1、专题讲座初中物理实验教学北京市广渠门中学 冯长喜 初中物理实验教学：将从以下四个方面阐述 物理实验教学在新课程中的地位和作用 物理实验教学的分类 物理学实验教学各要素的综合化 物理实验教学设计优化研究 一、物理实验教学在新课程中的地位和作用 实验教学是学校开展科学教育和理科教学过程中的一个十分重要的实践教学环节，是培养学生创新精神和动手操作实践能力的重要途径，也是学生学习理科的主要方法之一和学校总体办学条件的重要内容之一。 也是由学科 特点所决定 物理学是一门实验科学。在物理学中，每个概念的建立、每个定律的发现，都有其坚实的实验基础。实验在物理学的发展中有着巨大的意义和推动作用。实验赋予了物理
2、学科思想和内容，实验促进了物理学的发展，同时物理实验自身也是不断发展的。 实验教学 1 、实验教学是变结论式教学为过程式教学的重要途径。 2 、实验教学是变单纯的理论灌输为探究式教学的重要方式。 3 、实验教学是变外力强迫式教学为内在诱导思维式教学的重要手段。 4 、加强实验教学既是理科教育的必然要求，更是搞好理科教育的根本保证。 5 、实验教学是变学科本位为学生本位的重要体现。 心理学研究表明，学生对学习内容的巩固程度，与学习的方式关系很大。一 般来说，学生通过听教师讲授，能够记住 10 -20 ；学生如能看到实物或现象，能够记住 30 ；如果学生既能听教师讲，又能看到实物或现象，能记住 5
3、0 ；如果学生看到实物或现象，自己又描述过，便能记往 70 ；如果学生既动手做过，又描述过，则能记住 90 。 没有实验的物理理论是空洞的，没有理论的实验是盲目的。正是实验家使理论家保持老老实实的态度。 帕格尔斯，物理学家 实验可以推翻理论，而理论永远无法推翻实验。 丁肇中，物理学家 （一）、新课程总目标 知识与技能 1 、保持对自然界的好奇，发展对科学的探索兴趣，在了解和认识自然的过程中有满足感及兴奋感 2 、学习一定的物理基础知识，养成良好的思维习惯，在解决问题或作决定时能尝试运用科学原理和科学研究方法 过程与方法 1 、经历观察物理现象的过程，能简单描述所观察物理现象的主要特征。有初步的
4、观察能力 2 、能在观察物理现象或物理学习过程中发现一些问题。有初步的提出问题的能力 3 、通过参与科学探究活动，学习拟订简单的科学探究计划和实验方案，能利用不同渠道收集信息。有初步的信息收集能力 4 、通过参与科学探究活动，初步认识科学研究方法的重要性，学习信息处理方法，有对信息的有效性做出判断的意识。有初步的信息处理能力 5 、学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律，尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题。有初步的分析概括能力 6 、能书面或口头表述自己的观点，初步具有评估和听取反馈意见的意识。有初步的信息交流能力 情感态度与价值观 1 、具有创新意识，能独立思考，勇于有根据地怀疑，养
5、成尊重事实、大胆想像的科学态度和科学精神 2 、关心科学发展前沿，具有可持续发展的意识，树立正确的科学观，有振兴中华、将科学服务于人类的使命感与责任感 （二）新课程标准中，实验教学的特点 1. 实验内容的科学性 2. 实验方式的探究性 3. 实验资料的多样性 4. 实验过程的完整性 5. 实验形式的开放性 6. 实验实施的协作性 7. 实验操作的主体性 8. 实验信息的交流性 9. 实验教学的情感性 10. 实验评价的过程性 二、物理实验教学的分类（从实际教学和中考角度） 测量型实验、探究型实验 、设计型实验、开放型实验 、操作型实验 、演示型实验 （一）、测量型实验分为直接测量型和间接测量型
