1、,浅谈高中物理实验 教学中的创新教育苏州市第一中学 彭兆光 2010-11-26,创新教育的目标是培养学生的创新意识、创新精神和创新能力等综合素质，使学生成为时代发展所需要的创新型人才。高中物理实验教学是培养与训练学生动手操作能力与物理创造性思维能力的重要途径。只有加强实验教学，开放实验室，让学生多动手做实验，才能有利于培养学生创新意识和实践能力；只有教师更新教学观念，促进学生物理实验学习方式发生改变，才能使实验教学走出困境。,实验教学目标是学生实验教学的灵魂。新课改将“知识与技能、过程与方法情感态度与价值观”三方面整合起来，作为各学科课程目标的共同框架，体现了新课程的价值追求，即由以知识为本
2、位转向以发展为本位。充分挖掘物理实验的教育功能，研究制订高中阶段各个物理实验具体的学习目标，使之成为实现知识、能力、态度有机整合的载体，并进一步形成高中物理实验学习的总体目标，为物理实验教学指明方向。,一、吃透新课改精神，改变实验教学目标，培养学生的创新意识,通过实验培养和训练学生的实验技能和实验方法，改变学生的思维方式。应让学生明白实验“做什么”、“怎样做”、“为什么这样做”、“还能怎么做”，强调学生的参与（思维和行动、体验和理解）。同时，学生实验操作过程的合理、规范、协调、熟练程度，要通过学生不断地反馈调节才能得心应手。教师的示范点拨，要精到、简明、娴熟。,通过实验让学生在实验中学会像科学
3、家那样地思维，自己构想实验方法，控制实验条件，排除干扰因素，在实验中测量数据，获取信息，交流信息，处理信息，在信息中寻找和发现规律。从物理现象的观察和物理实验的研究分析中归纳出结论，是高中学生学习科学归纳思维方法的有效途径。,通过实验帮助学生学习和探索物理规律。教师要尽可能为学生提供参与“完整的科学探究过程”的机会，让学生根据已有的背景知识和可靠的物理事实，通过推理和想像来提出问题，并形成假设或提出某种猜测，然后设计实验探究方案，选择仪器、设备、工具来搜集证据，并通过分析数据来验证假设或修正假设，最后形成实验探究结果。实践表明，学生在实验探究中将会得到极大的满足。,通过实验促进学生物理概念、规
4、律的理解、复习和应用。现实生活中的许多实际问题，学生很有兴趣，但已超越物理学科学习的具体情境。设想以实际的问题为载体、以学生的实验探究为特征，引导学生把已经掌握的知识、技能迁移到现实生活中，解决真实的问题，发展学生的实践能力和应用能力。,二、精心创设实验教学环节，培养学生的创新能力,精心创设实验教学环节，首先需要教师进行创新设计，包括教具设计，实验层次的安排，问题的设置及解决的办法等。这种创新设计的目的，是要让学生充分动脑，动手、动口，发挥学生的学习主体作用，从而有利于学生创造性思维的激发。同时，这种创新设计对学生也是一种很好的示范，对学生创新能力的培养将起到潜移默化的作用。,物理学是一门实验
5、科学，演示实验是课堂教学的重要方法，是培养学生实验能力和激发学习兴趣的重要手段。因此，教师不仅要做演示实验，而且要重视演示实验的技巧和效果。,1、精心创设教学环节，提高演示实验的技巧和效果,一些实验，按教材要求只需做一次，但如果将实验分解成多次做，通过强化，其实验效果会明显增强。,（1）将一次实验“分解”为多次“强化”实验,例如，做分子有引力的演示实验时，按教材要求：把两块纯净的铅块压紧，两块铅就连成一块，在下面吊一个重物也不能把它们拉开。若将“一个重物“分解成50克和100克的钩码各三、四个。演示时，先将两块纯净的铅压在一起吊在铁架台的铁夹上。再一个一个地加挂50克的钩码，50克的钩码挂完后
