刍议物理课堂实验教学策略化实施路径

摘要：物理实验是学习物理的重要途径之一。本文给出四种方法来构建科学合理的教学策略，目的是增强学生实验兴趣、提升实验学习效益、完善课堂有效教学。

关键词：问题；情境；专题；整合

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2015）08-018-002

物理学是一门以实验为基础的自然科学，物理学的众多概念、规律和法则大都是在实验基础上对物理现象的观察、分析和概括后整理得出的，因此，培养和发展学生的物理实验兴趣与学习效益，以物理实验为载体进行科学探究，对于学生学习物理知识，培养和发展学生学习能力有着其独特的功用。

1.拓展多样化实验教学策略

从认知心理学角度认识，多样化实验教学策略能有效地激发学生的探究欲望，如果教师在教学中能有效地进行知识背景的铺垫及问题情景的设置，且课堂实验探究设计能做到“意料之外，情理之中”，同化和顺应学生的“好奇、好懂、好玩、好做”的心理，实验探究教学则有更高层次的升华。其一，教师针对学生生活实际来设计实验研究问题，如在探究“热现象”时，设计相关实验：“为什么肉汤比开水凉得慢？”“为什么水烧开了不会溢出来，而粥烧开了会溢出来？”“为什么俗话说‘开水不响，响水不开’？”“为什么用瓦煲翻热浓粥要提防爆煲？”“为什么刚掀开冷冻啤酒瓶口会冒出雾气？”“舞台上为什么能用干冰来制造‘人间仙境’？”等等。学生在探索这些生活中的物理现象所蕴藏的物理原理时，多样化的实验不仅能感受到物理是与生活如此贴近，而且还提升了自己的科学素养，学会运用物理知识来解决实际问题的能力，增进了对生活现实问题的敏锐洞察力，从而对物理实验本身产生了浓厚的兴趣。

其二，教师针对物理认知来设计实验进行问题探究，如“浮力”的教学，来自生活中的经验往往成为学生思维的障碍，学生常误认为浮力的大小跟物体的质量、体积、密度有关，跟物体浸入液体中的深度、物体是否实心、以及物理各种形状有关等等。教师可针对学生探究问题，进行分类分组讨论。在探究过程中，教师作为教学中“平等的首席”，需关注以下几点：①组员的合理搭配，特别是组长要起到领军人物的作用；②实验前，指导学生要学习实验内容，原理，步骤，注意事项等；③组长是学习与组织核心，指导和督促组员完成实验；④实验过程中可能出现的一些异常情况或有独到见解，教师要及时解答和予以鼓励，同时，教师在分组实验中如果发现学生实验问题及时纠正，能起到组织者和引导者的作用。注意以上内容，能有效地激发和鼓励学生对实验内容本身自主探究与合作学习的本能兴趣。

2.创设探究性情境教学策略

物理课程标准中明确指出，物理实验和科学探究不仅是物理教学中的重要内容和学习方式，而且是物理教学中的教学目标。从科学探究的整个过程来看，在“提出问题、猜想与假设、制定计划、收集证据与实验验证、解释与结论、反思与评价”等过程中，都有学生积极思维的参与，教师教学中创设探究性情境有利于提升学生实验兴趣。如在进行“探究功与速度的变化的关系”教学时，教师可以摒弃以前课本中采用讲授和演绎推理的教学方式，而是先让学生依据自己的已有学习经验，鼓励其进行科学猜想，然后实验探寻。课堂中，学生设计形成五种实验方案：一是利用充电导轨和打点计时器在水平方向进行探究实验，二是运用电火花计时器和重锤在竖直方向进行探究，三是利用橡皮绳和打点计时器在斜面上进行探索，四是直接利用弹性绳做功特点进行探究实验，五是利用多根相同性质弹性绳等距离做功进行探索，爆发出的学习热情令人赞叹。

实验探究过程中学生智慧得以充分展示，同组学生互相帮助以发挥个性长处，而异组学生又要进行有序竞争，讲究团队策略。值得一提的是，实验数据处理环节很是精彩，由于功与速度的变化不呈线性变化，学生应用Excd软件进行曲线拟合，然后进行科学猜想才能得出实验规律。学生受从前探究牛顿第二定律时，加速度与质量不成线性关系的思维启发，运用直觉思维的跳跃性直接构建了功与速度的平方线性关系，尤为可贵。回顾整个探究过程，像科研机构的微型化运作，学生先进行系统的探究，并且对繁杂的实验结果进行分析、筛选，找出系列现象背后蕴含的非线性规律，进而萌生了探索物质世界的方法与策略的兴趣。这样课堂教学精彩的生成是教师事先备课所未料到的，显然，这种探究性的情境设置是唤醒学生实验兴趣的重要途径之一。

