物理實(shí)驗(yàn)論文
實(shí)驗(yàn)，指的是科學(xué)研究的基本方法之一。根據(jù)科學(xué)研究的目的，盡可能地排除外界的影響，突出主要因素并利用一些專門的儀器設(shè)備，而人為地變革、控制或模擬研究對(duì)象，使某一些事物(或過(guò)程)發(fā)生或再現(xiàn)，從而去認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象、自然性質(zhì)、自然規(guī)律。下面，小編為大家分享物理實(shí)驗(yàn)論文，希望對(duì)大家有所幫助!
實(shí)驗(yàn)既是研究物理常識(shí)的重要方法，也是檢驗(yàn)理論假設(shè)的基本途徑。實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚺嘤龑W(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)。[1]然而，現(xiàn)實(shí)中以考試成績(jī)和理論知識(shí)為導(dǎo)向的教學(xué)和評(píng)價(jià)體系嚴(yán)重誤導(dǎo)了教師和學(xué)生，使得物理實(shí)驗(yàn)課流于形式，教學(xué)效果不盡如人意。本文中，筆者總結(jié)多年來(lái)從事高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，論述了目前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問(wèn)題，并針對(duì)高考中物理實(shí)驗(yàn)題的考查類型，提出了實(shí)驗(yàn)課程的改良方法。
一、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀
雖然新的高中物理教學(xué)大綱把利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、創(chuàng)新能力、獨(dú)立思考能力、探索精神提高到了重要地位，但是在應(yīng)試教育的大背景下，高中物理教學(xué)仍然重灌輸、輕啟發(fā)，重理論、輕實(shí)驗(yàn)。具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。
(一)指導(dǎo)思想
由于教育觀念嚴(yán)重固化，實(shí)驗(yàn)課程難以達(dá)到應(yīng)有教學(xué)效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果成了應(yīng)付考試的工具。[2]有些教師為了提高所謂的教學(xué)效率，促使學(xué)生快速把握實(shí)驗(yàn)知識(shí)要點(diǎn)，甚至放棄讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行“講實(shí)驗(yàn)”,讓學(xué)生“背實(shí)驗(yàn)”.有些教師即使讓學(xué)生做了實(shí)驗(yàn)，也沒(méi)能達(dá)到做實(shí)驗(yàn)的目的。在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生只是被動(dòng)接受者，科學(xué)探究能力不受重視。因?yàn)榻處煱阎饕τ迷诹艘?guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能上，根本不關(guān)心所用的實(shí)驗(yàn)方法，以及相關(guān)的其他科學(xué)技能，學(xué)生只掌握了基本的知識(shí)點(diǎn)卻并未學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)的思路與方法，而且大部分實(shí)驗(yàn)是以考試為導(dǎo)向，致使學(xué)生解決創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的能力不足，教學(xué)效果事倍功半。
(二)教學(xué)模式
有些教師僅僅是為了完成教學(xué)任務(wù)才安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)，仍采用填鴨式的教學(xué)方法，學(xué)生模仿教師完成實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有足夠的動(dòng)手時(shí)間與思考空間。教師采用如此的教學(xué)模式，不僅忽視了實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生建構(gòu)知識(shí)、形成技能的重要作用，更忽視了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，最終導(dǎo)致大多數(shù)學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)重結(jié)果輕過(guò)程，既沒(méi)有養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，又沒(méi)有學(xué)會(huì)解決問(wèn)題的科學(xué)方法。
(三)教學(xué)條件
很多學(xué)校的實(shí)驗(yàn)儀器配置存在很多問(wèn)題。比如，儀器配置種類較少，導(dǎo)致分組實(shí)驗(yàn)儀器配置套數(shù)不能滿足分組實(shí)驗(yàn)要求;實(shí)驗(yàn)儀器配置過(guò)程存在缺陷，教學(xué)實(shí)際需求和配備計(jì)劃不銜接;儀器維修不及時(shí)或者儀器閑置;教師開發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的實(shí)驗(yàn)設(shè)備不良。以上問(wèn)題的存在，既有資金缺乏的原因，又有管理疏忽的原因。
二、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的策略
(一)改進(jìn)教學(xué)方法
