高中物理分组实验课堂教学模式的研究

◎福建省福州第三中学 邱晓峰

高中物理分组实验课堂教学模式的研究

◎福建省福州第三中学 邱晓峰

物理学是一门以实验为基础的科学，实验教学又是中学物理教学中的一个重要环节，提高物理实验课堂教学的效率对于提高物理教学效果和培养学生创新能力，显得突出且重要。本文从分组实验课堂教学设计、分组实验中的问题引导、分组实验后的巩固设计和实验拓展等环节出发，结合本人一堂物理分组实验课堂的实例来说明如何高效的进行物理分组实验的课堂教学。

物理教学；分组实验；课堂设计；高效；边学边实验

物理学是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学。在物理学发展的历史长河中，实验占据了重要的地位。从以前经典物理学理论体系的建立，到如今现代物理学包括量子力学和相对论的进展都与很多的物理实验息息相关。因此我们可以断言未来物理学想要有进一步的发展一定离不开实验。正如伦琴所说的：“实验是最有力的杠杆，我们可以利用这个杠杆去撬开自然界的奥秘。在解决某一假说是保留还是摒弃这样一个问题时，这个杠杆应当成为‘最高一级的审理法院’。”而在中学各个基础学科的教学中，物理学科在提高学生的科学素养方面有着人文学科甚至其他科学学科不可替代的作用。而基于实验对物理学发展的重要性，物理实验的课堂教学在整个物理教学过程中占据着非常重要的地位。因此要提升物理教学效果和培养学生创新能力就必须提高物理实验教学的效率。

一、实验教学的意义

中学课堂上的物理的实验分为演示实验和分组实验。课堂上的演示实验是在老师的启发和同学们相互的讨论、交流中进行，学生在此种的环境下学会相对应的物理规律，纠正之前认识上的谬误。而分组实验要求相对更高，分组实验直接把同学们置于复杂的实验现象中，而学生必须学会综合应用所学的理论知识、物理规律，并且亲自动手操作，通过学生对实验现象观察，加以逻辑推理，从现象中排除次要因素，抓住主要因素，最后还必须对实验中出现的结果、实验数据作出合理的判断、推理，因此在分组实验的全过程中更能使学生的个性特点得以展现。在进行物理课堂分组实验时，经常还需要学生之间的相互合作、互相配合才能完成实验。这种形式让学生之间多了一个能够互相学习、纠正错误的机会，并且对于培养学生之间的协作能力是十分有利的，从另一个角度讲分组实验的合作模式也可以加强学生与人沟通的能力与技巧，这对于现代社会来说是很重要的。

作为中学教学过程中一种能动的实践教学活动，物理课堂中的分组实验的过程就是一个脑手并用的过程。物理实验的研究对象是自然规律，那么实验中所呈现的信息就是开放的。面对如此开放的信息就需要人脑去做筛选，而筛选的过程就需要用归纳、类比、分析、演绎等方法来尽心对信息进行选择、提炼，学生就是在这种活动中才有锻炼思维的机会。与呈现的信息开放相比，在物理实验中实验器材往往是散件，比如某个光电门装置的组装或者逻辑电路的连接，这些简单的实验器材让中学生们敢于操作且乐于操作，并能够通过操作这些器材去获取新的知识新的规律，对学生操作能力的培养是很有利的。综上所述，物理课堂上的分组实验不仅可以发展学生的个性和合作交流沟通能力，而且对培养学生的创新意识都是很有必要的。

二、高中物理课堂中分组实验教学的概况与不足

1.实验未得到老师的充分重视。由于实验动手操作很难在升学考试中体现考察，因此很多老师对教科书要求的实验不够重视，减少学生动手做实验的环节。

2.实验形式过于死板，很难达到老师预期的既动手又动脑的效果。一节课45分钟，要让学生完整的探究出具体的内容来，确实很困难，所以我们看到大部分的分组实验是模仿实验、验证性的实验。再加上课堂上还要预留时间熟悉器材，老师还需要讲解实验中的注意事项、实验原理等，留给学生动手探究实验的时间就更少了。这样就造成学生对于已知现象、结果的实验，并没有表现出太多兴趣。

3.不利于学生的能力培养。学生长期以来都是进行模仿性、验证性实验，对实验中出现的一些比较简单的问题很少想到要自己解决，通常是立即举手示意老师。

三、物理实验课堂教学的设计

物理实验课的教学设计包括对实验原理及其实验装置的设计、学生实验操作指导的设计和在实验的各个环节（实验前、实验中、实验后）如何提出一些对学生理解这部分物理知识具有启发性问题等的设计。本人区别以往分组实验教学中老师先说、学生后做这种传统的教学模式，尝试在分组实验教学中采用“边说边做”即“粗做—反馈、交流—细做”的教学模式。

