优化高中物理课堂实验教学方式的实践与反思

优化高中物理课堂实验教学方式的实践与反思
汉沽一中李娜
物理学是一门实验科学。

在物理学中，每个概念的建立，每个定律的发现，都有其坚实的实验基础。

实验在物理学的发展中有着巨大的意义和推动作用，可以说，离开了物理实验，就没有物理学的发展。

一、中学物理实验的重要性
(1)激发学生的学习兴趣
课堂实验具有真实、形象、生动的特点，极易唤起学生的直觉兴趣。

生动有趣的实验现象可以使他们的注意力高度集中；出乎意外的实验现象可以使他们疑惑和好奇；科学合理的解释可以满足他们的求知欲……另一方面，课堂实验虽然操作简单，但仍然是一种人为控制条件的有目的的操作行为，学生在观察的基础上，很自然地会产生自己试做甚至是自己设计实验的愿望，这必将使学生形成更为持久的学习物理的兴趣，并由此转化为热爱科学、勇于探索的意志品质。

(2)完善学生的知识结构
物理学是理论联系实际的科学，实验是物理学中重要的组成部分。

物理课堂实验为学生学习物理提供了符合认识规律的环境，它能够丰富学生的感性认识。

在物理课堂实验中，学生经常可以发现预料之外的现象。

这些预料之外的现象都是有科学原因的，追索这些原因能学到许多书本上没有的知识，使学生对于物理知识的认识得到深化。

更重要的还在于打破学生死记硬背的学习习惯，使学生体验到物理学研究中的多种方法，并培养他们的创造性思维。

(3)培养学生的多种能力
学生对于物理问题感觉到抽象难懂，其主要原因之一是在进行思维活动时，头脑中缺乏表象的支持。

课堂实验往往是针对学习中的难点，精心设计，环环相扣，逐步突破。

学生在参与课堂实验的同时，不仅可以调动各种感觉器官、神经系统和操作器官等接受信息、传输信息、控制动作，达到培养观察、操作等实验技能的目的，还可以将所接收的新信息与大脑中已有的信息相结合，进行更深入的信息加工，从而培养思维能力。

另外，通过把思维的结果表达出来可以培养学生的表达能力，通过与其他同学配合实验可以培养学生的交流合作能力，等等。

二、中学物理实验教学的现状与思考
1、当前高中物理课堂实验教学存在的问题
（1）学生的主体作用被忽视
传统的课堂实验是老师做、学生看。

教师在此过程中扮演着“包办”的角色。

而教学活动的各方面主体——学生却很少参与。

由于学生缺少“参与”意识（或者根本无意识），课堂实验教学往往调动不起学生的学习积极性，发挥不了学生的主体作用，以致于他们的独立操作能力及创造力难以得到充分培养，使课堂实验教学处于一种尴尬的境地。

（2）教师对物理实验重视不够
有相当数量的教师对实验教学在全面提高物理教育质量，实施素质教育的作用缺乏正确的认识。

特别是在片面追求高考升学率的思想影响下，重理论、轻实验，把物理实验仅仅当作为理论教学服务的工具和手段，没有认识到物理实验本身是充满理论的认识过程。

“教师用语言描述代替演示操作、不做或少做演示实验”的现象在中学物理课堂实验教学中还不同程度地存在着。

这种教学误区的出现使学生只是简单地背实验，背理论，脱离了实践，严重影响了学生对课堂实验的态度。

（3）有些实验难以完成或效果不佳
物理学作为以实验为基础的科学，在教学中需要用大量的演示实验来向学生传递知识。

但由于时空、环境的限制，有许多演示实验难以完成或效果不佳。

如：有些实验可见度很小，学生不便观察。

有些实验学生虽然可以观察其实验现象但现象瞬息即逝很难观察其变化过程（如碰撞），还有一些微观、抽象的实验在课堂上根本无法完成（如电子的运动，磁化）。

演示效果不理想使学生对许多物理知识难以理解、难以接受，使教学效果受到影响。

2、我国的基础教育课程改革给物理课堂实验以新的机遇和挑战
在《基础教育课程改革纲要(试行)》中，关于课改目标提出：“改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，……”；关于教学过程又强调“教师在教学过程中应与学生积极互动、共同发展，要处理好传授知识与培养能力的关系，注重培养学生的独立性和自主性，引导学生质疑、调查、探究，在实践中学习，促进学生在教师指导下主动地、富有个性地学习。

