新课标形势下高中物理实验教学探讨.doc

新课标形势下高中物理实验教学探讨
罗田县骆驼坳中学 徐世鹏
物理学是一门以实验为基础的自然科学，实验教学一直是物理学科的特点，是物理课堂教学的重要方式和基础。物理实验的教学对学生形成物理概念，建立物理定律，培养观察能力、动手能力和提高科学素养有着重要的、不可替代的作用。新课程的实施，为我们带来了新的理念、新的要求，实验教学的相关内容也发生了较大的变化，面对新《课程标准》的新理念和高要求，作为物理教师要在思想上要高度重视实验教学，从方式方法上改革实验教学，从评价的角度强化实验教学，按照新课程性质的要求，通过实验教学，使学生掌握基本的实验知识和技能，体验科学探究的过程，了解科学研究的方法，增强创新的意识和实践能力，发展探索自然、理解自然的兴趣与热情，形成交流与合作的良好习惯，养成科学求是的态度，进一步提高学生的科学素养。下面就高中新课程实施几年来的实验教学谈几点看法。
一、明确《课程标准》对实验教学的要求
普通高中《物理课程标准》（以下简称课程标准）对实验的要求与原《物理教学大纲》有所不同，原大纲中对学生分组实验、演示实验都有明确的要求，教师可以按照要求组织教学，同时各分组实验都有明确的实验目的、实验原理、实验器材及器材及使用说明、实验步骤等，但现课程标准中则没有，甚至对那些为分组实验、那些为演示实验都没有明确的说明，只是内容标准中以“通过实验认识”、“经历某某实验的研究过程”、“通过实验研究”、“通过实验认识”等的语言对可进行实验的地方进行说明，至于是做分组还是演示都有教师根据实际情况确定，至于实验器材、原理的确定也有教师和学生共同确定，这是新课程标准与大纲的最大区别，给了教师更大的决策空间，同时也给教师提出了更高的要求，这恰体现了新课程标准的时代性、选择性。同时在每一模块的活动建议中，提出了让学生参与、体验实验活动的具体要求，其中包括学生利用所学的知识探究、制作、体验、定性研究相关的内容，这为学生的动手动脑、应用所学的知识、教师与学生的交流提供了参与的平台。
为了强化实验教学，课程标准在附录1设置了物理实验专题，对实验要求作了详细的说明，要求从经历实验探究的过程、实验方案的自我设计、实验误差分析研究、方案与结果的评估交流等方面培养学生的能力。专题列出了可供选择的14个实验示例，学校和教师可自行开发实验项目，但必须从中至少完成8个。对于实验能力的要求，课程标准中提出了6点要求：一是通过典型实例，认识实验在物理学发展中的重要地位和作用。了解可重复性和控制性是物理实验的基本要求。二是通过实验认识测量的意义；理解系统误差与偶然误差、绝对误差与相对误差，以及有效数字的概念；会用有效数字表达测量结果；知道精度和准确度的区别；能对实验误差进行分析。三是初步具有发现问题、提出实验研究课题的能力；能根据实验目的，设计并讨论实验方案，确定科学、合理的实验步骤。四是能根据实验要求合理选择并安装实验器材，正确进行实验操作。对较复杂或没有使用过的仪器，能读懂仪器说明书，并按照说明书正确使用该仪器。具备用已有的知识和设备能否完成实验的判断能力。能排除实验中出现的一般故障。五是能正确观察和如实记录实验现象和数据，养成实事求是的科学精神。会用正确的方法处理实验数据，得出实验结论。六是在实验过程中能与他人合作交流。能对实验方案和实验结果进行评估和反思，具有对结果进行质疑、改进实验方案的意识。能够用科学语言，正确的写出实验报告。由此可见实验示例和新课程标准对实验的要求均比与考试大纲的要求要高了，如误差的分析、仪器的使用、课题的确立、方案的设计数据的处理等都比大纲要求高了；分组实验的要求要按照科学探究的步骤进行，让学生经历完整的科学探究的过程，每个实验课题要4-5课时完成。
针对课程标准对实验教学的要求，建议学校要在现有课时的基础上，将实验示例中的至少8个实验安排到科学探究、社会实践活动、研究性学习等课中完成，在每模块教学中再进一步增加演示实验、分组实验，分组实验至少要完成考试大纲中必须考查的相关实验。
二、认识实验教学内容的教育功能，强化学生实验探究能力的培养
