高中物理教學(xué)中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

摘 要：在整個(gè)高中理科學(xué)習(xí)的過(guò)程中，高中物理是一門(mén)非常重要的學(xué)科，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中占據(jù)著非常重要的地位。但由于時(shí)代的發(fā)展和教學(xué)方法的限制，當(dāng)下高中物理教學(xué)的過(guò)程中，很多學(xué)校主要采用的還是傳統(tǒng)的教學(xué)模式，既沒(méi)有重視物理實(shí)驗(yàn)的重要性，也沒(méi)有很好地重視物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性和設(shè)計(jì)性的重要性。從教學(xué)的結(jié)果來(lái)看，很多學(xué)生都在物理學(xué)習(xí)的過(guò)程中慢慢喪失了對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，最終使得物理學(xué)習(xí)的質(zhì)量降低。因此，在高中物理學(xué)習(xí)的過(guò)程中，尤其要重視對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)全方位的設(shè)計(jì)來(lái)更好地提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，從而更好地提高物理教學(xué)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高中物理；物理教學(xué)；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；實(shí)踐過(guò)程

一、 引言

從特點(diǎn)的分析來(lái)看，物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，它的根本出發(fā)點(diǎn)不僅僅是為了培養(yǎng)學(xué)生根本的實(shí)驗(yàn)技能，更重要的是為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)更好地增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力。而到了高中之后，物理學(xué)的學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)正慢慢凸顯出來(lái)，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法已經(jīng)不能夠很好地滿(mǎn)足學(xué)生學(xué)習(xí)的需求，更重要的是要通過(guò)將實(shí)驗(yàn)中的某些設(shè)計(jì)方法從根本上得以改變，并更好地通過(guò)采用創(chuàng)造性的科學(xué)方法和思維的方法來(lái)提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維，從而從根本上培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。本文主要就高中物理教學(xué)中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐進(jìn)行了具體的分析和介紹，希望能夠給大家以參考性的意見(jiàn)和建議。

二、 目前高中物理教學(xué)中存在的缺陷

1. 無(wú)法充分展示學(xué)生的主體地位

當(dāng)前物理教學(xué)的過(guò)程中，采用的都是傳統(tǒng)課堂的教學(xué)模式，就算已經(jīng)把學(xué)生引到了實(shí)驗(yàn)室中去，老師還是會(huì)側(cè)重對(duì)實(shí)驗(yàn)的講解，從而忽視了學(xué)生才是做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的主角。整個(gè)做實(shí)驗(yàn)的流程還是以老師先去示范，之后學(xué)生再去進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的模仿為主，這樣做根本沒(méi)有辦法很好地顯示學(xué)生的主體地位。很多學(xué)生反應(yīng)做了實(shí)驗(yàn)之后還是沒(méi)有辦法理解其中的原理，根本的原因就在這里。而且傳統(tǒng)的高中物理實(shí)驗(yàn)方式根本沒(méi)有辦法培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立創(chuàng)新思考的能力。

2. 沒(méi)有辦法很好地將教學(xué)中的價(jià)值體現(xiàn)出來(lái)

很多高中在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中采用的還是說(shuō)教的模式。老師先在上面示范實(shí)驗(yàn)，然后再把所得的信息整理歸納出來(lái)。這樣就沒(méi)有辦法很好地凸顯實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)給學(xué)生帶來(lái)的重要性，最終這種先做實(shí)驗(yàn)然后再歸納整理的方法就會(huì)讓學(xué)生覺(jué)得枯燥無(wú)味，久而久之也就對(duì)物理學(xué)習(xí)失去了興趣。因此在高中物理教學(xué)中，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐才顯得非常重要。

3. 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐的匱乏

在高中物理實(shí)驗(yàn)新改革和創(chuàng)新的過(guò)程中，需要對(duì)一些所囊括的要素進(jìn)行深入的探析，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生經(jīng)常容易進(jìn)行獨(dú)立的思考和設(shè)計(jì)，并最終加入到設(shè)計(jì)的整體過(guò)程中。但是，在實(shí)際操作的過(guò)程中，一些高中物理教學(xué)的過(guò)程嚴(yán)重缺乏創(chuàng)新和實(shí)踐的因素，導(dǎo)致最終高中物理的教學(xué)質(zhì)量沒(méi)有辦法被有效地提升。

