提高高中物理实验教学有效性的策略探究

徐晓舟

摘 要：本文结合普通中学高中物理实验教学存在的问题，从改进课堂演示实验和学生分组实验、加强实验习题的开发和利用等方面入手进行探索，循序渐进，不断提高和完善物理实验教学的有效性，从而使学生能够从物理实验中得到更多的思维锻炼和能力培养。

关键词：实验教学；课堂演示实验；学生分组实验；实验习题

在全面实施新课程后，高中物理实验教学状况已悄然发生了变化，教学手段的现代化、教学资源的多元化也给物理实验教学改革带来了诸多的便捷。但目前仍有很多教师受传统教学模式的深刻影响，实验课堂始终笼罩在传统讲授式、灌输式的阴影下，可谓是“穿着新鞋走老路”。物理学的根基在于实验，一切理论都要用实验进行检验。为了尽快扭转实验教学的不利局面，提高高中物理实验教学的质量，应该从以下几个方面联合入手，同步推进，使实验教学真正发挥作用。

一、改进课堂演示实验

课堂演示实验无论是用实物演示还是用模型来演示，都能形成生动、鲜明、具体、真实的直观形象，从而激发学生的学习兴趣，有助于学生更好地掌握概念和规律。所以，课堂演示实验的改进对于提高物理实验教学有效性来说有着无可替代的作用。

1.探究式演示实验

传统的演示实验教学一般都是先由教师介绍仪器，然后开始实验，让学生观察实验现象，然后根据现象得出结论。这样的演示实验缺少启发性，缺少学生的参与，不利于学生思维能力的提高。

在物理学中，许多自然事物的本质属性要通过实验才能揭示。只有善于分析实验的宏观现象和实验中数据的变化，才能透过现象看到本质，并通过数据的变化抽象出概念或规则。为了有效地培养学生的科学实验能力，我们应改变传统的方式，把探究的教学方法应用于演示实验，在实验过程中不断启发学生，引导学生对实验现象进行分析，对探究的结果进行阐述交流，促使其积极思考，并逐渐养成独立探究的习惯。

例如在学习“电磁铁磁性的强弱与什么因素有关”的知识点时，我们在课堂演示实验中，可以提出“如果改变通过电磁铁的电流或者改变电磁铁的匝数，它的磁性强弱是否会改变”这一问题，来启发学生相互讨论：

假设通过电磁铁的电流由0.1A增加到0.2A，电磁铁的磁性会怎样？是否可以这样推测：导线中的0.2A电流是两股0.1A电流汇合而成的，每股电流都产生一个磁场，两个相同磁场合在一起，电磁铁的磁性增强了。

如果电磁鐵的电流不变，线圈由200匝增加到400匝，它的磁性又会怎样？是否可以这样推测：400匝线圈是由两组200匝线圈组合而成的，每组线圈都产生一个磁场，两个相同磁场合在一起，电磁铁的磁性就增强了。

通过以上推测，学生可以想到：电磁铁的线圈匝数越多，通过的电流越大，电磁铁的磁性将越强。

而这些推测和假设在演示实验中得到证明时，就可以给学生创造更多的探究点和兴奋点，使课堂实验的整个过程中都有探究活动参与其中。

2.对比式演示实验

对于不同的演示实验项目，教师可以有意识地综合比较相同实验器材的使用方法和某些共同的特性；对于同一个演示实验，我们也可以采用不同的实验方法，对比实验现象和结果，以加深学生对概念规律的理解和掌握。

比如，在学习“自由落体运动”这一知识点时，为了帮助学生正确建立自由落体运动的模型，可以设计如下实验。

实验一：教师先从同一高度同时由静止释放一个铁球和一张纸片，结果铁球下落得快。（学生看到这一实验现象后认为：重物下落得快。）再取一张纸片，剪成大小相同的两张，将其中一张揉成纸团，再次从同一高度由静止释放纸团和纸片，结果纸团下落快。（学生看到实验结果后，又迅速推翻了之前的观点。）然后从同一高度释放铁球和纸团，两者下落速度几乎相同。（到这时候，学生带着疑问，开始真正探索思考自由落体运动的规律了。）

说明：通过对比实验，展示了物体重量和下落速度之间关系的矛盾，为进一步探究矛盾的根源创造了条件。

实验二：取三只量筒A、B、C，并排放在水平桌面上，B、C分别装上清水和肥皂液，将三只相同的铁球从量筒口同时释放，观察铁球运动的快慢。然后在量筒A中加入清水，用铁球和塑料球分别在量筒A、B中重复以上操作，观察两球下落的快慢。