”新的课程理念对课堂实验教学提出了更高的要求，除了突出强调教师在课堂实验教学的示范作用之外，还应注重学生的主体参与，加强师生在课堂教学中的多边互动。

新课标要求在高中物理课程实施上要注重自主学习，提倡教学方
式多样化；强调教学中要大力加强物理课堂实验，要求教师必须努力完成新课标中规定的每一个实验(含模型、挂图、录像)，强调教师应因地制宜设计简单实验，并使用身边随手可得的物品进行科学探究活动和各种物理实验，同时鼓励教师将电子计算机等多媒体技术应用在物理实验中。

对现状的思考
从上述新课程标准中所反映出的对课堂实验要求的趋势可以看出，课堂实验得到了前所未有的重视。

我们重新审视物理课堂实验，理应给它一个新的定位—课堂实验不应再被看作是课堂教学中一个附属品或者是学生的可有可无的活动，而应成为培养学生动手能力和探究精神的一个有效手段。

但现行的课堂实验教学现状大部分是不太令人满意的。

课堂实验教学中存在的问题导致的因素是多方面的，有高考指挥棒的问题、教师教学观念问题、学生认识问题、实验教学手段问题、实验教学方式问题等等，学生在实验中所反映出的问题，一定程度上是由于教师在教学中忽略了学生学习知识的自主建构过程，更多采用的是偏重记忆理解、接受式的教学方式，从而导致学生在物理学习中有重结果、轻过程的倾向，轻视科学方法和科学态度的养成。

不可否认传统教学方式在高效学习知识方面的作用，但也应当承认这种方式使学生处于被动的学习状态，在一定程度上禁锢了学生的学习欲望，在很大程度上限制了学生的主观能动性的发挥，调动不起学生的学习积极性，不利于培养学生学会学习，不利于学生的发展。

传统的物理课堂实验教学方式已经不再适应当前高中新课程改革的需要，改革传统的物理课堂实验教学方式，使课堂实验教学充分发挥其在素质教育的特殊作用已成当务之急。

三、在物理课堂教学中实施优化课堂实验教学方式的具体措施
如何在我国现有的条件下发挥物理实验在中学物理教学中的作用，利用课堂实验来激发学生的学习兴趣，启发学生的思考，培养学生的实践精神和创新意识，提高学生的探索能力，需要在教学实践中不断探索、改进与创新。

在物理课堂教学中实施优化课堂实验教学方式的具体措施是：
（1）教师边教边演示与学生边实验边学相结合
传统的课堂实验教学基本上是在课堂上由教师配合讲授的理论内容进行的，教师边做演示实验边分析、推理或者边讲原理边做演示实验，并且把两者有机地结合起来，既穿插进行，又融合在一起。

这样的教学方式主要是由教师做教师讲，实验自始至终都没有学生参与到其中，学生更多的是通过“看”和“听”来了解实验的
结果，被动地将教师讲授的理论与所做的实验现象进行对比和验证，从而认可所学的理论。

这样的教学可以充分发挥教师的主导作用，但是往往难以体现学生在教学过程中的主体地位。

教师可通过演示实验为学生起示范作用，这是变学生观察主体为实验主体、激发学生实验兴趣和更好地培养学生的实验技能和独立研究物理问题能力的有效渠道。

因此在课堂实验教学中要让学生积极参与，在亲身观察体验和操作中，加深理解物理现象和规律，并学习一些实验操作方法，为自己实验奠定基础。

例如：在帮助学生理解如何按照作用效果进行力的分解时，可以设计课堂小实验让学生共同参与操作。

要求同桌的两名同学互相配合进行:甲同学单手叉腰站立，乙同学用双手对甲同学的肘部持续施加一个向下的压力，然后交换角色。

又如讲解“水流星”时，为了让学生弄明白桶在最高点时，桶内的水对桶底的压力是竖直向上的，有必要让他们亲自动手做这个实验，实验可以用细线系一小球来代替小桶，让学生们在竖直面内转动，感觉一下细线对手的作用。

