加强高中物理实验教学的几点建议

加强高中物理实验教学的几点建议

──从近几年高考实验试题谈起

广东省潮州市金山中学张祥勇

摘要：本文针对目前高中物理实验教学的现状，根据理科综合考试的发展趋势和素质教育的要求，结合自身教学实践，提出加强高中物理实验教学的几点建议。

关键词：物理实验教学；高考；实验基本功；设计和完成实验的能力

杨振宁是一位理论物理学家，但他对物理实验和实验教学非常重视，曾给《物理通报》写了一则题词：“物理学是以实验为本的科学”，这一精辟论述表达了物理学界的共同见解。近年来，杨振宁在对国内物理教育做了大量考察后指出，中国的物理教学有一个倾向，即使人觉得物理就是逻辑。他认为物理学不单是国内大学中“四大力学”这样的骨干，还应是有血有肉的，还应和实验、现象、实际联系在一起。在物理学的发展过程中，实验起过重要作用，现在正在起着、将来必定也起着重要的作用，这一点对于物理学家大概是没有争论的。但是在目前高中物理教学中，我们感到，物理实验仍未得到充分的重视，物理实验教学还有待进一步加强，当然其中有多方面的原因。本文针对近几年高考物理实验试题和高中物理实验教学现状的进行分析，提出自己的加强高中物理实验教学的对策和建议，与同行教师一起研究探讨。

一、对近几年全国高考物理实验试题（广东卷）的分析

高考物理在考查知识的同时，注重考查能力，通过考查知识及其运用来鉴别考生能力的高低，并把对能力的考察放在首要位置。目前，高考物理科要考查的能力主要包括以下五种能力：理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力、实验能力。考试大纲对实验能力做了明确的要求：“能独立地完成知识内容表中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，对结论进行分析和评价；能发现问题、提出问题，并制定解决方案；能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验。”这个要求近几年没有怎么改变。

从我们广东省的高考情况来看，每年基本都有两道实验题。2005至2007年，全国高考物理试题（广东卷）中实验题20分，占试卷总分（150分）的13．3%；2008、2009年实验题24分，占试卷总分（150分）的16%；2010年广东理综试卷中物理实验题18分，占物理部分总分（100分）的18%，这个分值和所占比例跟其他省市的相当接近。可见连续多年高考物理实验的题型基本稳定，所占比重逐渐上升。综观这几份试题，我认为还具有以下3个基本特点：

1．实验基本技能几乎每年必考。例如“读数”的考查几率相当高，2007年、2009年考了螺旋测微器的读数。

2．不排除考查教材中基本的学生实验。一般来说，电学实验就是考仪器选择、连线、误差分析；力学实验考打点计时器就一定考速度、加速度的测量。例如2007年、2010年考了“研究匀变速直线运动”，用打点计时器来研究物体的运动，通过分析纸带求速度、加速度等物理量。

3．通过学生实验的延伸与拓展，突出了对学生的设计和完成实验能力的考查。例如2008年考了“利用直流恒流电源和电压表探究一种热敏电阻的温度特性”，2009年考了“利用电流表和电阻箱探究一种金属丝的电阻率”，2010年考了“利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻”。这类题目具有很好的区分度，能把不同层次的考生区分开来。

可以说物理实验的重要性通过高考试题得到较好的体现，学生的创新思维与实验能力通过高考实验设计也能得到很好的考查。再对照其他省市的高考试题，也能够看到这些特点，这也是我们的进行实验教学的一个方向。

二、目前高中物理实验教学的一些情况

这两年我在高三级担任物理科教学工作，每次测试结果出来后，学生在实验题的完成情况都是我分析的重点。下面列举了学生经常出错的4种情况，从中就能够看出一些问题：

（1）对“有效数字”相关的运算或估算,答对率很低。有的同学是把“保留两位有效数字”理解为“小数后两位”，而运算部分则往往出现单位的换算、数量级的运算错误等。

（2）没能掌握好螺旋测微器、游标卡尺、毫米刻度尺等测量工具的使用方法。有的学生对测量工具的结构原理不了解,给出莫名其妙的读数。大部分学生的主要问题是分不清楚测量数据估读到哪一位。像螺旋测微器的读数，经常出现了“0．21mm”、“1．10mm”等读数。