6、 直接测量型：包括用刻度尺测长度、用量筒测固体、液体的体积、用天平测固体、液体的质量、用温度计测水的温度、用弹簧测力计测量力、用电流表测电流、用电压表测电压。使用这七种基本测量工具要注意它们的共同之处，并区分它们的不同之处。 间接测量型：根据待测物理量与其他物理量的关系式，先测出式中其他量，然后算出该量。对这类实验，要在掌握其实验原理的基础上，分析需要测量的物理量和如何测量这些量，然后确定选择哪些实验器材、设计实验步骤、分析实验注意事项。并会分析实验的误差及其产生的原因。例如，用刻度尺和秒表测平均速度、用天平和量筒测固体和液体的密度、用弹簧测力计和刻度尺测滑轮组的机械效率、用电流表和电压表测电
7、阻、用电流表和电压表测小灯泡的功率。 （二）探究型实验 ： 通过一些实验现象，探索并总结物理规律。包括探究固体的熔化过程、探究水的沸腾、探究碘的升华和凝华过程、探究光的反射定律、探究平面镜成像特点、探究光的折射规律、探究凸透镜成像的规律、探究重力与质量的关系、探究同一直线上二力合成的规律、探究液体内部压强的规律、探究杠杆的平衡条件、探究电流与电压、电阻的关系 （三）演示型实验 根据实验装置的图文信息，说明研究什么；观察现象并能根据实验现象或数据分析归纳得出结论。包括真空铃实验、探究运动和力的关系实验、液体对容器壁、底的压强实验、覆杯实验、浮力产生的原因实验、单摆、滚摆实验、扩散现象、分子引力实
8、验、电磁感应 （四）设计型实验 根据题目提出的问题，运用研究物理问题的方法进行实验设计，选取适当器材，规范地进行物理实验操作，设计表格、记录数据，分析实验数据，得出结论。包括探究影响摩擦力大小的因素、测滑轮组的机械效率、探究影响电阻大小的因素、测小灯泡的功率、探究影响电磁铁磁性强弱的因素。 （五）开放型实验 用多种实验方案得出同一结论（或验证同一结论），给出一定的实验器材进行多种实验。包括测物体的密度、探究压力产生的效果与哪些因素有关、测导体的电阻。 （六）操作型实验 根据所学的物理知识进行实际连接、安装、设计。包括组成串联电路和并联电路、用滑动变阻器改变电流、用基本的测量工具测量质量、体积、
9、温度、力。这类实验主要掌握操作方法、注意事项、会画实验原理图、能排除简单的故障 三、物理实验教学各形式的综合化 物理实验由课堂教学、学生实验、教具学具的制作、小发明小创造、实验设计、专题讲座六个形式组成。 （一）、各形式间的关系 物理实验教学的各个形式分为由课内到课外实验，由演示实验到学生自制学具等几个方面。六个形式组成的实验教学系统的总功能不是各自直接地、单独地体现出来的，而是通过它们之间的特殊联系间接地、综合地表现出来。 为了巩固实验教学的质量，使课外活动具有更大的吸引力，每学期可以定时举办规模较大的实验竞赛活动。引导学生自制学具、教具，参加“小发明、小制做”活动，将知识性、趣味性、科学性
10、和群众性融为一体。 （二）、强调参与与互动、课内与课外相结合，实现物理实验教学的多元化 举办和参与综合性实验竞赛，引导学生自制学具、教具，参加“小发明、小制做”活动，培养创造型人才引导学生进行发明创造，参加自制学具、教具的活动 , 坚持真（原理科学）、新（设计新奇，采用新技术）、美（设计简单合理，主次分明）。 可以巩固课内实验所学的知识和初步把握的基本实验技能，更重要的是培养了学生的创造能力。活动中，学生们大胆设想认真设计，精心操作，这是传统的教学过程无法达到的。丰富了学生的课外活动的内容。 （三）、例子一： 学习阿基米德原理探究浮力的大小由哪些因素决定时，教师可以布置学生课外开展各种迷你小实
11、验，如用废旧牙膏皮制作小船、用饮料瓶制作潜水艇、用排液法称物体的质量等等。 学习电学知识的时候，可以带领学生课外设计安装各种要求的电路、对电学中的规律课外再深入研究。检修家庭照明电路，安装简单的照明电路。 例子二： 学习流体的流速与压强的关系时，教师设计的实验由课内到课外，由书本上到生活中。操作简单易行，学生们都可以在课在动手操作，体验过程中的乐趣，在体验的过程中发现新的内容。有的学生回家做完实验，利用本节课知识设计出一种新式厨房抽油烟机 - 与对流式抽油烟机类似。 综上分析： 学生在实际探究时不但可以学到相关的物理知识，而且还能体会物理知识在日常生活中的广泛应用。在小制作过程中学生很容易对知
