能、創(chuàng)新意識、小組合作交流的能力、積極探索實驗的精神，具有重要的意義。

一、將探究性實驗融入教學(xué)過程中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識

探究性學(xué)習(xí)是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，以類似科學(xué)研究的方式，去主動獲取知識、應(yīng)用知識、解決問題的一種學(xué)習(xí)活動。探究性學(xué)習(xí)的一個重要特征就是主動性。在現(xiàn)在教學(xué)中，很大一部分教師在進行實驗教學(xué)的時，已經(jīng)把實驗原理，實驗步驟，實驗方法，實驗數(shù)據(jù)的處理都事先告知學(xué)生，這樣的實驗只是讓學(xué)生在老師的指引下，按照教師的思路進行一些規(guī)律的驗證。這樣的實驗效果可想而知，學(xué)生只能對所做的實驗進行觀察和了解，并不能掌握，好一些的學(xué)生可能會懂得實驗的數(shù)據(jù)處理，完成實驗報告，但沒辦法培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計實驗的本領(lǐng)，探究實驗本質(zhì)的積極意識，也忽視了對實驗方法，實驗興趣，對待實驗態(tài)度的培養(yǎng)。所以我們在教學(xué)中要突出學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，教師應(yīng)對實驗教學(xué)進行創(chuàng)新設(shè)計，讓學(xué)生積極參與其中，動手動腦，要發(fā)掘物理實驗中巧妙的構(gòu)思和方法，以不同時期教學(xué)實驗為依托，拓寬其思路，挖掘其內(nèi)在聯(lián)系，通過形式多樣的實驗活動來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，創(chuàng)新能力。

二、對實驗儀器進行創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力

我們可以通過一些自制實驗儀器，讓學(xué)生了解實驗的原理，實驗的要求，讓學(xué)生感受從70年代到現(xiàn)在物理實驗的設(shè)計改良，讓學(xué)生學(xué)會判斷實驗的誤差問題，從而做到獨立思考和設(shè)計實驗，來領(lǐng)會實驗的精髓。

例如：平拋運動實驗研究是高中物理中一個非常重要的實驗，在這個實驗中，新課標要求：①設(shè)法描繪某物體做平拋運動的軌跡；②通過軌跡研究平拋運動的特點（包括判斷平拋運動的軌跡是不是拋物線，計算平拋物體的初速度）。基于此，我們可以論自制實驗裝置來滿足上述要求（如右圖1），和同類平拋運動實驗器相比還具有制作簡單、操作方便、實驗誤差小等優(yōu)點，可方便地讀取坐標數(shù)，然后描繪小球作平拋運動的軌跡。避開了在平拋運動的軌跡上量取每隔相等時間鋼球所到達的位置的麻煩。

所以在教學(xué)中要注重思維意識的培養(yǎng)，讓學(xué)生能從所提供的物理器材入手，設(shè)計試驗，或者讓學(xué)生從所要做的試驗入手選擇一些可用的器材，這樣就不會局限于所提供的一些東西，學(xué)生就會學(xué)會找一些試驗器材的替代品，便于學(xué)生深入理解和掌握好試驗，提高學(xué)生的動手能力，也能提高學(xué)生的思維意識，激發(fā)學(xué)生對試驗的樂趣。

三、對實驗?zāi)康倪M行創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生分析對比的能力

提供的實驗器材，利用所學(xué)知識，稍加改變，便可以做不同的實驗，達到不同的實驗?zāi)康摹＿@對于學(xué)生來說，對于器材的分析對比的能力提高了很大的一個層次，激發(fā)學(xué)生對器材應(yīng)用的思考，對實驗?zāi)康牡纳钊肓私狻＿@種啟發(fā)學(xué)生在實驗過程中的思考，能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

例如：用“伏安法”測量電阻的實驗中，電流表可以來測量回路中的電流，電壓表可以測量電阻兩端的電壓，那能不能用電壓表來測量電流，用電流表來測量電壓呢？很顯然，只要把電壓表并一個小電阻，電流表串個大電阻就能達到這要求。