三、 高中物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要原則

1. 趣味化的原則

提倡對(duì)高中物理教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，需要更好地遵循趣味化的原則。因?yàn)楦咧形锢淼闹R(shí)本身就非常的枯燥，教師必須通過(guò)設(shè)計(jì)一些妙趣橫生的實(shí)驗(yàn)來(lái)更好地向?qū)W生展示一些實(shí)驗(yàn)的原理，并通過(guò)這樣一個(gè)過(guò)程來(lái)更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的熱情和興趣，這樣學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中也不會(huì)覺(jué)得物理是一門(mén)非?？菰锏膶W(xué)科。在對(duì)自然現(xiàn)象進(jìn)行教學(xué)的過(guò)程中，傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)是用電感線(xiàn)圈和小燈泡來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的演示，總體實(shí)驗(yàn)的效果并不會(huì)很好，而如果我們可以加入日光燈整流器或者是二節(jié)干電池的加入來(lái)進(jìn)行觸電實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生更加深刻地感受到自然現(xiàn)象的存在，而且通過(guò)這樣趣味化實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，學(xué)生就不會(huì)覺(jué)得物理實(shí)驗(yàn)是枯燥并且單調(diào)的，更多體現(xiàn)的是一種新奇和生動(dòng)的特點(diǎn)。

2. 生活化的原則

從上面的靜電除塵和摩擦力比較的實(shí)驗(yàn)中，我們可以懂得物理這門(mén)學(xué)科是一門(mén)應(yīng)用性和生活性都非常強(qiáng)的學(xué)科。而物理知識(shí)滲透到生活中的例子也是非常多的，各種物理現(xiàn)象和物理變化時(shí)不時(shí)都會(huì)在我們的身邊和工作中發(fā)生。因此在高中物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們一定要將學(xué)到的物理知識(shí)更好地與生活中的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，并選擇與學(xué)生生活相近的素材，這樣才能夠更好地激發(fā)出學(xué)生本人的興趣。例如，老師可以通過(guò)引入自行車(chē)輪胎上的一些花紋材料來(lái)更好地讓大家明白摩擦力的原理。在生活中我們經(jīng)?？梢钥吹阶孕熊?chē)的輪胎上有很多凹凸不平的花紋，很多學(xué)生乍一看會(huì)認(rèn)為是為了讓自行車(chē)變得美觀而設(shè)計(jì)的，而實(shí)際上，花紋的運(yùn)用就是為了讓它的摩擦力進(jìn)一步增大。

再比如，老師不用特意地進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，單從講解我們?nèi)梭w行走時(shí)的一些原理時(shí)，就可以讓學(xué)生更好地明白一些力學(xué)原理。其實(shí)行走過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都包含著很多力學(xué)的原理。在走路或者跑步的過(guò)程中，我們?nèi)梭w其實(shí)會(huì)受到空氣的阻力、自身的重力和地面對(duì)我們的腳部起到的支撐力等關(guān)系。里面涉及豎直向上的壓力、水平方向的摩擦力和其他種類(lèi)的力組成的合力，那其實(shí)這些就是根據(jù)生活中的例子來(lái)更好地進(jìn)行高中物理教學(xué)中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的有關(guān)過(guò)程。

3. 以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力為原則

要對(duì)高中物理的概念進(jìn)行全方位的理解，最重要的原則就是要全方位地培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。例如在做“勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)”這個(gè)分組實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，只有讓學(xué)生自己懂得打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的主要結(jié)構(gòu)和工作原理，并讓學(xué)生通過(guò)打出的點(diǎn)判斷物體運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，然后再讓學(xué)生自己通過(guò)記錄距離來(lái)更好地明白勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。而所謂的在物理教學(xué)中進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)踐指的就是讓學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中有一種做主人翁的感覺(jué)，從而能夠全方位地進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)。物理老師應(yīng)該從傳統(tǒng)的主導(dǎo)物理實(shí)驗(yàn)的角色轉(zhuǎn)變成引導(dǎo)者，讓學(xué)生能夠通過(guò)一步步的實(shí)驗(yàn)而從中找到樂(lè)趣。

4. 科學(xué)性原則

在進(jìn)行高中物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，科學(xué)性是最根本的要求。不管做什么實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的方案和實(shí)驗(yàn)的過(guò)程都不應(yīng)該出現(xiàn)錯(cuò)誤，而且整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程要能夠真實(shí)而客觀地揭示其中的規(guī)律。如果實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中一旦沒(méi)有對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的處理，那么就會(huì)產(chǎn)生科學(xué)性的錯(cuò)誤。用單擺測(cè)定重力加速度是高中物理中常做的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。如果不慎在擺動(dòng)的過(guò)程中形成圓錐運(yùn)動(dòng)的話(huà)，如果擺角過(guò)小，甚至小于5度的話(huà)，那么測(cè)出的重力加速度的值就會(huì)因此而不準(zhǔn)確。所以在進(jìn)行高中物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新過(guò)程中，尤其不能設(shè)計(jì)違背科學(xué)性的實(shí)驗(yàn)，不僅測(cè)出的數(shù)值不準(zhǔn)確，而且也會(huì)讓學(xué)生對(duì)于高中物理嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男蜗蟠蟠蛘劭邸ndprint