12、识有新的认识和发现以及新的感悟，也很容易有一些新的问题提出来，有时还会闪现出成人无法想到的新奇想法。 通过长期的课外实验探究活动，学生的动手能力、观察能力、分析问题解决问题的能力一定会得到提高，学生对自然科学的热爱和执著追求精神和实践能力必定会得到培养。 四、物理实验教学设计优化研究 （一）好的实验设计给人愉悦和探索的求知欲望 能用实验表达的物理现象，不要用课件，除非不能做或不允许做的实验。生动有趣的演示的实验可通过眼、耳等感觉器官对学生产生强烈的感官刺激，让学生留下难忘的记忆，从而提高实验的观察效果。 作为引入的实验是关键。 案例：流体流速与压强的关系 实验一 实验二 如表演者拿出吹风机和系
13、有细线的乒乓球。这些都是学生在生活中非常熟悉的物品，他们会想：这些东西能做什么实验？教师提出问题：用吹风机吹乒乓球会有什么现象出现？这是怎么回事呢 ? 如何解释这个现象？学生多会回答吹跑了，但现象却是吹不走。学生不自然的 “ 噢 ” 了一声，身子向前探着，学生的眼球一下子被这个小小的乒乓球吸引过去。利用学生意想不到的奇特现象，唤起学生的注意，引起学生思考，从而产生强烈的求知欲望而引入新课。 操作第二个实验时，用吹风机向上吹乒乓球，会有什么现象出现？这是怎么回事呢 ? 如何解释这个现象？学生们犹豫了，回答也不那么肯定了，当现象出现时，学生们的表情是又惊又喜，尤其是当吹风机斜度较大时，小乒乓球也不
14、落下来，也不被吹跑，学生们又是 “ 哇 ” 声一片，课堂气氛一下子热烈起来。 （二）好的设计，给人以惊奇和激发求知欲望 良好的开端具有十分重要的意义。如何才能让学生对本节课产生良好的印象，从而激发学习兴趣，调动学习积极性呢？作为引入的实验是关键。当人们对某一事物发生兴趣时，将在大脑中形成兴奋灶，这种兴奋会使人们对该事物的认识、理解和记忆处于最佳状态，并从中激励出创造性的火花。抓住学生生性好奇的心理，巧妙地设计、表演新奇有趣的实验，使他们在愉快的气氛中探讨问题，接受知识。 提示：这两个实验使用的吹风机功率要大些，效果显著。尤其是做斜度大向上吹的实验时。用多大功率的吹风机，斜度多大时，乒乓球可能不
15、落下来，教师要课前做好充分准备。多次测试后，教师的手头就会有感觉了，实验效果也会收到最好。 实验表演通常在较大的场合进行，须注意提高实验的可见度。为使所有的学生都能观察清楚，首先要求所展示的物理过程中的变化显著；第二，实验器材，特别是供观察部分的尺寸一定要大；第三，要使被观察的主体对比强烈，可采用染色、生烟、照明、发声等手段增强效果 案例：实验三 在做液体流速与压强关系时，实验时我们常选用水，水是无色透明的，为了让学生直观看到水流的方向，实验设计时，用注射器注入带有颜色的水，借助实物投影仪将可见现象放大。 水的流向，水的流速，两船的运动情况。学生一目了然。很容易由现象得出两小船中间的液体流速快
16、了，压强小了，两侧的流速小，压强大了，所以两小船靠近了， 表明液体压强与流速也是流速大的压强小，流速小的压强大。实验中的纸船由学生事先动手折出来。实验器材都在我们身边。课外也可以做。 （三）好的设计，符合学生年龄特点，操作性强。 对学生边学边实验仪器的准备要做到 “ 五不一保证 ” ，即仪器不宜复杂，操作技能要求不宜过高，实验规模不宜过大，一次实验所用仪器数量不宜过多，实验时间不宜过长；实验安全要有保证。案例： （四）突破思维定势 创新实验设计 实验四、五操作简单，但小实验见大道理，许多情况下，教师只演示或是让学生操作一下，看到现象后，分析得出气体流速大的地方压强小知识点，即可。而我们在讲课时
17、可以突破一下，例如换用质量更大些的纸条（质量因素）。若达到同效果就要更大的流速，两艘轮船在海中靠近时，若相撞或相撞的程度与流速有关，也应与质量有关，哪还与什么因素有关？课内课外知识紧紧联系起来。 在用漏斗吹小球实验时，先问学生会出现什么现象？教师可以应学生思维做一次失败的，看到学生的反映。不要急于做成功的实验，而是给学生留下思考的时间，这个实验就做完了？产生质疑。再做一次成功的，或学生来做，分析两次原由。流速大的地方压强小结论，印象更深刻。还可将实验设计为斜向下吹，平吹，向上吹（与引课实验相扣，解释现象，得出结论），学生的思维得到开拓。还可以怎么做？时时注意给学生留有思考探究的空间。 （五）提