3.开展专题实验教学策略

“专题实验设计”就是教师引导学生提出研究问题，然后围绕问题展开实验设计，最后通过实验设计，探索得出结论，使学生在自始至终的学习过程中成为“探索者”和“发现者”，从而激发学生学习物理的心理内驱力。例如从2001年到2011年十年间，全国高考与各省市高考的物理试卷中，以设计性实验的形式考查电阻测量的原理和方法的试题就有40多个，涉及定值电阻、电压表内阻、电流表内阻、电源内阻的测量等情形，不一而足。课堂教学中，教师可引导学生对上述实验进行分类总结，归纳分析，寻找规律。实际上，上述大多数设计性实验题均是在传统的“伏安法测电阻”实验基础上加以创新和演变而成，因此展开“专题实验”进行归类阐释：1.“伏伏”法，利用两块电压表测电阻的一种方法，其创新思维是运用电压表测电流，此方法适用于电流表不能用或没有电流表等情形。设计电路时不仅要考虑电压表的量程，还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。2.“安安”法，是利用两块电流表测电阻的一种方法，其创新思维是运用电流表测电压，此方法适用于电压表不能用或没有电压表等情形。设计电路时除考虑电流表的量程外，还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。3.“加R”法，即“加保护电阻”法。在运用伏安法测电阻时，由于电压表或电流表的量程太小或太大，为了满足安全、精确的原则，加保护电阻的方法就应运而生，设计电路时不仅要考虑电压表和电流表的量程，还要考虑换动变阻器分压与限流的连接方式。由于专题实验都是学生运用积极思维得出的，因而对实验过程心中有数，故学生的参与意识特别强，这样既拓展了学生的思维空间，又升华了物理知识，提升了学生的创造力和学习兴趣。

不仅如此，人民教育出版社新教材中以“说一说”、“演示”、“做一做”、“问题与讨论”等子栏目呈现了教师演示实验、学生课堂实验、学生课外实验、家庭小实验等多种形式，也运用专题教学来拓展学生思维。因此教师可以在此基础上设计实验性专题研究，如“物理趣味实验”、“生活中的物理”等多种以实验专题为特征的研究学习方式，立足于物理实验过程中的强感官刺激和多动手的特质，激发学生产生对物理实验的研究兴趣，挖掘学生的多种学习潜能。

4.信息技术整合实验教学策略

信息技术与学科课程整合是新课程改革的―个亮点。如果在课堂教学中恰当使用视频插件和多媒体教学来整合实验探究教学，它有利于打破时间、空间和课堂条件的限制，使得一些抽象的和不易看到的事物形象的显示出来，能有效弥补传统教学手段的不足。如在进行“共振”教学时，教师先播放著名的“美国塔库马大桥倒塌”视频录像：1940年建于华盛顿州的塔库马大桥集中了当时悬索桥美学设计的所有时尚，美一家公司还在大桥旁树起了“与大桥共永久”的广告。然而就在当年11月7日，建成仅几个月的大桥居然在三、四级微风作用下轰然倒塌。著名空气动力学家冯・卡门调查后得出结论：塔库马大桥破坏是由于涡流风的随机运动引起的强迫振动而导致。视频播放后，教师再出示“等长摆共振仪”实验进行探索，对学生实验兴趣的激发可想而知。

让学生运用信息技术整合实验过程进行自主探究，在促进学习兴趣、增进学习效益方面更为突出。例如观察电能表演示实验，由于电能表上的数据比较小，电能表接入电路后表盘的转动都是在直接演示中，学生是不容易看清楚的。如果运用实物投影，把电能表接入电路后放在实物投影的演示台上，调节放大倍数就可以让所有同学都能看清表盘数据并观察实验现象。再如在电压和电流教学时，学生由于无法直接形象感知，理解起来比较困难，教师如果利用FLASH制作相应课件，将电荷的定向移动形成电流的过程，变成动画模拟情景展现在学生面前，再运用类比思维，以电流模拟水流，以电压模拟水压，学生对此知识点的理解就容易得多。课件展示让学生对从未涉及过的事物有了形象直接感知，为观察这些事物本质特征创造了条件。又如在“单摆”实验中，教师运用“DIS数字物理实验室”相关软件为学生提供单摆的实验装置。学生可通过自主实验，任意改变各种物理参数（如摆长、摆角、摆球质量、振幅等改变），并在摆动过程中即时显示摆球的速度和加速度矢量以及各时刻的瞬时数据形成的图像，实验现象生动直观，学生能很快通过观察与分析，清晰地认识出单摆振动过程中各个物理量的变化，进而总结出单摆周期与哪些因素（如摆球质量）无关，与哪些因素（如摆长、重力加速度）相关，或是有怎样的定量关系（周期公式）。如此种种，不仅把抽象的规律和概念形象化，突出了事物的重点和本质属性，便于学生观察形成表象，也激发出学生对实验本身的探究兴趣，很好地调动了学生实验学习的主观能动性，提高了教学效益。