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盐 城 师 范 学 院 毕 业 论 文 （设 计）浅谈中学物理实验教学的改革与创新物理学（本科函授05级）专业 丁益民摘 要：作者主要针对中学物理实验教学的改革和创新提出自己的几点看法和建议。首先，作者指出随着2001年义务教育新课程标准的改革，中学物理实验教学的重要作用得到重视，并分析了具体的改革方向。其具体的改革措施：1、改革了实验的数量；2、改革了实验教学方法。其次，作者作为教者，对具体的中学实验教学中，如何把握改革方向，进行创新的物理教学实践提出了几点建议：更新实验教学思维；实验教学方法进行创新；实验教学评价进行创新。最后，本文作者强调了一般物理实验教学中，所忽略的实验后的反思，强调了反思对于开发学生创造性思维的作用，并指出了反思的具体内容：反思实验原理、实验方法、实验现象、实验规律、实验异同点、实验注意事项等。关键词： 实验 改革 创新 实践 反思 总结引言：在二十一世纪，一场世界性教育浪潮正在兴起。为了提高民族素质，我国的教育事业也跨上改革和发展的伟大征途。2001年，教育部颁布了义务教育各阶段各门学科的课程标准。根据这一指导思想而编写的苏科版的物理实验教科书在原有知识体系的基础上，对物理实验教学进行了改革，更加重视学生手脑并用的实验活动，更加重视学生认识能力的提高和创造才能的萌芽。如何清晰的看到中学物理实验教学的改革方向；如何在实验教学中发展学生主体性，激活学生的创造思维，培养他们的创新能力，这是中学物理教学中非常值得探讨的课题。下面就这些问题谈一些粗浅的认识。正文：一、中学物理实验教学的改革1、实验数量的改革下表所列的是我国解放以来，旧教材中初中物理教学大纲中演示实验数和学生实验数，及其占总课时百分率的情况。教学大纲出版年份演示实验数（个）占课时百分率（%）学生实验数（个）占课时百分率（%）1957未作规定19117195610757159819631175719931978127662613519821126822134义务教育1287819116表中数据表明，40多年来，我国初中物理实验设置的基本情况是：实验总数在122至153个之间，义务教育大纲为147个，有教学演示的课占总课时的比例在57%到78%之间，学生操作的实验 课时占总课时的百分率只徘徊于11%左右，这是远低于一些发达国家和发达地区的。而新的苏科版的物理实验教科书，每章每节都以物理实验即探究活动导入课题、进行研究得出结论。每堂课都有学生的动手实验，实验真正成为物理教学的重点，几乎每一个物理问题都由学生自己用实验的方法进行研究，不但实验的数量充足，而且真正体现以学生为主体的教学指导思想。2、实验教学方法的改革旧教材中的实验教学分为几种常见类型：演示实验、学生边学边实验、学生分组实验、小实验与小制作等。实验一般是验证已知结论或直接给出实验目的，并没有完全放手让学生发现问题、解决问题。而在新教材中，实验教学方法进行了改革，力求引导学生以科学家进行科学研究的方式去做科学。强调探究过程，突出探究方法，着眼于学生最基本的科学素质的提高，有计划地、逐步地将观察、分类、交流、测量、预测、推断，以及识别与控制变量、形成与验证假设、数据解释、设计实验、建立模型等基本探究方法，渗透到有关探究活动之中。改革后，虽然并不是所有的探究实验都遵循相同的步骤和顺序，但其基本模式大体如下：发现并提出问题敢于并善于提出问题是创新型人才的一种可贵的品质。同样，发现问题和提出问题也是进行科学探究的前提，探究是从提出一个科学问题开始的，而科学问题是指能够通过收集证据而回答的问题。