浅谈高中物理教学中创新实验的设计与实践

摘 要：在高中物理实验教学中，教师要创造创新的实验氛围，让学生对創新实验感兴趣；注重“演示实验”的作用，要根据实际情况进行演示实验的设计和实践；要让学生多参与，锻炼动手能力，从而在实验中引导学生不断探索，提高课堂教学质量。

关键词：高中物理；实验教学；创新实验

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 收稿日期：2018-07-18

作者简介：何国泉（1980—），男，江苏如皋人，江苏省如皋中学政教处副主任，一级教师，研究方向：物理教育。

实验是物理学科的基石，当前执行的课标中也大大提高了实验在物理学习中的地位。创新实验是高中物理知识的基本理论与创新实践能力的一种结合，它不仅能让学生从中明白高中物理实验的基本操作要求和物理的自然规律，更能让学生通过高中物理创新实验提高自己的动手操作能力和物理创新意识。当前高中物理教学中的物理实验远远没有达到我们预期的教学要求，它对学生学习物理实验的兴趣的激发以及物理教学质量的提高都没有起到预期的效果。因此创新实验的设计与实践在高中物理教学中的应用是我们应该提高的一个方面。

一、创新实验的功能认识

1. 演示实验

演示实验即教师作为主要的操作者进行示范表演的一种实验。这类实验可以将需要进行研究的物理方面的现象直观地展示给学生，进而对学生的观察思考进行引导，再配合课堂讨论或讲授等一些方式，促使学生去认识规律以及建立概念。

演示实验为学生提供一些问题的感性、直观认识。这样的演示实验设计有利于学生认识规律与建立概念，并就物理规律进一步加深理解。教师可以利用演示实验对物理的过程以及现象进行展示，促使学生的感性知识更加丰富，对物理表象有更加鲜明的认识，进而使得认知冲突可以被更有效地激发，保证学生正确地建立概念，并为学生认识规律奠定一个良好的基础。

教师要利用演示实验去引出课题，从而激起学生进行探究的欲望，同时也需要注重做到首尾呼应。由于创新实验有着生动、形象、真实的优点，进而可以吸引学生的注意力，唤起学生的兴趣，在导入新课的时候，教师就可以选择会让学生意外、新奇和有趣的一些演示类实验，建造一个轻松、愉悦的物理学习环境，激起学生求知的欲望。

演示实验可以促进思维的训练、引发思维的冲突。思维的冲突就是教师经过精心设计后得到的实验现象和正确的规律之间出现矛盾的状况。解决这样一个问题能够对学生的理性思维进行优化，将学生的视野拓宽，提高学生的认知水平。

演示实验对教师而言要求更高了，教师需要在示范实验的技能、步骤以及方法的过程中，充分展示认真严肃的作风与尊重事实的态度，进而潜移默化地影响学生。

2. 分组实验

在课堂的教学当中对分组实验进行设计，就是在教师指导之下学生亲自去观察测量、动手操作、得出结论、得到资料与数据，同时分析、交流以及评估实验的过程。这类实验是学生对物理知识进行学习以及应用、对科学方法进行学习的一个重要环节，也有利于对学生进行科研方面的启蒙教育。进行分组实验主要有以下三种方式：一是徒手去分组的小实验，这种方式不需要其他的一些实验材料，基本上通过双手去做实验，优点是适应性强、突破了材料的限制以及亲近感较强；二是自组器具或物件，对分组的小实验进行巧妙的设计，在进行实验的设计时，需要力求操作方便、器材简单、全员参与以及现象明显；三是设计具有较强探究性和趣味性的分组的大实验，这种方式的主要作用是可以使学生经历提出问题、猜想假设、设计实验、实施实验、分析评估以及交流总结这样的探究过程。

二、创新实验的设计与实践的教学探讨

1. 创造创新的实验氛围，提高学生的兴趣

在高中物理教学中，教师在设计创新实验时要站在学生的角度，充分为学生的学习能力和动手能力考虑，要合理安排实验的难易顺序，让学生不对物理创新实验产生畏难情绪，从而让学生乐于接受创新实验在高中物理教学中的应用。高中物理教学中融入创新实验也是为了更好地激发学生的创新思维和创造意识，让学生提高动手实践能力和探究学习能力，而这些都是传统的物理教学模式所达不到的教学效果。以往的高中物理教学大都是教师通过口述把一些物理常识和常见的物理现象传达给学生，在这个过程中学生只是物理实验中的局外人。所以，教师应该让学生参与教学的过程，增加课堂趣味性，从而提高学生对物理这门学科的兴趣，提高学生对物理创新实验的兴趣，一步步引导学生在实验中找寻物理答案。

比如，在学习“摩擦力”这一章节时，教师直接进行物理理论知识的灌输并不是一个好的方法。课堂上教师可以先列举生活中常见的摩擦现象，然后指出拧矿泉水瓶盖这一具有代表性的实验内容。教师可以准备两瓶相同的未开封的矿泉水，一瓶涂上油，一瓶不做任何处理，然后在班级里选两个力量相差悬殊的学生，最好是一个男学生一个女学生，让男学生拧那瓶瓶盖上涂了油的矿泉水瓶，让女学生拧那瓶正常的矿泉水瓶，这时力气较小的女生会很轻易地拧开矿泉水瓶，而力气较大的男生却怎么也拧不开矿泉水瓶。这种明显不符合我们日常认知的现象就会让学生们产生强烈的好奇心。接着再让女生去拧男生那瓶涂了油的矿泉水瓶，就会发现女生也拧不开了，男生却能很轻易地拧开女生的那瓶正常的矿泉水。教师这时就可以引导学生思考：是这一会儿的时间让男女生的力量发生变化了吗？很明显，并不是的。那是什么原因呢？最后教师可以用抹布擦去矿泉水瓶盖上的油，再让男女学生分别来拧这瓶矿泉水，结果两人都能很轻易地拧开。教师再让两个参与者分别说一下自己在拧两瓶矿泉水时有什么不同的感受，是否是这种不同造成了这种匪夷所思的现象呢？这时学生们就会思考：为什么老师擦了一下瓶盖就会有这种变化，是什么导致了这种奇妙的变化呢？带着这种问题，学生学习物理知识的动力就会增加，当有了这种问题意识以后，学生也就会积极寻求答案，积极参与这种物理创新实验。在学生们差不多根据预习得出一个大致结论之后，教师根据未能解决的问题，激发学生探索的兴趣，使其在实验中理解、探索摩擦力的概念、产生以及影响因素等相关知识，肯定会达到事半功倍的教学效果。

