运用多元化理论提高物理实验教学的有效性

卜方

摘 要：本文借鉴多元化理论来提高物理实验教学的有效性，具体对实验取材的多元化、实验手段的多元化、实验呈现方式的多元化、实验主体的多元化等方面进行实践和探索，以提高学生的实验素养，发展学生的实践能力。

关键词：多元化；物理实验教学；有效性

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）8-0004-3

实验在高中物理教学中有着举足轻重的地位，实验教学也是物理教学的重要组成部分。《普通高中物理课程标准》[1]明确给出了物理实验教学的目标：使学生较为深入地学习物理实验的有关理论、方法和技能；进一步提高学生的实验素养，激发学生实验探究的兴趣；增强学生的创新意识；培养学生实事求是、严谨认真的科学态度；养成交流与合作的良好习惯；发展学生的实践能力。

然而在现实中，实验教学往往流于形式，甚至被忽视。“黑板上讲实验，学案上练题目”成为一些教师上实验课的常态，这样做既不利于知识技能的传授，也不利于学生实验能力的提高。

为了解决上述问题，充分调动一线物理教师的积极性，笔者借鉴多元化理论，并把其精髓移植到高中物理实验教学中来，力争通过多元化的实验设计思想、实验开发方式来丰富物理实验教学的形式，充实物理实验教学的内容，提高物理实验教学的有效性。

1 实验取材的多元化

1.1 人教版高中《物理（选修3—1）》第二章《恒定电流》第10节《测电池的电动势和内阻》

在导入新课时，教师演示用多个小番茄并联制成的水果电池让小LED灯发光的实验，如图1、2所示。学生通过观察，思考现象背后可能的原因，课堂里会有一些小声的商量等。这时教师不要阻止学生思维的延续，而要趁热打铁，用一组问题来引导学生思考产生这些现象的原因。由于学生已有一些知识的储备（初中已接触过水果电池），所以有能力从理论上给出回答。教师在引导后给出发光的原因，原来水果和蔬菜（如苹果、马铃薯、小番茄、橙子等）中含有丰富的水果酸，是一种很好的电解质，将不同的金属材料做成电极插入水果中，用导线将电极与用电器相连，就会有电流通过。

1.2 分析与反思

实验取材的多元化指器材可取自于实验室传统的成品仪器、教师自制的低成本实验仪器、生产生活中的物理实验资源等。利用日常器具做实验，不但具有简便、直观等优点，而且有利于学生动手，发展学生的实验技能，培养学生的创新意识。在进行“测定电池的电动势和内阻”的教学时，许多教师都会习惯性地选择干电池。这是因为干电池比较稳定，实验操作也较简单方便。实际上水果电池取材方便、贴近生活、变化丰富，所以更能激起学生探究的热情。笔者借助于多元化理论，引导学生对水果电池进行了深入研究，收到了很好的教学效果。

2 实验手段的多元化

2.1 人教版高中《物理（选修3—2）》第五章《交变电流》第3节《电感电容对交变电流的影响》

在教授本节内容时，笔者首先利用自制的教具板进行演示实验。本自制教具板把不同规格的电感和电容元件接入同一个电路，利用单刀多掷开关切换，用小灯泡的亮暗变化说明电感、电容对交流电的确存在作用，如图3所示。在探究“电感电容对交流电的影响与哪些因素有关”时，笔者提供不同规格的电感器、电容器和其他实验器材，让学生设计电路，并进行分组实验，小组合作开展探究。在学生得出定性结论后，笔者借助数字化实验（又称DIS实验）系统，对影响因素进行了定量分析（如图4所示），从而得出了感抗、容抗的公式。

2.2 分析与反思

实验手段的多元化指教师演示实验和学生探究实验并重，传统实验手段和现代技术手段交互使用。通过阅读教材不难发现，本节内容较为抽象且远离学生的生活经验，学生对知识的建构存在一定困难。这时，就需要我们教师为学生搭建台阶，降低难度，帮助其完成建构。

笔者在进行教学时，加入了演示实验、学生分组实验、数字化实验等环节，把抽象的物理知识变成形象的物理现象，把枯燥的电学理论变为有趣的电学实验，从而为学生进一步学习铺设台阶。通过多元化的实验手段，既可以激发学生的学习热情，让学生主动参与、积极思考，又能锻炼学生的观察能力和归纳能力，让学生自己发现问题，得出结论，更重要的是让学生亲历科学家的活动，在探究过程中逐步建构起知识的“大厦”。