5. 社會(huì)性原則

不管在進(jìn)行哪一種高中物理實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，也一定要遵循社會(huì)性的原則。在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中尤其要重視合作學(xué)習(xí)，并在這個(gè)過(guò)程中不斷地進(jìn)行合作和交流。學(xué)生們不僅可以交流實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的知識(shí)方面的內(nèi)容，而且還可以交流做實(shí)驗(yàn)的方法和做實(shí)驗(yàn)的思維模式。而且老師可以通過(guò)讓學(xué)生合作做實(shí)驗(yàn)的方式讓他們更好地學(xué)會(huì)互相合作，并在這個(gè)過(guò)程中區(qū)分出實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?qiáng)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰θ醯膶W(xué)生。

6. 直觀性原則

高中的物理實(shí)驗(yàn)就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式更好地讓學(xué)生去理解物理實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，因此在進(jìn)行高中物理實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，直觀性是一種非常重要的原則。磁感線(xiàn)在高中物理中是一個(gè)非常重要的概念。首先可以將鐵屑均勻地撒在玻璃板上，然后再把它放置在磁鐵上，之后再輕輕地敲擊玻璃板，這樣就可以觀察到鐵屑在空間中形成了有序的排列。但是僅僅這樣，整個(gè)磁感線(xiàn)還只是在水平的方向上進(jìn)行排列，看起來(lái)還不是很直觀清晰。如果能夠在實(shí)驗(yàn)之前事先準(zhǔn)備好一張白紙，然后在白紙的一面涂上膠水，之后再利用白紙的膠水面將玻璃板上的鐵屑緊緊地黏住，在之后就可以由水平展示磁力線(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)樨Q直展示磁力線(xiàn)。不管做任何物理實(shí)驗(yàn)，最重要的就是要使得實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度大大地增加，從而讓教學(xué)的效果得以增強(qiáng)，同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察的時(shí)候也就可以更加地直觀和清晰。

四、 高中物理教學(xué)中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)踐的范例

1. 鐵球單擺實(shí)驗(yàn)

在讓學(xué)生明白重力的定義的基礎(chǔ)上，老師應(yīng)該改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)操作方法，更好地采用鐵球單擺實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)讓學(xué)生明白重力的含義。具體實(shí)施的步驟如下：先用一個(gè)細(xì)線(xiàn)穿過(guò)球上面的小孔，再在細(xì)線(xiàn)的一端稍稍打一個(gè)比較大的結(jié)，制成一個(gè)單擺；用鐵夾固定在鐵架臺(tái)的一段，然后注意把鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌的一邊，把單擺很好地固定仔鐵夾上，之后再讓擺球呈現(xiàn)自由下垂的態(tài)勢(shì)；后面再采用刻度尺和游標(biāo)卡尺來(lái)全方位地測(cè)量擺長(zhǎng)，再用所設(shè)置的單擺拉開(kāi)一個(gè)角度，之后再進(jìn)行自由擺動(dòng)的測(cè)試，當(dāng)單擺完成一輪全振動(dòng)的時(shí)間之后，再按單擺的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行測(cè)量。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式只是通過(guò)這樣反復(fù)地測(cè)量讓學(xué)生更好地明白重力的含義。而為了使得實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋拥赝晟?，可以改變單擺實(shí)驗(yàn)中的擺長(zhǎng)，并通過(guò)反復(fù)的幾次測(cè)量來(lái)更好地求出重力加速度，從而計(jì)算出重力加速度的平均值。其實(shí)通過(guò)這樣一次單擺實(shí)驗(yàn)的改良設(shè)計(jì)，為的是讓學(xué)生能夠更好地理解所謂重力的概念。

2. 摩擦力比較實(shí)驗(yàn)

