提高农村高中物理实验教学有效性的探索

邹祥华

物理是一门以观察和实验为基础的学科，物理概念、规律及公式都是在大量的观察、实验的基础上，运用逻辑思维的方法，集中一些事物本质的共同特征、加以概括而形成的。因此实验教学在物理教学中发挥着极其重要的作用。

一、农村高中物理实验教学现状

物理教师大都能够认识到物理实验教学在物理教学中的重要性，但因農村学校本身的一些特点，导致高中物理实验教学现状不容乐观，主要表现为：1.受客观条件的制约，大多数农村高中物理实验器材、设施相对缺乏；2.物理课时紧张，实验教学会占用不少课时，影响教学进度，不少教师认为把时间花在习题上效果可能会更好；3.受高考“指挥棒”影响，将实验习题化，变演示实验、学生分组实验为教师讲解实验，学生背实验，而非做实验；4.实验教学需要占用教师大量的时间和精力，导致教师不愿钻研实验教学方法，从而影响物理实验的正常开展。

二、研析实验，课前精心准备

教师课前准备的质量会直接影响实验教学的效果，要提高实验教学的有效性，应做到以下两点。

1. 教师自制教具及改进实验。课前，教师要认真研究、分析实验，并寻找实验室中现有的、与实验相关的器材，如果没有，教师可以自制相关教具。对于课本中一些测量次数较多的，可测可不测的，有更好测量方法的物理量，我们完全可以简化实验步骤和器材。如在高二物理“变压器”的教学中，由于学校实验室仅剩下一个非常破旧且无法正常使用的教学用变压器，只能拿去教室让学生了解其构造，所以我改装了从黑白电视机上拆下的一个变压器作实验器材。在教学“变压器”时，先跟学生详细介绍相关器材及接线方法：变压器原线圈接额定电压为220V的小夜灯，副线圈一端接在一节干电池的负极，另一端暂时不接。之后将副线圈另一端的导线不断地接触干电池的正极又不断地拿开。学生看到的现象是：一节1.5V的干电池竟然点亮了额定电压为220V的小夜灯（灯是不停闪烁的）。这时学生心中有了疑问：这是什么原理，老师没介绍的器材是什么？这就顺其自然地引出了变压器的概念，在我讲完其相关变压原理后，学生又接着提问，他们的学习积极性非常高，这比用实验室的变压器来演示的效果还要好。

2. 利用信息技术手段提高学生实验预习的效率。在做分组实验前，教师一般会要求学生先通过预习了解实验原理、器材、步骤、数据处理及注意事项等，但农村高中生基础薄弱，自我预习的效率不高。进入实验室后，在教师讲解实验相关原理时，他们的注意力早已被实验器材装置所吸引，这导致实验没有达到预期效果，甚至会发生损坏实验器材等现象。针对这种情况，教师可以在课前利用信息技术手段帮助学生提高预习的效率，如结合学生实际，利用录制的微课、制作的课件、下载的实验视频等帮助学生预习。如在高一物理“探究小车速度随时间变化的规律”的分组实验中，我事先录制了两节微课，其中第一节微课内容包括实验原理、实验器材、实验步骤、数据处理及注意事项；第二节微课是关于实验操作及数据处理过程的示范。我要求学生先自行预习教材，然后我把微课发到班级微信群，要求他们在实验开始之前必须先看第一节微课，在实验室操作过程中遇到问题时可以看第二节微课，当然也可以直接请教老师。从这次现场实验来看，效果还是比较明显的，因为在实验过程中遇到问题而胆子又不大的学生会带着问题看第二节微课，第一遍不懂，再重看，直到看懂为止。

三、研读学生，课中引导创新

要提高实验教学的有效性，教师在研读学生，创新实验方法，掌握学生知识和能力的特点，再结合各个具体实验的特点，确定实验方案等细节。

1. 教师应引导学生正确理解实验。很多实验教学，尤其是农村高中的实验教学，一般都是教师在讲台上演示一遍，或者学生进实验室按课本操作一遍，实验教学就大功告成了。但是，实验过后学到了什么，是否弄懂实验原理，为什么要这样选实验器材，哪些物理量是一定要测量的，哪些物理量是可以不用测量的，是否可以用别的方案取代教材中的方案，实验注意事项为什么要这样，数据该怎么处理，误差该如何分析，这些问题很多学生都回答不出来，实验教学的有效性就可想而知了。如在高一物理“验证机械能守恒定律”的实验教学中，对于实验原理及器材的选取，我经常对学生说：“给你一个任务，如验证机械能守恒定律，再给你一把实验室钥匙，中学物理常用的实验器材实验室里面都有，要求你最后把实验结果带回来，你该怎么做？”既然要验证机械能守恒定律，那么就得创设具体物理情景，在什么情况下机械能守恒？只有在重力或弹力做功的情况下。哪些实例满足只有重力或弹力做功？最简单的实例就是自由落体运动。我引导学生想象某个物体从起始点下落到某一点的情景，如果机械能守恒的话，物体重力势能的减小量就会等于动能的增加量，这就需要测量物体从起始点到该点的竖直高度和物体经过该点的瞬时速度了。竖直高度可以用刻度尺测量，瞬时速度可以用打点计时器测量，做自由落体运动的物体可选常用的钩码，把纸带与钩码用夹子连接，打点计时器用铁架台固定，而重力势能减小量及动能增加量的式子里面都含有钩码质量的因子，所以钩码的质量可以不用测量。通过这样的引导，学生对实验原理及实验器材选取的理解水到渠成。我想，如果实验教学能这样引导学生，给他们一把实验室钥匙，让他们带着问题去操作实验，那么他们也许会带回满意的结果。