猜想和假设假设是根据日常观察和以往的知识对经验结果的预测。假设必须能够被检验，严格的假说应该采用“如果，那么”的句式。这样的假设其实就是对要进行的实验的一个粗略概括。制定计划与设计实验设计一个实验来检验假设，在计划中应该写明详细的实验步骤，以及在实验中要进行哪些观察和测量。而“控制变量法”是设计实验的常见和重要方法之一，科学探究的重点是去改变一些因素，继而量度这个改变对其他方面的影响。进行实验与收集证据通过观察收集数据时，首先要有明确的观察目标，知道如何进行观察，要改变哪些因素，哪些因素保持不变，要量度什么和如何搜集、记录数据。除了收集预定关注的信息外，探究者还应善于捕捉意外的信息。历史上的许多发现，如伽伐尼电等，都是由于科学家的敏锐目光捕捉到了意外信息而得到的。实验中得到的观察和测量结果称为数据。实验数据并不等于实验结论，实验数据是客观事实的反映，实验结论是在数据的基础上进行科学分析的结果。分析与论证在对实验数据进行加工和处理的基础上，注意发现其中是否存在什么规律或趋势。如果能把数据整理成表格或者图表，常常能更清楚地看出它们的规律，初步判断它与假设之间的关系，以及它们是否支持你的假说，是否需要收集更多的数据。得出结论结论就是对实验研究发现的总结。在下结论的时候，要确定收集的数据是否支持原先的假说。得出结论常需要借助比较、分类、图表、归纳、概括等方法。通常需要重复好几次实验，才能得出最后的结论。评估要注意对探究活动的过程进行反思，对探究过程和探究结果的可靠性进行评价，并提出有关注意事项和具体的改进建议。二、创新教育在物理实验教学中的实践创新是事物发展过程中量的积累，是量变过程。同时创新又是创造，是事物的突变，是一个全新事物和方法，是事物发展过程中的质变。物理的实验教学能够很好的体现这一质变过程。我们下面就在初中物理实验教学中来探索创新教育的具体实施。1、更新实验教学的思路创新不是凭空的胡编乱造，而是通过对客观事物的观察、分析、总结，在客观事实的基础上来得到前人没有得到的结果结论，或者是用前人的正确结论创建新的领域。如果把创新等同于建造空中楼阁，那是对创新的一个歪曲，是非常容易误入唯心主义的泥潭的。物理就是以实验为基础的学科，也就是物理的定义、定理、规律、定律都建立在大量的实验和实践活动中，那么我们所说的实验也就不仅仅局限于现行初中物理教科书中所安排的实验。我们的实验教学可以在课上，也可以在课下；可以使用实验室所配备的器材，也可以自备自制教具，甚至可以使用我们日常生活中的现有物品，经常用学生身边的物品做实验，如用铅笔和小刀做压强实验，用雪碧瓶做液体压强与深度关系的实验，用汽水瓶做大气压实验用眼药瓶做物体的浮沉实验，用水和玻璃做光的色散实验等，这些器材学生更熟悉，更有利于使学生明白物理就在身边，物理与生活联系非常紧密。而且通过这些课本上没有出现的器材启发学生的创新能力：大家一起来想一想，还可以用什么来说明我们要知道的内容。或者，这种类似的方法我们可以用来解决其他什么问题，等等。调动学生刚刚起步的创新的意识和创新的精神。总之，我们不是为做实验而做实验，我们做实验是学习这种研究事物内在联系，研究问题的方法。 2、实验教学方法的创新首先，观察是创新的前提观察是实验的第一步，也是创新的前提。没有对客观事物的认识是谈不到创新的。我们在实验教学中首先应该使学生知道：所谓观察就是要有目的地辨明观察对象的主要特征，注意发现引起变化的条件和原因，其次,要使学生了解观察是要经过一定的努力，克服一定的困难，才能发现问题，才能得到对事物的正确认识和正确的结论。