6、再加挂100克的钩码。并在每次加挂钩码时都说：“再试加一个”以增强悬念。这样学生的注意随着钩码个数的增加而集中，兴趣也随钩码拉力的增加而高涨，从而对分子有引力留下终身难忘的印象。,老师做实验时，学生都喜欢看，但“外行看热闹，内行看门道”。因此，老师要及时引导学生看“门道”。为了使学生更容易看清“门道，可在这个实验的前面演示解剖出的几个“铺垫”实验。,（2）将一个实验“解剖”为多个“铺垫”实验,例如，演示压缩气体做功气体内能增加的实验。可在此实验前增加解剖出的两个实验：,将打气筒的出气嘴敞开，手握把手将气筒的活塞压下几次与次数相同，再叫学生用手摸气筒，并且与实验比较后分析原因。学生自然会得出：实
7、验气筒温度升高的主要原因是压缩气体做功。最后再出示压缩气体点火的装置，叫学生先预测实验的结果和现象后再演示。通过前面两个“垫底”实验，学生对“压缩气体点火”才会在惊喜之中，“知其所以然（燃）”。,用打气筒对足球打气压下活塞几次，打气后叫学生用手摸打气筒，发现气筒的温度升高了。这时问学生：“气筒温度升高的主要原因是什么？”学生几乎是异口同声：“摩擦！”。老师此时不必否定学生的答案，而是引导学生再做下面的实验：,又如，研究弹性碰撞时可先演示解剖出的两个实验： 让两个等质量的泥球（湿）作对心完全非弹性碰撞。 让两个等质量的泥球（干）作对心碰撞。随后演示两个等质量的钢球作对心碰撞。这样，随着“节目“越
8、来越精彩，学生也越来越激动兴奋，老师再因势利导，学生则主动地去探讨弹性碰撞，其效果是不言而喻的。,一套实验装置可以演示一种现象。但学生容易片面地认为：用一套装置只能演示出一种现象，或者某种现象的演示只能用这套装置。为了“纠偏” 可将一个实验“拓宽”为多个实验。,（3）将一个实验“拓宽”为多个“纠偏”实验,例如，在演示断电自感现象后，为了避免学生得出：只要断电时，灯都会瞬间变亮的结论，可在“断电自感演示器“上拓宽演示：线圈电阻比灯的电阻大时的断电自感现象；线圈电阻跟灯的电阻相等时的断电自感现象；线圈电阻比灯的电阻小时的断电自感现象。 从而得出，只有线圈电阻比灯的电阻小得多时，才有明显的灯瞬间变亮
9、的断电自感现象。当老师对其加以说明后，学生才“眼服心服“并进而知道不用通电自感装置演示断电自感现象的原因。,又如，在演示带电体吸引轻小物体时，为了避免学生片面地认为：带电体只能吸引轻小物体；带电体吸引物体时物体不吸引带电体等。可增加以下演示实验：,将未带电的塑料棒（其他棒也可以）支其中点成水平，用玻璃棒的带电端靠近塑料棒的端点，可见玻璃棒吸引塑料棒转动，得出带电体仍可吸引重大物体。,将带电的玻璃棒支其中点成水平，可用未带电的塑料棒吸引转动，得出电吸引力的作用是相互的。,在上面中，用身边的黑板刷代替塑料棒，用粉笔、教鞭甚至用手指等代替塑料棒时都能吸引带电的玻璃棒转动。这样，学生兴趣盎然，效果很好
10、。,实验时为了使实验的本质充分的展示在学生面前，可以将一个实验不断的“加强”，犹如抽丝剥茧，使之不断地接近物理“本质”，让学生真正理解其本质所在。,（4）将一个实验“加强”为多个“正本”实验,例如变压器原理一节中关于 的教学内容设计如下：把示教变压器的副线圈取下，用一根一米多长的多芯绝缘导线与小灯泡组成闭合回路，把它套在闭合铁芯上，发现小灯泡不亮；不断增加绕在铁芯上线圈的匝数，小灯泡逐渐亮起来。学生亲眼看到了变压器的绕制，既增加对匝数比的感性认识，又对“匝数比的变化会引起电压比的变化”这一因果关系有了本质的认识，这样，自然地把科学性和思想性融为一体。,又如将废弃的金属温度计里面的双金属片固定在