18、倡和鼓励利用身边物品进行物理实验 案例：实验六 取两只塑料袋，用细线系住 如果实验所用的材料是学生所熟悉的，就会使学生感觉到亲切，较容易克服思维障碍，能较好的达到实验的目的；如果实验所用的仪器是学生亲手制作的，那么不仅能培养学生的动手能力，而且还能帮助学生建立起牢固的相关物理表象，敏锐地洞察其中发生的物理过程，使学生对知识的理解更加透彻。 因此，教师应当引导学生充分利用顺手拈来的、所熟悉的物品做物理实验，这样可以丰富学生实验物品，弥补实验仪器不足，拓展实验探究的时空，让学生真正经历“从自然到物理、从生活到物理”的认识过程。 实验七 选取吸管和蜡烛，简单易得 （六）好的设计，应加入学生自制教具和
19、学具内容 多年的教学实践中感到：学生用自制的仪器，虽然经常出毛病，但它却比用仔细调好的仪器能学到更多的东西。 国际上通常把自制教具称为 ” 无价 “ 或 ” 廉价 “ 教具，这种称呼指花钱少，不是指教具的使用价值低。相反，国外教育界人士非但不小看这 ” 廉价 “ 教具，却非常推崇，广为提倡。 “ 自身砍柴有双重温暖 ” 能提高师生动手能力，能培养师生创新精神和科技意识，是研制和改进现有教学仪器的生命源泉。 （七）物理实验教学设计多侧面和多层次 中学生对事物的观察往往是表层、片面甚至是错误的。而物理规律的表现形式是多层次、多侧面的。教材中提供的往往是单层次、单侧面的实验内容。学生费力费时制作的教
20、具只能做一个实验，会有得不偿失之感觉。从培养学生创新能力的角度来看，教师有必要进行适当的拓展和补充，尽量让学生能从多层面、全方位去认识物理规律的全貌。例如实验十可先由学生根据经验思考这个实验教师将会如何做，会有什么现象发生？吹气的方向如何？水平方向吹气时，如何防止气体进入玻璃筒内（研究后放一塑料板）在观察的过程中先设疑让学生带着问题，旨在引起学生对气流与泡沫颗粒运动方向的重点观察，然后分别演示各方向气流的情形，演示气流大小与小泡沫颗粒运动情况，演示小泡沫颗粒数量多少对实验的影响，进而引导学生对实验结果与条件关系的深层观察和全面观察，便能较好地培养、发展学生的动脑动手能力，并对实验进行创新能力。
21、此知识可以引申到喷雾器的原理（实验十） （八）教师注意日常生活中物理现象的积累 手动吸尘器，参观科技馆时，工作人员演示的，当时效果不显著，也没有引起太大的共鸣。在讲到流体流速与压强的关系公开课时突然想到了这个实验，回忆当时的情况，选择器材，效果也不显著。便找来家中各种管子，塑料的，橡胶的，粗的、细的进行了多次的尝试，又换了小颗粒，效果非常理想。学生的思维随颗粒散开了。 开拓思维的多维空间 此实验还可以尝试让学生选用更长的看能否出现课上效果，即可让学生产生兴趣，又可将课内知识引到课外，将各教学形式联系起来，还可激发学生动手动脑，形成问题，如实验还有和改进，实验在生活中还有什么应用？还可与哪些实验
22、建立联系？培养学生的自学能力及创造的能力。 （九）精心编排，有层次感 应当搞好整体结构设计，紧密围绕表演主题，把精选的实验分成相互联系的几个部分。在表演的具体编排上，在关键的时刻排上拿手的实验，以产生高潮迭起的效果。第一个实验要精彩、确保成功，以期吸引观众的注意， “ 好的开端等于成功的一半 ” ；最后一个实验则要掀起表演的最高潮，使观众留连忘返，回味无穷。 例如流体流速与压强的关系的十一个实验的安排。 流体流速与压强的关系课例 课堂引入 - 激发求知欲，运用饥饿式引入法 实验结论引出 - 学生动手实验，小组合作，观现象，得结论 巩固训练 - 开拓创新，举一反三突破思维定势 走向生活 - 通过实验学生能真正感悟到我们身边充满了物理现象