还有像“单摆”、“内能的变化”、“摆的共振”等实验，可以让学生自己动手在课堂上演示给全班看。

学生自己给自己演示不仅完全可能而且获取了更好的效果。

学生参与课堂实验操作加强了课堂上的师生交流互动，给学生提供更多的动手机会，学生不仅学到更为鲜活生动的物理知识能锻炼动手实验的能力，能培养动手实验的意识。

这样的教学方式改变了教师的单纯演示讲授学生单纯观察接受的教学方式。

教师边教边演示与学生边实验边学相结合为学生创造良好的物理环境，扩大师生在课堂内的信息交流，有利于在教师的主导作用下发挥学生的主体作用，能增加学生自己动手、自行操作、自我展示的机会，让学生自我探索、自我发现、真正参与学习、主动探求知识。

（2）变部分教师验证性演示实验为学生探究性实验
验证性实验是指对研究对象有了一定了解，并形成了一定认识或提出了某种假说，为验证这种认识或假说是否正确而进行的一种实验。

它以训练学生的实验技能、验证基本理论原理为主要目标，如注重培养学生的使用和装配仪器、实验操作、实验观察、实验记录、数据处理和计算等技能，因此在实际的教学中，强调操作技能的程序化和规范化。

探究性实验是指在未知结果的情境下，在教师引导和配合下，学生围绕某个问题通过实验设计、实验操作、分析综合、得出结论并对结果进行交流的一种实验形
式。

它以学生获取知识和技能、发展科学探究能力、培养情感体验为教学目标，它不仅关注“正确的实验结果”，更重要的是使学生经历获得实验结果的探究过程，并在这样的过程中受到科学方法的训练，形成科学的态度、情感和价值观。

从上述可知两类实验各有特点，在教学中有着各自不可替代的作用。

如验证性实验有利于在较短的时间内获得更多的知识，强化学生实验技能训练的规范化、程序化等。

应当承认，验证性实验是一种非常重要的科学实验方法，在教学中引入验证性实验，可以使学生了解科学研究的基本方法，认识到科学理论或发现都必须经过验证才能被确认。

并且，学生在完成验证性实验的同时还可体会得到结果的乐趣，加深对知识的理解。

所以，验证性实验的作用是不可忽视的。

在高中阶段，由于受学生掌握的知识和技能的限制，中学物理演示实验大多是验证性的，探究性实验数量相对较少。

对于这部分验证性实验在传统教学中基本上是教师操作，学生基本上不参与实验的操作、更不参与实验的设计，只是按部就班地观察、读数和记录，无须认真观察和思维就能成功，这和真正地解决实际问题的方式有很大差距，不利于培养学生分析和解决实际问题的能力。

可见这样的教学方式没有真正发挥验证性实验的作用，容易造成学生对科学研究方法的简单化、片面性认识。

而探究性实验有利于理解科学过程和培养科学探究所需要的能力、思想方法。

所以，在课堂实验教学中变部分教师验证性演示实验为学生探究性实验是非常有必要的。

例如：把影响金属导体电阻的因素设计成探究型实验，先用类比、迁移的方法引导学生进行猜想，你通过一条道路时受到的阻碍与什么有关呢?由此可见电流通过金属导体时受到的阻碍与哪些因素有关呢?明确好探究方向后，把学生分成四人一组通过讨论得出实验方案、步骤，设计好表格。

学生自己组装好实验器材，按设计好的方案进行实验。

实验完后，把得到的数据填入表格。

学生完全能在实验数据的反复比较分析中找到金属导体的电阻与长度、横截面积、材料的关系。

这样变验证性实验为探究性实验，使学生明确实验目的、原理、相应的思维方法步骤；学会如何控制物理条件，使其能出现实验所需的物理现象；学会在什么条件下测量哪些物理量；选择怎样的测量手段，数据记录表格设计等。