3 实验呈现方式的多元化

3.1 人教版高中《物理（选修3—2）》第六章《传感器》第2节《传感器的应用》

笔者教授本节内容时，在参考教科书中实物图、原理图、结构图、电路图的基础上，利用生产生活中可以找到的设备和装置进行实验，如应变片、双金属片、感温铁氧体（如图5所示）、光敏电阻等。在讲解一些灵敏元件时借助课件、动画等多媒体手段全方位、立体化展示其工作原理，使知识能生动形象地展示在学生面前。笔者还把一些无法进行学生分组实验、时间较长且操作较复杂的实验录制成微视频，在上课时呈现给学生，让学生通过观看视频来学习传感器的相关实验，从而更加深刻地体会科技的魅力。

3.2 分析与反思

实验呈现方式的多元化指以课件、动画、微视频等形式对物理实验进行呈现，并借助网络进行资源共享。本节内容通过分析电子秤、电熨斗、电饭锅、火灾报警器这四个常见电器的工作原理， 让学生充分认识传感器的作用。许多学生由于缺乏生活经验，对这部分内容很不熟悉。这时就需要教师加以引导，努力让学生体验传感器与现代生活和科技的密切关系。由于所涉及到的元件较多，所以实验的呈现方式也各不相同。多元化的实验呈现方式，不但可以让枯燥的知识变得生动形象，而且能激发学生学习的积极性和主动性，学习效果也会更好。随着教育的不断变革，以微视频为载体的微课将逐步成为高中物理教学的重要组成部分。作为一线教师，假如平时能把一些繁、难的实验录制成微视频并进行网上共享，必将丰富物理教学资源，推动实验教学的发展。

4 实验主体的多元化

4.1 校本课程 、校园科技节

由于国家课程强调统一性和普适性，加上高中阶段文理分科的现实情况，平时的授课难以考虑到学生个体之间的差异，难以适合不同学生的需要。这时，就需要依靠开发校本课程来满足不同学生的需求。笔者针对物理基础好、动手能力强的学生开发了一门校本课程——“高中物理微型实验”。微型物理实验具有体积小、时间省、效果好、易操作、较安全、动手操作机会多、趣味性高、材料易得等特点，更适合学生自主探究和进行开放性实验设计、创造。例如，向学生提出“给你一个圆柱、大头针、刻度尺，测出一张纸的厚度”的课题，然后引导学生进行分析讨论，设计实验方案，最后得出计算表达式。这样通过学生自己的探讨和研究，消除了学生认为用毫米刻度尺测量一张纸的厚度，必须取一百张纸的固定思维模式。

我校科技节上专门开设了水火箭比赛。学生们依据反冲原理，利用生活中的常见物品制作水火箭。比赛时，将水火箭灌入一定数量的水，利用打气筒充入空气到达一定的压力后便能发射。学生们小组合作，奇思妙想，反复试验，制作出形态多样的水火箭，在展示时取得了理想的效果。

4.2 分析与反思

实验主体的多元化指教师、学生、研究性学习小组、科技社团等都可以作为实验的主体，借助物理实验室资源进行相关的物理实验。

高中物理实验校本课程的开发充分考虑到学生才是实验的主体，在课程内容的设置上体现了自主选择性，让学生自由选择感兴趣的课题进行实验探究。由于校本课程的时间灵活，地点就在本校开放实验室，所以能有效地调动学生学习的主动性和积极性，更好地发展自己的兴趣和特长。实验课程的实施也有助于增强学生的实验能力，激发学生科学探索的兴趣，提高学生的科学素养，使学生能够运用所学物理知识和科学探究方法解决实际问题。同时，还可以使学生养成敢于质疑，勇于创新的科学品质。

校园科技节活动则鼓励研究性学习小组、科技小社团等实验主体在业余时间有目的、有计划、有组织地合作完成想做的实验，教师现场进行指导的研究活动。这种做中学的学习方式既可以培养学生独立思考的习惯，又能锻炼学生的动手能力，更重要的是能促进学生在自主选择中多元发展，为今后投身于科学研究奠定基础。

5 结 语

把多元化理论运用到物理实验教学中，是一项创造性的系统工程。本文从多个方面入手，通过对实验取材、实验手段、实验呈现方式、实验主体四要素进行多元化实践和探索，并希望借助笔者的研究，能丰富物理实验教学的形式，充实物理实验教学的内容，从而提升物理实验教学的有效性。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.

（栏目编辑 赵保钢）