需要指出的是：在教学中应该让学生知道，观察事物是科学方法中提取大量事实的第一步，也是我们要进行任何创造要超越的第一步，我们所需要的不仅仅是大家观察到的结果，更重要的是观察这个活动的本身，观察在生活中无处不在。比如观察水的沸腾实验中要求学生注意观察在给水加热的过程中，能看到什么?在此基础上引导同学讨论观察的方法和应注意的问题。可以提示看到的不同的现象是由不同的原因引起的，但是具体到是哪些原因，应该由学生通过多次的实验得出一定的结论，而不是老师在黑板上把各种条件罗列出，再提供给学生实验。那样做实际限制了学生的思维，是不利于学生形成创新思维的。其次，实验，在学习中创新。人们的许多物理知识是通过观察和实验认真地加以思索和总结得到的。如对于彩虹，自然界在特定雨天后才能看到，平时看不到。在序言中教学中用三棱镜做光的色散实验让彩虹出现在教室里, 使学生感到新奇，通过这段教学师生共同讨论，形成共识，知道什么是实验。实验就是在人工控制条件下使物理现象重复出现供人们观察的工作。通过实验，能够对物理事实获得具体的明确的认识，有助于理解物理概念和规律。那么在这里学习的就不是色散的知识，更重要的学习了这种探索事实根本的方法实验。实验中要有实事求是的科学态度。教育学生每做一个实验应该：了解实验目的，正确使用仪器，作必要的记录，得出相应的结论，整理好实验器材。根据实验观察到的现象和结果得出结论，做出正确的实验报告。向学生适当介绍一些物理学大师所做的物理实验以及所取得的成绩，而在以后的学习中能够运用这些方法来探索知识。最后，重视方法的总结，动手动脑科学方法提出这样几个步骤：收集大量资料，证据；总结分析；得出结论；提出意见和建议。实验做完了，结果出来了，我们的实验是不是就结束了？没有。应用才是我们的最终目的，这也完全符合唯物主义方法论中关于从实践到理论再由理论到实践的辨证原则。当学生做了基本实验后，教师应当对学生实验提出较高层次的要求做验证性的和设计性的实验。比如在做完测平均速度的实验后应该总结实验时所采用的物理方法：控制变量的方法，这种方法在物理的实验中是最常用的，是应该掌握的。这样在学完密度知识后根据实验室所能提供的器材可以要求学生解决如何测金属块的密度问题，学生可以根据控制变量的方法提出设计方案，也可以提出一些具体问题，自己设计实验方法进行实验。这不仅对前面知识的应用，也是一种对物理方法的使用。运用现有的知识内容推论后面的学习内容是一种物理研究的思路，更是学生应该掌握的物理方法之一。在这个研究的过程中也更容易有新的突破。在做固体融化的实验过程中（直接加热），开始的实验结论和课本上总是不一致，学生甚至考虑了推翻课本的大胆想法。在引导学生考虑小学学习的热平衡的知识后，就有学生考虑是不是加热不均匀的问题，通过讨论，最终使用了水浴的方法来解决了问题，结论与课本基本一致。这就是运用来探讨新知识新方法，在探讨中学生也品尝到了成功的喜悦。3、实验教学评价中的新意识教师对教学目标的完成情况进行评估，为制订下一个目标做准备，这是一个学科目标的结束。如果说学生已经掌握了知识的重点、难点，形成了相应的技能技巧，那么教师应该对学生学习过程进行总结，学生掌握了 什么，超越了什么？谁做得最好，由教师和学生总结这个的经验，从而形成再创新能力，这个环节是必不可少的。在以往的教学评价当中，往往是以学生的一次次考试的成绩来评价每一个学生，在具有创新意识的教育教学过程中，这个评价方法自然也应该有所改进，而实验教学的评价似乎成了其中的重点。新的评价观点不仅仅应该看到学生在操作实验中的熟练程度、准确程度，更应该重视实验中解决问题的能力。由于这种评价还在起步当中，在实际操作时就更应该努力避免死板缺乏创造力的观点，这也是我们努力的方向之一。