在实验过程中教师指导学生利用相应的感官获得感性的认识，在实验后教师启发学生思考，引导学生分析实验结论、进行误差及其原因分析等。

整个实验过程师生共同积极参与，教师的主导作用与学生的主体地位得到了充分的体现，学生在学习物理的科学方法和科学态度方面得到锻炼，对所学的知识掌握的更扎实牢固。

“牛顿第二定律、电磁感应定律、
研究单摆周期、研究物体下落快慢与重力的关系……”这些教学内容都可以采用这种教学方式进行教学。

变部分教师验证性演示实验为学生探究性实验给学生更多的自主机会和锻炼机会，使学生由以往的被动观察实验变为主动地做实验,最大限度地发挥学生的主观能动性,使学生对实验原理有较高层次的理解，提高学生的实验能力以及分析和解决实际问题的能力。

（3）多媒体技术与演示实验相结合
在进行物理演示实验时力求真实、直观形象，这一点是实物演示实验最具魅力不可替代的优点。

要真正发挥实物演示的作用，就要使呈现出来的物理现象明显易观察，教师做实验演示时应设法尽可能的让学生全都能看清楚，包括看清操作步骤、看清现象及其变化过程。

要做到这一点教师要想方设法增大演示实验的可见度，机械放大、自制可见度大的仪器进行演示都是常用的方法。

仍有一些演示实验即使用以上方法效果仍是不太理想或难以实现。

如有的演示实验现象瞬息即逝很难观察其变化过程；有的演示实验历时太长无法在课堂有限的时间里进行……演示效果不理想使学生对许多物理知识难以理解、难以接受，使教学效果受到影响。

随着计算机技术的迅速发展，多媒体演示形态正在日益成为物理演示实验的一种重要呈现手段。

它具有声像并茂，感染力强，再现迅速，重复性好、快速处理实验数据、能突破时空限制的特点，可以把各种物理现象直观、形象地展示，在创设课堂情境中显示出极大的优越性。

在课堂实验教学中，教师如果能充分地、恰当地加以利用多媒体技术，就能引发学生的兴趣，使学生产生愿意学习的心态和获得成功的需要，真正有效地激发和维持长久的学习动机；学生处于主动学习的状态，就能自觉能动地学习，积极开展创造思维活动，起到充分发挥认知主体的作用。

将多媒体运用到课堂实验教学中去以实现最佳的教学效果，具体做法如下：
①运用多媒体提高演示实验的可见度
在物理教学中，有很多演示实验可见度很小，不便学生观察。

如“条形磁铁周围的磁场”要想使全班学生看清楚，教师必须绕教室一圈轮流让学生观察，这样既费时，效果也不好，运用投影放大，能收到事半功倍的效果。

物理实验中的许多基本仪器、仪表，例如：电流表、电压表、螺旋测微器、游标卡尺的使用和读数，学生在课堂上第一次接触，加上仪器本身小、刻度小，可见度差，给教学造成困难，成为不应有的教学难点。

还有在物理演示实验中教师在讲台上演示，教室后面的学
生往往不容易看清楚。

在演示时采用电子投影仪将实验直接投影到屏幕上，使实验“变小为大”，这样就能够使学生观察清楚，强化感知并避免部分学生离得远看不清的弊病，可见多媒体可以提高演示实验的可见度，增强演示实验效果。

②运用多媒体展现物理过程
有的实验如LC回路的电磁振荡实验虽然通过演示实验可以观察其现象，但无法看到这一现象产生的过程，学生难以理解这一现象产生的原因，难以掌握与之相关物理量（如电场、磁场、电流强度）的变化规律。

像这样的演示实验我们可以将所有实物演示后反映出来的抽象知识，再利用多媒体演示形象地呈现给学生，让学生目睹其微观过程获得感性认识，使学生将抽象的内容具体化，进而加深对实验现象、结论的理解。