2. 教师应注重创新实验方法。教师认真研析实验，在课本提供的实验方案的基础上寻找新的、更简单的方案，或者寻找更精密的仪器设备，更高效的数据处理方式（如计算机软件等）。如果教师能够设计出比课本还有效的方案，那么教师也不用操心学生的学习兴趣问题了。如在高一物理“探究功与速度变化的关系”实验教学中，需要测量小车在橡皮筋拉力做功结束后获得的速度，常用的方法是使用打点计时器测量，但我改用“运动传感器”来辅助，这样就可以通过计算机直接显示小车运动的速度，还能在几秒内自动绘出小车运动的功与速度的图像。在高一物理“向心力”教学中有一个“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”演示实验，按照课本的方案，这个实验需要测量钢球的质量、钢球做匀速圆周运动的半径、钢球做匀速圆周运动转n圈所用的时间及钢球做匀速圆周运动时球心到悬点的竖直高度等物理量。通过改进实验方法，我运用激光笔巧妙地解决了钢球做匀速圆周运动时球心到悬点距离难以测量的问题，并且经过推理将需要测量的物理量减少至两个。创新实验方法，能提高实验教学的有效性。

四、研判理念，课后延伸拓展

要提高实验教学的有效性，不仅在于课前准备和课中引导，还在于课后延伸拓展。实驗教学在课后的延伸拓展，可以促进整个实验教学效率的提高。

1. 教师应加强引导学生课后进行小实验、小制作。教材里面会安排一些小实验、小制作，如《自由落体运动》有做一做“看看你反应的快慢”；《向心力》有做一做“感受向心力”；《电容器的电容》有做一做“用传感器观察电容器的放电过程”和《探究感应电流的产生条件》有做一做“摇绳能发电吗”等，这些小实验和小制作有利于提高学生的动手能力。我们要充分利用好这一资源，鼓励学生自己独立完成，特别鼓励学生用身边的废弃物做实验，对空矿泉水瓶、废纸、废旧电器等进行废物利用，使物理更贴近生活，激发学生学习物理的兴趣。在高二物理“反冲运动 火箭”的教学中，我引导学生试着制作一些水火箭，学生通过查阅资料、请教老师等制作了很多有创意的作品，并于周五下午放学后在学校操场集中“展示演练”。当学生看到自己的作品成功发射时，脸上都充满了喜悦，该演练得到全校师生的一致好评，最后我把这些小制作放到实验室供师生参观、借鉴使用。

2. 教师应创造更多的机会让学生接触使用实验器材。无论是演示实验还是分组实验，实验完成后教师都会及时将实验器材归还实验室，学生基本上只能接触一次。长此以往，学生对实验的印象不深，难以真正掌握实验的原理，更谈不上改进实验、创新实验了。为此，教师应该转变理念，尽可能多地创造机会让学生接触实验器材，或者将实验器材带进教室让学生接触。学校可以在配备指导老师的情况下定期开放实验室，或者把一至两套实验器材放在教室的固定位置上，在相应章节教学内容结束后，及时更新，这样学生操作实验就变得方便多了，有疑问的时候就可以通过实验来解决。在高二物理“电学实验”教学期间，每个实验教学结束后，我都留一套实验器材在教室图书角的书柜里，供学生操作使用。特别是教学完游标卡尺、螺旋测微器和多用电表的读数及操作时，我会在每个班上各留三套器材，每个小组一套，让学生利用课余时间来练习读数和操作使用。效果超出预期，学生在考试中有关“三表三尺”的读数及操作考点的得分率很高。

总之，如何使物理实验教学更好地发挥其培养学生动手动脑能力，提高物理教学有效性的作用，是每个物理教师必须思考的重要问题。教师应积极提高物理实验教学的有效性，让学生通过实验来体验物理知识的形成过程，感受物理定律的发现过程，探索和经历物理问题的解决过程。

责任编辑 罗 峰