所谓物理实验，就是根据确立的实验课题及猜想（实验的目的），运用一定的仪器、设备，创造或控制特定的条件，确定实验的原理，设计实验的方案，排除偶然、次要的因素的干扰，使某一主要的物理现象发生或重演，获得科学事实，从而进一步检验、发展物理理论。其对学生学习掌握探究自然规律、研究自然科学的方法，形成科学求实的态度，提高科学的素养是很好的教育平台，但不同的实验内容对学生能力的培养有着不相同的功能，如高中物理实验的中的技能训练型实验、测定性实验、验证性实验、探究性实验等，在教学中的要求和功能则不同，教学中应从实验的内在价值出发，有所侧重的培养学生六种能力（课程标准实验专题的能力要求），为此，在实验教学中要走出每一个实验都必须按照科学探究的七过程进行的误区，科学有效的确定实验教学的目标。
技能训练型实验主要是训练学生掌握基本物理仪器调整、使用方法及其注意的事项，主要突出使用仪器的规范化训练，使学生正确的应用仪器进行测量、观察和读数。培养学生学会看仪器说明书并学会使用仪器的能力。
测定性实验主要用来测量某些物理量或物理常数。测定性物理实验总是根据一定的物理原理进行测量，因此，组织该类物理实验，关键的问题是使学生明确实验所依据的原理或基本公式，确定待测量和相关量之间的关系，以及如何进行测量。
验证性实验是在学习物理规律之后进行的，其目的是通过实验验证物理规律的正确性，加深对物理知识的理解和训练实验技能。它要求学生必须正确的理解所验证的物理规律的内容和使用条件、明确实验的目的和方法。由于实验中不可避免的会出现误差，因此，必须向学生说明误差的允许范围，在误差的范围之内，实验的结果就可以认为与物理规律相符合，不能要求实验的结果和理论结果完全一致。
探究性实验是在学习物理规律之前进行的，也可以称为探索性实验，其目的是让学生通过对实验现象的观察，分析、归纳、总结出物理规律，或按照提出问题、猜想假设、设计实验方案、进行实验与收集证据、分析论证、评估、交流与合作的步骤探究物理规律，使学生体验科学探究的过程，感悟物理规律的形成过程，掌握探究自然规律的思想方法。
制作和装配性实验是为了巩固和应用所学的知识，提高理论联系实际的能力，训练学生的实际操作技能、技巧。
建议教学过程中尽量根据环境条件，为学生尽量多的创设分组实验，让学生在实验的过程中提高能力、学习知识，要避免“重知识、轻方法；重讲授、轻活动；重结论、轻过程；重机械训练、轻实质体验”的“媒体实验”、“程式化实验”“试题实验”的现象的发生。演示实验，也要尽量让学生参与，由学生自己完成实验、观察实验，归纳总结，感悟体验过程、理解获取知识、锻炼提升能力（教学中教师指导学生让学生自主完成）。
三、调整物理实验教学的学习方式，适应课程改革的新要求
物理实验教学中，学习方式应该多样化。单一、被动的实验会使学生感到枯燥、乏味，必须增强实验的趣味性、问题性、探索性和应用性。要让学生成为实验学习的主人，教师成为学生实验的组织者和合作者，而不是权威的讲授者和单一示范者，要关注学生亲身的感悟与体验。各种学习形式举例如下：
自主活动式：通过学生自觉地参与实验活动，确定实验目标，制定实验方案，选择实验方法，监控实验过程，评价实验结果，从而完成实验任务。如“落体运动加速度的研究”实验，学生可二人一组，运用频闪照相研究钢球下落的加速度。学生必须完成的任务：方案设计；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。
实验设计方式：实验设计是高中物理实验学习能力的较高要求，是对学生操作技能和思维品质的综合检测，是有效的实验学习方式之一。其特点是情景新、方法活，具有开放性，要求学生对实验的原理有透彻的理解，对实验器材有所取舍和组合，能根据设计的要求和条件，进行分析和判断，制定实验的方案，通过实验全过程和具体步骤的实施，得出有关的结论并做出必要的说明。如研究单摆及其规律之后，提出如何测重力加速度的课题，要求学生自行设计测定重力加速度的方案。学生可根据学过的物理场景，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确立实验方案，并走进实验室，通过实验活动去体验真实，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。
课题作业式：适当布置类似于课题研究的“课题作业”，让学生经历一个收集信息、处理信息和得出结论的过程，在过程中学习一些探索的方法，对改善学生学习方式具有重要作用。如选用传感器制作控制电路；用变阻器设计几种不同的控制电路，并说明其原理及特点等。建议教师在教学过程中创设不同的学习环境，留有充足的时间，让学生主动设计实验方案，独立完成实验，通过体验和感悟，掌握方法，提升能力，提高素养。