波的形成和传播、波的干涉衍射、自感现象、碰撞、磁化、静电感应等演示实验我们都可以采用这种方式突破难点来达到更好的教学效果。

③运用多媒体呈现课堂上无法完成的实物演示实验
有的实验如α粒子散射实验无法在课堂上进行演示实验。

传统课堂教学只是靠挂图、板书以及教师讲授来进行，学生学习缺乏感知，结果使学生难以对这部分知识进行分析理解，为教学设置了难点。

对这样在课堂上无法进行的实验采用多媒体模拟演示，让学生观看无法亲身实验的现象，使学生获得具体明确的感性认识，有利于学生形成鲜明的表象，减少学生因缺乏感性认识而对物理结论难以理解的困难。

这样的实验很多如理想斜面实验、布朗运动、康普顿效应、日食、月食、原子核裂变等我们可以采用这种方式来达到更好的教学效果。

合理运用多媒体可以把复杂抽象的物理过程生动、形象、直观地表现出来，便于学生通过身临其境的直观感受和仔细观察，从中得出正确结论，改变过去那种光靠教师单纯口授，或应用挂图、板书等传统媒体进行“灌”、学生被动接受的教学方式，有效地激发学生的学习兴趣，使学生变成学习的主体。

将多媒体技术与演示实验相结合为师生提供了探究的平台，不仅增加师生间的互动参与，加大课堂容量，在一定程度上也拓宽学生的视野，加深学生对知识的理解，同时也留给学生更充裕的讨论、动手操作时间，从而提高教学效率，利于教学难点的突破、学生主体性的发挥。

与此同时，多媒体教学使课堂教学形式灵活多样，调动学生的非智力因素，为培养创新能力打下扎实的基础。

四、反思
1、优化的物理课堂实验教学重视学生的直接经验，在实验过程中，学生的参
与受到鼓励，学生的需要、动机和兴趣被置于核心地位，教师更多地是帮助学生完善和发展其能力而不是代替学生去观察和思考，这就要求教师要真正转变教学观念，充分调整自己的角色以及学生的关系，尊重学生的想法和主体地位。

在教学活动中教师的主导作用贯穿于课堂实验的设计、实施、反馈、改进的全过程，这就要求教师要有较高的专业素养和教育教学水平。

教师要为学生提供尽可能真实的问题情境，提供各种学习资源，必须有能力处理实验教学学习中出现的各种问题，既要有全面的物理专业知识和相关科技知识，又要具备较高的实验能力和组织管理教学的能力。

2、多媒体技术辅助教学，应以提高教学质量为宗旨，应和教师的教学有机结合。

多媒体教学应该发扬传统教学的精华，切不可在使用多媒体教学时，抛弃优势方面，只是为了赶时髦、摆花架子，顾此失彼。

多媒体教学只是教师授课的教学手段之一，各种手段都具有其各自的特点和独特的功能，在教学中它们是相互补充、取长补短的关系。

因此，在教学中应深入研究教学媒体的基本性质及各种媒体的特殊性质，根据需要选择和有效应用媒体，以获得更好的教学效果。

在高中物理教学中实施优化的课堂实验教学方式，加强了师生在课堂上的交流互动，给学生提供了更多参与实验教学的机会，充分发挥了学生的主体地位，真正促进了学生的自主学习。

在课堂实验教学过程中，学生亲自动手操作实验、探索知识，激发了学生的学习积极性和主动性，锻炼了学生的实验、动手能力，培养了学生良好的实验习惯和科学态度、同时也培养了学生的实践能力和创新能力。

所有这些充分体现了优化的物理课堂实验教学方式是符合新课改的要求的，对促进中学物理课堂实验教学改革，对学生终身学习和终身发展将有着深远的意义。

参考文献：
[1]钟启泉，等.为了中华民族的复兴为了每位学生的发展.上海:华东师范大学出版社
[2]中华人民共和国教育部制订.普通高中物理课程标准(实验).北京:人民教育出版社
[3]王文梅.高中物理实验教学的现状分析与思考.内蒙古教育，2005；12：28
[4]李众文.谈高中物理演示实验教学改革.科技资讯,2007：4:88
优化高中物理课堂实验教学方式的实践与反思
工作单位：汉沽一中
姓名：李娜。