接下来结合本人一节课堂教学实例“弹簧弹力与形变量的关系”来说明如何在分组实验的课堂教学中采用此种教学模式。

1.实验课堂教学的引导,实验目的应明确且具有可操作性

如今的学生勇于发表自己的见解，喜欢新事物，所以教学时老师要创设情境、激趣生疑、启发思路，让学生袒露真实的个性。学生一进入实验室，立刻就会对实验室里的器材设备产生好奇心。此时，教师对学生本次实验目的的说明必须明确且具体，即要让学生在进行实验操作时带有一定的任务。有了明确的实验要求，学生在进行实验时才有据可循。当然为了使实验任务更具有操作性，对学生提出的要求应该循序渐进，在不同阶段，提出的要求应有所不同。例如在刚开始进行实验时可以只提出简单要求，熟悉实验器材之后可以循序渐进，逐步提高。尤其是实验课的任务务必明确且易于操作，这样学生在之后的实验过程中就会比较高效。例如在“研究弹簧弹力与形变量的关系”分组实验课堂中，本人就明确告知学生本节课的实验目的为研究弹簧伸长量与弹力的关系，以及研究弹簧的劲度系数与哪些因素有关。前一个实验任务为大纲要求，学生易从课本中找到结果，而“研究劲度系数与哪些因素有关”的任务为结合本节课的分组实验所拓展的实验任务，在课堂教学实践中表明学生对这部分拓展的实验任务探究热情高涨，实验的完成度以及参与度都比较高。所以这就要求我们老师在设计分组实验课教学时要把学生的个人知识、直接经验、生活世界看成重要的课程资源，为了更好的达到这个要求，教师应对教科书做更多的自我理解、自我解读。

任务明确后要求学生观察实验器材，设计实验方案，明确各自分工，完善实验步骤。当然教师在备实验时应注意区分实验层次，刚入学的高一新生刚开始做实验时，老师可以详细的给出实验的各个环节，例如：实验目的、实验原理、实验步骤、数据记录、误差分析等实验报告的书写模式等。这样做的目的是先让学生打好实验的基础，养成良好的实验习惯；学生熟悉规范后，后面的实验就无须如此，而是重点放在如何引导学生在理解实验原理和内容的基础上，自行得出实验步骤、并且自制实验数据表格等，以达到提高学生的实验能力和科学素养的目的。

2.提供探究的机会，激活学生创造思维

老师应该转变自己的角色，不应该完全告诉学生实验的每一个步骤，这样只会阻碍学生潜能的开发和创造力的培养，应该以学生为主体，老师只是学生学习道路上的引路者,在教学中做适当的提醒和提问。通过这样引导让学生情绪高涨的参与整个实验过程，让学生通过思考“是什么”“为什么”“怎么样”加强对研究事物的认识，总结规律，使学生主体的创造力能够被激发，并且提高学生的动手能力。为了实现这个教学目标，老师在实验过程中的引导和设问就要有技巧，在熟悉教学要求的基础上提出一些有思维力度但是学生又切实能够解决的问题。例如在本实验中，学生在研究弹簧的劲度系数和哪些因素有关时，本人就做了如下引导：把两根相同的弹簧串联在一块，问学生若是这样劲度系数是否有变化，学生在没有深入思考的情况下脱口而出“不变，因为弹簧材料不变”。这其实就是学生的一个猜想，那么猜想是否正确，就要求学生自行设计实验方案。由于由前一个实验任务的铺垫，学生完成这个实验方案的设计并没有太大的困难，很快就进入了实验操作阶段，这时教师只要在学生实验操作前结合刚才第一个实验任务中出现的一些现象加以说明实验中应注意的事项，学生就很容易接受，实验的效率就高很多。

3.实验后的巩固设计

实验完毕后，教师根据教学目标提出一些问题，分小组让学生讨论，交流。问题的范畴可以为：误差形成的原因，减小误差的方法，最佳实验步骤，列举实验中几例操作不合理、不规范的现象，让学生自己纠正，也可以为实验现象的理论解释或者实验方案的改进或者拓展等。在回答问题过程中，应积极引导学生观察、分析、归纳、总结，让学生充分了解实验的内容，加深印象，巩固记忆。

例如在本分组实验中，当学生完成本实验任务时，结果让他们吃惊，弹簧的劲度系数变小了，甚至还测出弹簧的劲度系数变为刚才的一半。原因是什么？这时候老师提出这个问题，学生的求知欲望就很高。但是不需要老师的太多解释，已经有很多的同学从实验现象中发现在施加弹力后弹簧每一匝都被拉长了，因为在相同情况下弹簧匝数越多，被拉伸的长度越大，其劲度系数越小。更有部分学生意犹未尽，自行开始研究弹簧并联情况下的劲度系数如何变化，这种学生自然而然生成的教学资源和学习行为，不正是我们老师在教学过程中追求的最高境界吗？

结束语

一般来说，学生通过单纯的听教师讲授，只能够记住知识的10%—20%；学生如能看到实物或现象，能够记住30%；如果学生既能听教师讲，又能看到实物或现象，能记住50%；如果学生看到实物或现象，自己又描述过，便能记往70%；如果学生既动手做过，又描述过，则能记住90%。而我们如果能如此设计分组实验的教学，既能让学生动手做实验，又让学生在实验的基础上讨论、分析，最后自己归纳出物理概念和规律。如此边说边实验学习过程属于上面所说的最后一种情况，显然对学生理解物理知识、掌握物理规律，培养学生的动手能力、科学素养更有利，确实掌握学习和研究物理问题的方法。

（责任编辑：詹国荣）