11、木棒上，利用它可以做日光灯启辉器原理的演示，如果用火烧双金属片，发现随着温度的升高，双金属片的弯曲程度发生了变化，移走火源后，随着温度的降低，双金属片又慢慢地恢复回来。把双金属片的一端联入电路，另一端与接有小灯泡的电路相连，可以看到电路并没有接通；用火烧双金属片，电路接通小灯泡发光，移走火源后，随着金属片温度的慢慢降低，电路再次断开，小灯泡熄灭。这样我们就用双金属片演示了日光灯中启辉器的工作原理。,对于学生的分组实验，我们在帮助学生掌握原理的基础上，允许学生用不同的器材，不同的实验步骤都进行一下实验，也许这样会造成一些“混乱”，学生得到的实验数据也许有的不够准确，但只要学生在追求既定目标的过程
12、中，有全局的观点，懂得取舍，在不同情况下善于分析、综合，这样的实验有效地培养了学生的创新精神和独立思考的品质。,2、精心准备器材，采用不同方法提高分组实验的有效性,例如：在做“伏安法测电源电动势和内阻”的实验时，课本上要求同时利用伏特表和安培表的测量值来算出电源的电动势和内阻，能不能只用一个电流表或一个电压表来测量呢？如果能，还需要哪些辅助器材？怎样测量？请说出你设计的方案，画出电路图，并实际操作，分析比较这几种实验结果有何异同？为什么？,又如：高一年级学生开展“落体运动加速度的研究”。要求学生二人一组，运用频闪照相研究钢球下落的加速度。学生必须完成以下任务：方案设计（直接测什么?如何测？）；
13、装置调试；标尺制作；实地拍摄；照片分析；实验报告。教师提供的帮助：方案设计提示；频闪技术指导；参与讨论，提供器材，进行质疑，点拨思维。学生在实验活动中扮演的是主角，以实践者、研究者的身份积极参与，主动性得到充分的发挥，教师的作用是对学生实验的困难提供必要的指导和帮助。,又如：高中学生研究单摆及其规律之后，教材提供了测重力加速度的方案。然而许多物理场景，如运动学中的自由落体、竖直上抛，动力学中的超重、失重现象，斜面上的匀变速运动等都涉及到重力加速度。所以，当教师提出“能否自行设计测定重力加速度的其他方案?”时，立刻激发了学生的发散思维。同学们提出了多种方案，并走进实验室，通过实验活动去体验真实，
14、检验设计方案的合理性，分析测量结果的可靠性，而不是仅仅停留在理论的假设上。,物理课外实验活动是物理常规实验教学的必要补充，在目前的实验教学中还没有受到应有的重视和进行落实。教师应依照教育规律，通过对课外实验的内容、要求，选择合理的教学策略，使学生获得更多开放的、生动的、民主的、创造性的生活情境体验，提高学生的科学素质。,三、精选课外实验活动共同探究，促进学生创新能力的发展,指导研究性学习小组作研究课题，让学生从身边的自己熟悉的事情开始研究。例如：自行车上的力学知识。学习过程中习惯用手指转笔，这其中的力学原理有哪些？足球、乒乓球的弧线球的产生原理。家用电器的人性化设计等。学生在这些活动中能学到在