根據(jù)多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為可以從以下方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改進(jìn)：第一，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)的必要性。教師要求學(xué)生課前學(xué)習(xí)理論知識(shí)，閱讀實(shí)驗(yàn)教材，提出實(shí)驗(yàn)方案。第二，實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，教師不要一步一步地指導(dǎo)。教師可以觀察、巡視全班的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作中存在的共性問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一講解。在試驗(yàn)中鼓勵(lì)學(xué)生開展討論和交流，共同解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的諸如具體操作、數(shù)據(jù)采集、故障排除、誤差分析等問(wèn)題。第三，采用恰當(dāng)?shù)目己朔椒ā＝處熆蓮亩喾矫�、多角度考查學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)，同時(shí)要嚴(yán)格要求學(xué)生的數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，不能為了實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)，更不能只做實(shí)驗(yàn)卻不分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
(二)改善演示實(shí)驗(yàn) 在驗(yàn)證性試驗(yàn)與探究性實(shí)驗(yàn)平衡的前提下，教師可適當(dāng)?shù)匕烟骄績(jī)r(jià)值較高的演示實(shí)驗(yàn)改編為探究性實(shí)驗(yàn)。探究性實(shí)驗(yàn)有助于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、自學(xué)能力及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。如“凸透鏡成像規(guī)律”“牛頓第三定律”“機(jī)械能守恒定律”等，都可以改編成探究性實(shí)驗(yàn)，在探究性試驗(yàn)中可以使學(xué)生體驗(yàn)規(guī)律得出的過(guò)程，加深對(duì)知識(shí)的理解。[3]以“凸透鏡成像規(guī)律”演示實(shí)驗(yàn)為例，教師大都在講臺(tái)上演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在座位上觀察并自行總結(jié)規(guī)律。由于實(shí)驗(yàn)效果不明顯，學(xué)生難以親自觀察到現(xiàn)象，所獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也只是人云亦云。教師可以將此實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，這樣學(xué)生的觀察效果將會(huì)大大改善，學(xué)生自己動(dòng)手調(diào)整透鏡、光屏的距離，直接觀察變化的過(guò)程，學(xué)習(xí)效果較好。
教師可鼓勵(lì)學(xué)生親自參與實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生的知識(shí)探究提供條件，使其掌握定量研究到定性研究的科學(xué)方法。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教師要使課堂合理有序，既要使演示實(shí)驗(yàn)具有趣味性，又要順利完成教學(xué)內(nèi)容。另外，對(duì)于某些不方便改編的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，教師可以采用師生協(xié)同演示的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即教師在示范的同時(shí)由學(xué)生操作，并由學(xué)生自行歸納總結(jié)。
(三)運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段
教師運(yùn)用多媒體虛擬技術(shù)，可將抽象、枯燥的物理概念、復(fù)雜的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程、形態(tài)各異的運(yùn)動(dòng)形式直接展示在學(xué)生面前，引起學(xué)生的興趣和注意，有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的視覺(jué)和聽覺(jué)，幫助知識(shí)的理解與記憶。當(dāng)出現(xiàn)某些實(shí)驗(yàn)需要展示裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，某些實(shí)驗(yàn)反應(yīng)快現(xiàn)象不清楚，某些實(shí)驗(yàn)根本無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室中呈現(xiàn)，某些技術(shù)性實(shí)驗(yàn)難以清楚地表達(dá)技術(shù)要領(lǐng)等問(wèn)題時(shí)，都可以用多媒體虛擬技術(shù)。例如，可以用多媒體來(lái)表達(dá)磁感線、電力線等抽象概念。有人認(rèn)為課堂上利用多媒體雖然簡(jiǎn)單方便、呈現(xiàn)的內(nèi)容多，但收效甚微。
筆者認(rèn)為出現(xiàn)這種情況的主要原因是教學(xué)目的不夠明確，教師應(yīng)該把學(xué)生的興趣點(diǎn)從多媒體多樣的形式上轉(zhuǎn)移到所要表達(dá)的教學(xué)內(nèi)容上來(lái)，使學(xué)生結(jié)合教學(xué)內(nèi)容明確觀察目的，捕捉實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。所以，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中多媒體的合理使用不僅能減輕教師講解的負(fù)擔(dān)，還能帶給學(xué)生不一樣的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，讓學(xué)生帶著目的去學(xué)習(xí)，正確地操作實(shí)驗(yàn)。