2. 注重演示实验的作用，要根据实际情况进行演示实验的设计和实践

对于一些简单的创新实验，物理教师可以直接让学生自己进行实验操作，但是对于实验操作技巧要求较高的物理实验，物理教师就可以先进行演示实验，帮助学生更好地理解实验内容和操作要求。

演示实验的主导操作者就是教师，教师的主要任务就是给学生的物理实验操作做一个良好的示范，要把研究对象剖析开来，完整地让学生观察到实验现象，并在操作过程中引导学生对所看到的实验现象进行深入的观察与思考，在演示实验的过程中也可以穿插着讲课和互动讨论，在演示实验的最后，教师可以对整个实验做一个实质性的总结，帮助学生对这一节的内容做一个分析概括。而且教师的演示实验可以让学生加深对物理现象的理解和思考。

比如在学习“压缩气体点火”这一内容时，学生自己一开始就动手做这个实验是有很大难度的，不仅理解不了实验原理，而且实验操作难度大、危险性高，所以教师就可以对此进行一个规范的演示实验。首先，教师还是要遵循由易入难的原则，即先选择与之相关的简单实验进行操作和引入。教师可以从给气球打气这一实验出发，先准备几个未使用的气球和一支打气筒，用打气筒给气球打气，来回压缩打气筒的活塞，使气球膨胀，并记下打气筒运动次数。接着教师可以选择一两名学生来触摸这个刚刚使用过的打气筒，让他们说出自己的感受，他们会明显感觉到打气筒发热，针对这一现象，教师可以组织学生们进行分组讨论，寻找出使用过的打气筒会散发热量的原理。这时学生有可能就会发生分歧，有的认为是摩擦生热，而有的则会认为是压缩气体做功。这时教师不必给出明确的结论，可以继续进行这个实验的下半部分。教师可以敞开打气筒的出气嘴，直接利用把手推动打气杆，使打气筒运动的次数与给气球打气时的次数相同，再让同一位学生触摸打气筒，观察打气筒是否仍会发热。当学生发现这两种实验结果不同的时候，通過分析讨论和教师引导，就会排除摩擦生热这一认识。这样会让学生对摩擦生热和压缩气体做功进行一个整体对比，加深学生对压缩气体做功的认识。在完成这一系列的相对简单的实验后，教师就可以再进行更加复杂的实验，即对压缩气体点火装置进行演示操作。在前一个实验的基础上，学生对压缩气体生火这一现象就会变得容易接受和容易理解。这时候，教师就可以对本次实验的主要内容和基础物理理论知识进行进一步的分析总结，也可以让学生们课下思考生活中压缩空气生火的事例，激发他们的实验兴趣和学习兴趣。

3. 让学生多参与，多做探索性实验，提高他们的动手能力

创新实验是高中物理教学过程中的一个辅助工具，它的主要目的还是为学生的学习服务，让学生在获得丰富的物理知识的同时，也能提高自己的实践能力和动手操作能力。所以，对于大部分创新实验，教师还是应该让学生独立完成，让他们深入其中，体会物理实验带来的神奇感受。

进行实验的前提便是教师设计实验，设计实验的目标是要让学生对实验包含的物理知识做到熟悉掌握，因此教师要对实验原理有准确的分析，要对实验现象有明确的解释，还要对实验中可能存在的误差做出合理的推算，要明白从哪个特点入手才能使创新实验更加有条理、有逻辑。

例如，在学习“自由落体运动”这一物理现象时，教师就可以鼓励学生自己动手设计一个具有可行性的创新实验。首先，学生应说明自己设计这个实验的原理和需要用到的道具，然后列举出可能出现的实验现象，以及各种实验现象所代表的物理结论，最后再分析该实验可能存在的误差。学生可以准备两张完全相同的纸张进行废纸下落实验，一张平铺，不做任何改变，一张揉成一个纸团，让它们从同一高度做初速度为零的自由落体运动，会发现实验现象一直是纸团先落地，这也说明纸团的下落速度大于纸张的下落速度。然后学生再对这一现象利用自由落体运动的相关知识进行分析解释，看看是什么因素造成了这种现象。既然物体下落速度与质量无关，那它又与什么有关呢？然后教师就可以引导学生一步步得出空气阻力影响物体自由下落速度这一结论。

三、结语

高中物理创新实验是符合学生发展的一种有效实验教学方式，它既能让学生在探索中掌握、巩固相关的物理知识，也能培养学生的创新意识和思维，锻炼学生的动手能力，是我们应该大力提倡的。在高中物理创新实验教学中，教师要注意结合高中生的心理发展水平，科学地设计实验内容，教学中要善于创设创新的实验氛围，并通过演示实验和学生自主实验增加学生对物理学习的兴趣，在实验中引导学生不断探索，提高课堂教学质量。

参考文献：

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