15、课堂上不能够体验的知识。,1、组织的研究性学习小组进行课题研究,又如：在学过力后，指导学生写小论文：如果没有摩擦力，世界会是什么样？在讲库仑定律时，启发学生将库仑定律与万有引力定律进行比较，发现两者在形式上有着惊人的相似，且都是距离平方反比规律，但是两者为何如此相似，它们之间到底有何联系至今仍是物理学界的一个谜，鼓励大家敢于猜想，勇于探索，使创新意识和实践能力得到培养。,2、要鼓励家庭小实验,家庭中的许多常用物品都可以用来做小实验。例如, 可乐瓶具有透明、绝缘性能好、比较牢固、易加工等特点，可用它来做很多的小实验：“完全失重现象”“水流星表演”等利用玩具手枪测量子弹射出时的速度，利用电视机的荧
16、光屏做静电实验。利用废旧材料制作测电笔、指南针等。,又如在学“超重和失重”时，指导学生自己设计一个失重实验装置并观察失重现象，有些学生找了一个用过的易拉罐，在靠近底部的侧面打一个洞，用手指按住洞口，在里面装上水，移开手指，水就从洞中喷射而出；如果放开手，让易拉罐自由落下，在下落过程中，水将不再从洞中射出甚至有些同学还搜集了有关宇航员在太空中处于超重和失重状态生活的资料 在实验教学中，教师精心创设实验，鼓励学生用自己的头脑思考问题，勇于探索，不断创新。,3、探究改进实验,有些实验按教科书上做了以后不一定能得到很好的效果， 针对这类实验，组织学生课外进行实验探究，提出改进方案，培养学生敢于打破课本
17、知识的禁锢，积极探索的创新意识，提高思维的灵活性与批判性。,例如在向心力新课的教学中，我们可以用简单有趣的小游戏来引入课题，游戏的材料是生活中的玻璃杯和乒乓球，用玻璃杯将乒乓球倒扣在桌面上，在不借助其它工具仅用一只手且保证杯口始终朝下的条件下，如何将乒乓球移入托盘中，游戏成功的关键在于：玻璃杯的杯口要小，与内部直径的差别要大，转动过程中操作要快。也可以让学生分析向心力的来源，甚至我们还可以做随着杯子移动速度慢慢变慢，乒乓球下落，也可以让学生进一步进行观察，这是一个非常好的实验素材。,又如我们用生活中的锉刀来演示自感现象，将电源正极与锉刀的一端相连，负极连接铜多芯导线，导线的一端在锉刀上来回移动
18、，相当于快速地通断电，可以看到微弱的电火花，如果加快导线在锉刀上移动的速度，我们可以看到更强的电火花，这说明电流变化越快，自感电动势越大，下面我们用一根红色的导线绕在铁锉刀上，相当于增加了铁芯上线圈的匝数，同时将一根蓝色的导线直接接在电源负极，将两根导线同速在锉刀上移动，这时我们可以看到，红色的导线头产生的电火花更强，这说明，匝数越多产生的自感电动势越大。,组织科技节，鼓励学生参与小制作、小发明。尽管有一些并不是首创，但是通过这些活动可以让学生的动手能力增强，同时思维能力和解决实际问题的能力也增强了。如：利用可乐瓶制作“水火箭”，利用凸透镜制作天文望远镜、利用电动机制作小电扇等。通过体验小制作
19、、小发明时间上、设计上、操作上的高要求和制作成功的喜悦，可促使学生形成良好的意志品质和严谨的科学态度，提高实验操作、实验设计和实验创新能力。,4、提倡科技小制作、小发明,著名物理学家麦克斯韦早有精辟的论述：“一项实验使用的材料越简单，学生越熟悉，就越想彻底地获得所验证的结果，这种实验的教育价值往往与仪器复杂程度成反比”。,科学素养无法像知识那样直接“教”给学生。通过这些丰富多彩的实验活动，使学生产生关注周围世界，探索其中奥秘的欲望，体会到科学精神和人文精神的和谐统一。在高中物理实验教学过程中，教师一定要改变传统的教育模式，改进教学方法，巧妙设计演示实验，精心创设探究实验，鼓励学生采用多种实验方法，积极开展课外实验，把培养学生的创新意识和实践能力放在首位，激发学生探究未知世界的志趣。,谢 谢！,
