浅谈高中物理实验设计

【摘要】物理实验是获得感性材料、探索物理规律、认识物理世界的基本手段，也是检验物理理论的标准之一。本文在论述了物理实验的重要性和高中物理实验现状的基础上，提出教师对高中物理实验的理解，进而论述了高中物理实验应包含的程序，文章最后给出了作者的思考和得到的启发。

【关键词】物理实验 实验设计 实践能力

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）6-0215-02

一、引言

物理学是一门实验科学；物理学来自于生产、生活和科学实验，所以观察和实验是学习和研究物理最基本的方法。在物理学产生和发展的过程中，物理实验自始至终占有极其重要的地位，发挥了巨大作用；物理实验是获得感性材料、探索物理规律、认识物理世界的基本手段，也是检验物理理论的标准之一。

二、物理实验的重要性

在教学中，通过物理实验可以培养学生的观察思维能力、动手操作能力、分析解决问题的能力和创造能力；更能培养学生实事求是的科学态度、良好的学习习惯和浓厚的学习兴趣。特别是在强调素质教育的今天，让广大学生在学校教育的过程中体验到实验和发现的快乐，使学生学会运用注意力、观察力、记忆力、想象力和思维能力来学习，具有主体意识和批判精神，独立思考，能利用终身教育提供的各种机遇获取知识，是我国教育改革与发展必上的一课。

物理实验综合能力是在物理实验教育过程中能够使学生逐步形成的一般能力，是通过一系列物理实验的研究过程，逐步形成的个性心理特征。在物理实验问题解决过程中表现出的"方法、程序、思维、步骤"等确定的模式反映了这种心理特征。在物理实验综合能力的诸多构成因素中，主要是实验设计能力、实验操作能力、实验观察能力、实验数据收集及处理能力等。在物理实验课中开展研究式教学的必要性和重大意义。

不同的物理实验设计对激发学生学习物理的兴趣、促进学生形成科学的价值观和实事求是的科学态度、激发学生潜能、提高学生的实践能力等都会产生不同的作用。

三、高中物理实验教学的现状

2003年3月，教育部颁发的《高中物理课程标准（征求意见稿）》，特别强调物理实验教学是基础教育课程结构中的一个重要组成部分，是学生认识世界的一种重要活动，是进行科学研究的基础，对培养高质量创新人才，提高全体学生的科学素质，促进学生的全面发展具有独特的地位和作用。

然而，由于长期受应试教育等多种因素的影响，"重理论、轻实验"、"重结果、轻过程"等现象在高中物理教学中还较为普遍的存在，致使实验课流于形式，无法将实验和理论紧密结合起来。我国高中物理实验教学仍是一个薄弱环节，理论与实验相脱离，同新课程标准的要求还存在着很大的差距。

四、对高中物理实验的理解

1、对物理实验教学的含义理解。即：在教师的引导下，学生运用学过的物理知识，针对研究的实验课题提出假设，设计实验方案，验证假设，归纳出物理规律或抽象物理概念，从而获取知识，发展能力的一种教学方法。

2、对物理实验教学的特点提出自己的理解：

（1）学生围绕科学性问题展开实验探究活动；

（2）学生在物理实验中获取可以帮助他们解释和评价科学性问题的证据；

（3）学生根据物理实验获得的事实证据形成解释，对实验问题做出回答；

（4）学生根据其他解释对自己的解释进行评价；

（5）学生交流和论证他们所提出的解释。

在物理实验课中具有上述基本特征的教学过程有助于学生对科学概念和方法形成更明晰、更深刻的认识。实验教学不是绝对的，只要尽量使学生投入到自己发现问题或深化问题的活动中、适应特定的学习目标要求的教学过程，即使在这五个特征上有所变化，也仍然为研究式教学。学生在学习过程中的自主程度应根据学生的特点来把握。

五、设计物理实验应包含的程序

根据学生的特点和物理实验研究教学理论，设计实验研究的教学操作程序：

1、准备实验阶段：教师编写实验导学。内容包含：

（1）实验的题目；

（2）明确提出实验的目的；

（3）给学生课前自学研究以引导。

实验导学在实验课前两、三天发给学生。学生在实验课前认真阅读实验导学，明确探索性实验的目标任务，结合自身情况复习相关知识（脱离课本具体实验知识），并积极思考。为课上的小组实验做准备。

2、初步实验阶段：

（1）教师引入课题，激发学生兴趣、求知欲；

（2）学生自愿2至3人组成实验小组，对器材管理、资料记录、汇报等分工；

（3）各组员交流讨论，教师引导总结，寻找实验关键；

（4）小组确定各自实验方案。

3、深入实验阶段；

（1）小组成员根据待研究问题，进行实验设计。包括：实验原理、器材、步骤、注意事项等；

（2）各组介绍实验设计，教师和学生一起提问、讨论，指出优缺点；

（3）各组调整或改进实验方案，进行实验，记录数据。

4、终结实验阶段：

（1）学生尝试用各种方法在数据中总结结论；

（2）各组简单介绍各小组的数据处理方法，说明研究结果；

（3）教师帮助引导学生找出最优数据处理方式，得出正确实验结论；

（4）教师从知识学习角度和研究方法角度对整个过程作总结。

5、完善实验阶段：

（1）讨论。主要是针对课上遗留的个别问题，学生之间、师生之间共同讨论；

（2）再实验。通过开放实验室，鼓励学生对实验内容进一步研究和拓宽。

在实际的实验教学研究中，可根据学生的特点和具体的实验教材要求，进行探究教学设计的灵活把握。最后，对教学研究结果进行分讨论，初步得出一些结论：物理实验教学法可有效促进学生对物理基础知识的理解和掌握；能有效提高学生的物理实验综合能力；能增强学生的物理学习兴趣。

六、结语

通过对高中物理实验设计的探索与研究，笔者也得到了很大的启发：

1、物理实验研究教学法的实施相当复杂，涉及因素众多。探究式教学的途径及其组织形式还有待于我们在实践中进一步摸索。但高中物理实验探究式教学无论如何实施，都必须以现代科学理论和实践为基础，以学生主体性的充分发挥为条件，以学生的主动探究为主要手段。

2、在探究教学的实施中教师不可或缺。但在实施实验探究式教学中，教师的指导作用的发挥很难把握到最好的度。这无疑是对当今教师的最大、最难的挑战之一。所以，在教学中比较注重教师的引导和帮助，设计的实验探究教学强调尽量符合学生的实际，学生的自主程度体现渐进的过程，以最大限度地发挥出学生的探究水平。

参考文献：

[1]安忠、刘炳升主编：《中学物理实验教学研究》，北京，高等教育出版社，1985.

[2]周中权：《物理实验教学法》，江西师范大学物理教育研究室，1985.

[3]冯容士：《一物多用的物理小实验》，上海，上海科技教育出版社，1989.