说明：通过上述对比实验，可以得出：阻力对物体下落有影响，阻力越大影响也越大；阻力相对重力越小，则影响越小。

实验三：做“牛顿管”实验，将管抽空则可以看到羽毛与铁片下落速度相同。

说明：通过羽毛和铁片的对比实验，可以得出关键性的结论：如果没有阻力，物体只受重力由静止开始下落的运动的快慢都相同，物理上将这种运动定义为自由落体运动。

通过这一系列的对比实验，学生基本就能透彻理解自由落体运动的概念了。

对比式演示实验，可以培养学生的学习兴趣，提高学生发现问题和解决问题的能力，有助于学生形成正确的物理概念，深入理解物理规律。

3.多媒体辅助实验

客观条件下，一些实在无法完成的课堂实验，就必须借助多媒体辅助教学的方法了。可以用计算机模拟显示实际操作难以演示的实验现象，通过电脑课件动画模拟实验内容，将微观的、不可见的、抽象的、难以解释清楚的实验形象地展示在学生面前。

例如在“练习使用打点计时器”实验时，我们制作了“打点计时器工作原理”的动画。通过电流表的指针偏转来表现交流电的大小与方向的变化，通过与永久磁铁对应的颜色变化来反映振片的磁极变化，通过周期为0.02s的一个小时钟来表达打点周期。

又如在“测定玻璃的折射率”实验时，由于学生还没有实际看大头针像的经验，教师很难用语言表达清楚物像“遮挡”及其本质，而通过制作动画很好地突破了这一教学难点。

生动形象的图像乃至动画，大大提高了学生的注意力，整个学习过程更加顺利，教学效率大大提高。

二、改进学生分组实验

1.挖掘学生实验中的探究功能

学生探究实验是在教师的指导下去探究尚未认识的现象、规律的教学活动，一般来说，它具有确定的结果。探究效果与学生的知识水平、参与程度密切相关。

下面以“探究感应电流产生的条件”实验为例，说明如何发挥探究性学生实验的探究教学功能。

由上表可以看出，同一个探究性实验就实验本身而言的探究点有多个，由该实验辐射的发散点也是多方面的，这些都是培养学生创造性思维的良好素材。

我们要让学生学会探究，在探究的过程中成长，通过实验观察和探索活动发现问题、解决问题，培养学生的观察实验能力，养成科学的态度。

2.改部分演示实验为探究性学生实验

“百闻不如一见，百见不如一练。”演示实验是老师做、学生看。普通中学的学生整体素质一般，注意力容易分散，致使有些演示实验效果很差。但如果把部分合适的演示实验改为学生实验，让学生从观众变成演员，学生的积极性一下子就被调动起来了。改部分演示实验为探究性学生实验，不仅可以增加学生在课堂上动手动脑的机会，加强实验基本功的训练，而且还可以帮助学生通过实验探求知识，培养能力。

如在学习“楞次定律”时，教师可以先做演示实验：导线在蹄形磁铁中切割磁感線闭合回路中有电流，电流的方向可用右手定则确定。然后引导学生思考：当闭合圆形线圈静止在磁感应强度逐渐增大的磁场中时，方向如何判断？

当有学生猜想感应电流的方向与磁通量变化有关时，可以引导学生用实验验证自己的猜想。在实验之前，先用一节旧电池检查电流的方向与灵敏电流计指针偏转方向关系，然后用灵敏电流计与副线圈相连，将条形磁铁在线圈中插入和抽出，观察这两个过程中感应电流的方向与原磁场的方向及磁通量变化的关系。

根据实验结论，学生自己就总结出“当磁通量增加时，感应电流磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减少时，感应电流磁场方向与原磁场方向相同”的道理，从而得出楞次定律。

通过这样的引导和探究，学生在获取基础知识的过程中，又学会了科学思维的方式，掌握了学习的方法。

三、加强实验习题的开发和利用

实验习题不应总是以教师的讲授为主，也可以让学生亲自参与实验设计并通过实验验证，从而培养学生的问题意识及创新能力。

例如：在力的分解教学时，要根据力的作用效果确定分力的方向，力的作用效果学生往往想不出来，但可以用实验把它显示出来。如下图（a）所示，重物挂在支架上，把重物对支架的拉力分解，

为了启发学生看到力的“效果”，可把支架的AB改用橡皮条A′B′代替见图（b），C处改为活动而在竖杆中打穿一个孔，横杆B′C′插入并在孔的外边封一块橡皮，这样，重物一挂，A′B′被拉伸，C′橡皮凸出。借助了这一实验现象，化解了确定分力方向这一难点。把这个实验设计告诉学生，作为周末作业让学生完成，既能变废为宝又能科技创新。对优秀的作品予以表彰，留存实验室作为教具。

总之，物理实验是物理教学的根基，我们要不断改进物理实验教学的方式方法，加强对学生的实验意识教育，引导学生踏踏实实做好每一个探究实验，追求实验教学效果的最优化。