在很多高中物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，讓學(xué)生更好地對(duì)物理學(xué)科產(chǎn)生濃厚的興趣是非常重要的一個(gè)突破點(diǎn)。教師應(yīng)該通過(guò)使實(shí)驗(yàn)器材得以豐富才能夠讓學(xué)生更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而使得實(shí)驗(yàn)的效果能夠更好。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程是用光滑的木板、棉布、毛巾、刻度尺等做成斜坡的小車(chē)，然后再將小車(chē)放在斜坡上，下面鋪上光滑的木板，然后讓小車(chē)非常自然地滑下來(lái)，等到小車(chē)停止之后，再具體用刻度尺測(cè)出距離；之后再把小車(chē)放在同樣斜度的斜坡上，下面鋪上棉布和毛巾，等到小車(chē)自然滑下并停止之后再分別用刻度尺測(cè)出固定的距離。其實(shí)在這樣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，大家可以通過(guò)配置攝像器材或者是其他工具的方式，讓其更好地記錄下小車(chē)滑動(dòng)的軌跡和圖像，這樣大家就能夠在整體的過(guò)程中更加清楚地得出摩擦力越小，小車(chē)活動(dòng)得越遠(yuǎn)這樣一個(gè)結(jié)論。

3. 靜電除塵實(shí)驗(yàn)

在講到靜電這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的過(guò)程中，我們一定要懂得運(yùn)用生活中的一些材料來(lái)更好地對(duì)整體實(shí)驗(yàn)的過(guò)程進(jìn)行全方位的設(shè)計(jì)。我們可以利用靜電起電機(jī)、易拉罐、蚊香等材料設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)。先把蚊香放入易拉罐中，然后再用打火機(jī)來(lái)點(diǎn)燃蚊香，當(dāng)屢屢的青煙從易拉罐的內(nèi)部向上冒出之后，它們會(huì)迅速接入高壓，然后其煙氣會(huì)迅速地消失。

4. 表面張力實(shí)驗(yàn)

在舞臺(tái)演出的過(guò)程中，我們經(jīng)?？梢钥吹胶芏囝?lèi)型的肥皂泡四處飄散和追趕的場(chǎng)景，一群孩子在追趕肥皂泡的場(chǎng)景真是讓人感覺(jué)分外高興。這個(gè)場(chǎng)景就可以和高中物理實(shí)驗(yàn)中的表面張力實(shí)驗(yàn)聯(lián)系在一起。先用細(xì)的金屬絲圍成一個(gè)環(huán)，然后再在上面系一圈略大于圓環(huán)的直徑的細(xì)線(xiàn)，之后再將圓環(huán)放入肥皂水中，隨即再把它拿出來(lái)。如果仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)在金屬環(huán)上已經(jīng)形成了一層薄薄的肥皂膜，彎曲狀的細(xì)線(xiàn)又把肥皂膜分成了兩個(gè)部分，再用一個(gè)小刀輕輕地將細(xì)線(xiàn)一側(cè)的肥皂膜劃破，然后再讓學(xué)生自己觀察。最終學(xué)生可以觀察到原本處于松弛狀態(tài)的細(xì)線(xiàn)又重新緊繃了，而且已經(jīng)慢慢向著肥皂膜的一側(cè)彎曲。其實(shí)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在原理就是表明物質(zhì)分子之間存在引力，而且肥皂泡沫表面存在著張力。

5. 超重與失重現(xiàn)象

在高中物理的教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生更好地明白超重與失重的現(xiàn)象非常重要。可以先挑選一個(gè)平時(shí)大家使用的礦泉水瓶，在礦泉水瓶底部開(kāi)一個(gè)小孔，然后用橡皮膜套住瓶口，取得一定量的有色水，慢慢地注入到瓶子內(nèi)部。老師可以請(qǐng)一名學(xué)生上臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)地演示：先把瓶子提起來(lái)，然后就可以看到橡皮膜慢慢增加的情況，而如果以一個(gè)非?？斓乃俣仍谠黾拥脑?huà)，橡皮膜就會(huì)因此出現(xiàn)破裂的情況，橡皮膜破裂的時(shí)候就是水處于超重的狀態(tài)。然后可以要求一名學(xué)生代表同樣在瓶子里面注入半瓶水，然后我們可以看到扎在瓶口的橡皮膜最終形成了水球，如果此時(shí)再讓瓶子從高空往下落的話(huà)，那么就可以看到水球不斷消失，其實(shí)此時(shí)瓶子里面的水正處于沒(méi)有壓力的狀態(tài)，而這就是我們所熟知的失重現(xiàn)象。

五、 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，要想使得高中物理教學(xué)的效果變得更好，那么最根本的方法就是要把課本上的理論知識(shí)和實(shí)踐操作的機(jī)會(huì)相互結(jié)合起來(lái)。只有充分重視高中物理教學(xué)中的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐，那么才能夠有力通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)更好地提高學(xué)生的理解能力和接受能力，并在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中有效地提升中學(xué)生的主體地位，最終起到提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)效果的目的。

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作者簡(jiǎn)介：柯秋玲，福建省廈門(mén)市，福建省廈門(mén)市翔安第一中學(xué)。endprint