三、实验后的反思是激活学生创造思维的重要环节。以往的教学比较注重的是实验前的准备和实验中的操作，而忽视了实验后的反思和总结。教学中引导学生进行反思，对进一步理解实验、深化实验、完善实验起着重要的作用。通过反思可总结实验规律，优化实验方案，创新实验设计，揭示实验本质，增强实验效果。那么，物理实验之后应反思些什么呢？ 1、反思实验原理 围绕实验原理进行反思，可变通实验原理公式，使实验方案更为简洁，实验结果更为准确。例如，“测量滑轮组机械效率”实验原理公式是Gh/Fs，需用弹簧测力计测出重物的重力G，绳子自由端的拉力F，用刻度尺测出重物提升的高度h，绳子末端移动的距离s。若反思一下实验原理公式可变通为：= Gh/Fs=Gh/Fnh=G/nF 此时可只需用弹簧测力计测出重物的重力G，绳子自由端的拉力F，观察承担物重的绳子的段数，即可方便地测出滑轮组的机械效率。2、反思实验方法 引导学生思维求异，寻求多种实验方案，然后对实验方法进行反思，找出其特点和不足，从而优化实验方案，选取最佳策略。例如“测盐水密度”实验时，学生可探求以下多种方法。方法一： 用天平称出空烧杯的质量m1 烧杯内倒入盐水称出总质量m2 把烧杯内的盐水全部倒入量筒中，读出盐水的体积v 计算：=（m2m1）/v；方法二：用天平测出烧杯和盐水的总质量m1 把烧杯内的水全部倒入量筒内读出盐水的体积v 用天平称出空烧杯的质量m2 计算：=（m2m1）/v；方法三：用天平称出空量筒的质量m1 量筒内倒入适量的盐水，读出盐水的体积v 用天平称出量筒和盐水的总质量m2 计算：=（m2m1）/v；方法四：用天平测出烧杯和盐水的总质量m1 把烧杯内的盐水倒入量筒中一部分，读出盐水的体积v 用天平称出烧杯和剩余盐水的质量m2 计算：=（m1m2）/v 引导学生对以上四种方法进行反思，方法一中，烧杯内盐水倒入量筒时，烧杯壁上沾有盐水，使测出的盐水的体积变小，密度变大；方法二中，烧杯内盐水倒入量筒后，烧杯内壁沾有盐水，用天平称得空烧杯的质量变大 ，算出盐水的质量变小，从而使所求盐水的密度变小；方法三中，由于量筒高，放在天平上称量易发生倾斜、歪倒，容易损坏仪器，不便于操作；方法四弃掉了以上三种方法弊端，使测量简洁而又准确，确为最佳策略。3、反思实验现象 针对学生实验过程中观察到的现象，进行深入地反思，可加深对物理规律的理解，增强学生分析判断能力。例如“组成串、并联电路”实验中，两灯泡串联时发现一只灯泡亮，另一只灯泡暗，学生提出疑问：“串联电路中各处的电流相等，两灯泡会同样亮，怎么会一只亮一只暗呢？”为此，引导学生进行反思，决定灯泡亮暗的是灯泡的实际功率。根据P=I2R，串联电路中电流相等，功率的大小取决于灯泡电阻的大小。一亮一暗是因为两只灯泡的电阻不同，亮的灯泡电阻大，暗的灯泡电阻小。如果其中一个灯泡电阻很小，实际功率很小，达不到亮的程度，则出现一亮一灭的现象。通过对上述现象的反思，使学生加深了对决定灯泡亮暗的是实际功率，而不单是电流或电阻大小的理解。4、反思实验规律 让学生在实验操作的基础上，观察实验现象，分析产生实验现象的原因，深入反思实验条件和实验现象的变化，总结实验规律，加深对知识的理解和应用。例如在研究“凸透镜成像”的实验中，把蜡烛放在2倍焦距以外，观察到“倒立缩小的实像”，把蜡烛放在1倍焦距和2倍焦距之间，观察到“倒立放大的实像”，把蜡烛放在焦点以内，观察到“正立放大的虚像”。根据上述实验现象引导学生反思，可总结出以下规律：物体由2倍焦距向焦点移动过程中，像逐渐变大。物距小，像距大，像变大。反之亦成立。 2倍焦距