四、改變實驗條件，培養(yǎng)學(xué)生靈活變通應(yīng)用知識的能力

在高中物理實驗過程中，有時候因為提供器材不足，有時候因為外界因素的影響，導(dǎo)致如果按照原方案實驗無法得到結(jié)果。這就要求學(xué)生能靈活利用掌握的原理知識，改變實驗條件，創(chuàng)新實驗方案，處理好相關(guān)數(shù)據(jù)，進而達到同樣的實驗?zāi)康摹?/p>

例如：在 “單擺測量重力加速度”的實驗中，如把質(zhì)量均勻規(guī)則的小球換成無規(guī)則的石塊，石塊的半徑就無法測量，這樣就沒法得到擺長，這樣還能用來測量重力加速度嗎？在這種情況下，由于“單擺長度”的不確定性，實驗條件的變化，我們可以把數(shù)據(jù)的處理進行改變，這樣仍能得到準確結(jié)果。引導(dǎo)學(xué)生設(shè)法測出擺線的長度L，并假設(shè)石塊的有效半徑為X，由公式T=2π可得，只要改變幾次L的長度，測出對應(yīng)的T，利用上式聯(lián)立解方程組，即可求得g；還可以利用作圖的方式來進行求解，取不同的擺長L，“描點法”便可求出g。用這兩種方法測量得到的結(jié)果跟精確測量擺長所得到的結(jié)果是相同的。

五、多種方式處理實驗數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納總結(jié)的能力

實驗數(shù)據(jù)的處理方法有很多，例如列表法，圖像法，解析法，等效替代法等等。在實驗數(shù)據(jù)的處理中，數(shù)據(jù)的收集方法可以有多種形式，處理恰當(dāng)同樣可以得到相同的實驗結(jié)論，這也是對實驗的數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新。這能培養(yǎng)學(xué)生歸納整理數(shù)據(jù)的能力，認知實驗的本質(zhì)。

例如：在“測定玻璃折射率”的實驗中，我們是使用量角器量出入射角和折射角，利用三角函數(shù)關(guān)系表格查詢出對應(yīng)的值，進而算出折射率n。然而在實驗過程中，無法利用三角函數(shù)表查得相關(guān)數(shù)值的話，那怎么得到實驗數(shù)據(jù)來求解n呢？這時候我們可以采用米尺量出入射角和折射角中所對應(yīng)的各邊的長度，利用數(shù)學(xué)幾何知識，可求得對應(yīng)入射角和折射角的正弦值，這樣便可求得n。

六、總結(jié)

高中物理實驗的創(chuàng)新，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力有很大的作用，我們在教學(xué)中應(yīng)結(jié)合每個學(xué)生的特點采用不同的手段。引導(dǎo)學(xué)生深入研討教材，分析書本里的基本實驗，學(xué)會對比研究，從中發(fā)現(xiàn)問題所在，并能提出解決問題的方法，讓學(xué)生自行設(shè)計實驗來驗證結(jié)論的正確性。物理實驗，從某種意義上說，都是一種特殊的、直觀的實踐，學(xué)生在親自動手參與完成實驗結(jié)論的過程中，思維異常活躍，學(xué)習(xí)欲望高，參與意識強，都迫切地希望通過自己的努力得到問題的答案。通過實驗，不僅有效地幫助學(xué)生領(lǐng)會物理知識，更重要的是通過對實驗現(xiàn)象的觀察，分析和解決實驗中的存在的問題，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力，能夠讓學(xué)生從多方面多角度來改進實驗，為獲得實驗?zāi)康模赏ㄟ^各種途徑方法去進行嘗試。這樣能讓所學(xué)知識學(xué)以致用，還可以開發(fā)智力，提高探索物理問題的興趣。

參考文獻：

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[4]林崇德.《學(xué)習(xí)與發(fā)展》.北京教育出版社，2008年第一期.

作者簡介：

劉海鵠（1984～ ），男，福建省三明市人，物理教育學(xué)本科生，現(xiàn)為三明市第九中學(xué)教師。