(四)強(qiáng)化科研方法的教育
在物理實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行科研方法教育的有效途徑是重新改進(jìn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證課本上的知識(shí)，學(xué)生只是在乎是否得到了和教師、課本一樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這種教學(xué)方法，重結(jié)果而輕內(nèi)容，不利于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。教師要制訂一般的教學(xué)計(jì)劃，更要制訂培育學(xué)生科研究方法的計(jì)劃，有步驟、有規(guī)劃地把科研方法教育滲透到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使學(xué)生得到全面、系統(tǒng)、科學(xué)的訓(xùn)練。
教師要努力創(chuàng)造條件，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的探究性，組織學(xué)生全程參與，從材料準(zhǔn)備、方法設(shè)計(jì)一直到觀察結(jié)果、分析數(shù)據(jù)。同時(shí)，還應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生思考“如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”“為什么要這樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”.[4]在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師也可以改變實(shí)驗(yàn)條件或突出某因素的作用，降低其他因素的影響，訓(xùn)練學(xué)生把握事物的主要矛盾，認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)。在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，教師應(yīng)有意對(duì)重要的數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，如比值歸納法、圖像法、線性類比法等，讓學(xué)生明白通過(guò)實(shí)驗(yàn)到底學(xué)到了什么，到底哪些知識(shí)能在實(shí)際中運(yùn)用。例如，機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)需要把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖像，以直線斜率為重力加速度;在測(cè)量白熾燈功率消耗時(shí)，要有意引導(dǎo)學(xué)生使用圖像法，明白截距的物理意義，通過(guò)曲線外推獲得結(jié)果。
(五)針對(duì)高考物理強(qiáng)化思維訓(xùn)練
物理實(shí)驗(yàn)一直是高考物理考查的重點(diǎn)，目前高考對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾橹饕獋?cè)重以下幾點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)的原理、步驟，儀器的選擇和正確使用，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理。高考加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，利用手邊現(xiàn)有儀器，解決某些新穎、靈活的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題。例如，利用浮力和杠桿原理測(cè)密度，根據(jù)所給器材測(cè)量電流表內(nèi)阻，描繪平行金屬板的等勢(shì)線等。針對(duì)高考對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的考查，筆者認(rèn)為教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上應(yīng)針對(duì)近幾年考查較多的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題，應(yīng)以高中基本物理知識(shí)為依托，有意培養(yǎng)學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思想和方法，創(chuàng)新書本中的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)原理，將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分解、組合、更換代替。
另外，還可以指導(dǎo)學(xué)生利用課本中無(wú)實(shí)驗(yàn)要求的知識(shí)點(diǎn)，自行設(shè)計(jì)或改編實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生將試驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)思維運(yùn)用到新的實(shí)驗(yàn)中的能力。例如，伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)，教師可根據(jù)相關(guān)習(xí)題將測(cè)量方法拓展為“電壓表或電流表加電阻箱測(cè)電阻”“雙電流表或電壓表測(cè)電阻”,啟發(fā)學(xué)生領(lǐng)悟測(cè)量的原理，讓學(xué)生自行連接電路，處理分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
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