（3）未能很好掌握电流表、电压表、滑动变阻器等实验仪器的使用方法,表现出来就是实验的连线和读数出错率很高。例如考查连接实物图的时候，经常就有学生把线连接到滑动变阻器的滑片上。

（4）与纸带有关的测量问题,这类题目从高一开始就做实验，并经常讲和练，但学生仍然经常出错。例如在“利用纸带求加速度”的实验题中，学生答题时用“计算各段加速度求平均值”代替“逐差法”，或只计算一段，反映出学生不理解“逐差法”的作用。

很多次测试的结果都表明，高三学生的实验能力是个弱项，实验的基本技能依然掌握不到位，设计和完成实验的能力更亟待提高，对普通学生来说设计型的实验题“满脸杀气”、“望而生畏”。

出现这种情况，我认为主要原因是：

目前实验教学中还普遍存在着教学方法简单化、实验过程形式化、实验结果唯一化的现象，学生的物理思维、实验方法、探究能力得不到预期的培养，从而导致学生实验设计能力普遍较弱。

另外，大部分省市采用“小综合”或“大综合”模式之后，导致物理教学课时变少，实验课时被压缩。由于物理教学课时的限制，有些教师放弃了某些课堂演示实验，甚至一些必须由探究实验得出结论的新课，也被简单的“说过去”；有些教师认为“做好一个实验不如讲好一个实验”，变物理实验课为师生“纸上谈兵”课。

教师在教学中对实验这样的处理，会在学生中造成相同的认知，直接导致学生重理论、轻实验、轻探究，学生以“背实验”代替“做实验”，其实验技能必然得不到提高。

君不见，由于实验题在高考中的重要地位，很多学生把物理考纲列出来的11个实验的实验目的、原理、步骤、注意事项、数据分析处理等等内容一遍遍复习、死记硬背，花在上面的精力不少，但效果却不明显。

三、物理实验教学的备考建议

针对目前学生实验能力的掌握情况和高考的改革趋势，我提出以下的建议：

1．重视实验基本功的训练，培养学生实验基本操作能力

物理实验基本功是指实验的基本理论、基本方法和基本技能。实验基本功的训练主要是在高一阶段，教师要充分重视课本的每一个演示实验和分组实验，中学物理教学大纲要求的分组实验一定要做。

一方面，教师要注重演示实验的规范性。物理演示实验本身就是技能的展示，具有很强的示范性，教师演示时的一举一动会成为学生独立操作时的依据。教师做课堂演示实验前应先多次演练，力求操作演示规范、熟练、完整，确保课堂上效果明显，一次成功，使学生信服。对较复杂的实验，还可利用多媒体的仿真实验作为辅助，逐步展示真实实验的动态过程。

另一方面，在做分组实验之前，教师要求学生必须对本次实验原理、所用实验器材、实验步骤能清楚了解（当然学生能够自己设计出来的更好），要求每个学生都动手参与到实验操作中，并如实记录实验的原始数据，等等。这些分组实验对于训练学生的实验基本功、规范学生的基本实验操作具有重要作用

例如通过“研究匀变速直线运动”这个分组实验，训练了打点计时器的使用方法，知道了两种打点计时器的工作原理和主要结构，学会了通过打出的纸带判断物体的运动状态，以及如何求解速度、加速度，会用有效数字表达直接测量的结果。学生拿自己辛苦劳动之后得到几条纸带来分析小车的运动，能更形象具体的理解物理规律，极大的提高了学生学习物理的信心和兴趣。