新课程改革对高中物理实验教学的影响＊

陈连余

（南京市金陵中学，江苏 南京 210005）

1 引言

物理实验是物理教学的基础，是培养学生动手能力、观察能力、分析能力的重要载体，也是激发学习兴趣、培养创新思维不可或缺的重要途径.2004年秋季实行的高中新课程改革，给高中物理教学带来新的理念，给实验教学带来了勃勃生机，促进了中学物理实验教学的变革.无论实验教学的模式架构还是实验教学的功能定位上，广大物理教师充分地发挥改革创新的积极性和创造性，无限创意带来无限精彩，实验教学精彩纷呈.本文从积极变化和存在问题两个方面来探讨.

2 高中物理实验教学中的积极变化

2.1 实验教学理念得到转变

这种转变表现在3个方面：其一，教学中心发生转变.实验教学由“教”的中心向“学”的中心转变.以分组实验课为例，在传统课堂上教师会详细讲解实验原理和实验方法，讲清实验步骤，强调实验过程中的注意事项，最后把所剩无几的时间留给学生动手实验.实行新课改之后，从教材角度看，给定的实验器材少了.给出的操作步骤少了，有些只给出实验的适当提示和需要注意的问题，制定实验方案、选择实验器材、设计记录表格、分析实验结果，基本上由学生完成.教师简明扼要地讲清实验要点，把多数时间留给学生自己实验.当学生遇到困难时，教师则会予以指导或帮助.教师是活动的组织者、参与者.其二，教学重点发生转变.由重结果轻过程转向过程与结果并重.实验结果固然重要，但实验的操作过程也很重要，有时候可能甚至比结果更重要.实验是一种操作过程，在操作过程中难免会有“意外”.这种“意外”的出现，既提高了实验的趣味性，激发学生动手动脑的积极性，又提高了认知的深刻性.其三，教学地位发生转变.传统的实验教学是一种辅助教学手段，现在的实验教学则是物理教学的一种重要物证手段.缺乏物证，我们的教学就会空洞乏力，也乏味儿.实验出彩是优质物理课的必需，已经成为教师们的共识.一节优质物理课中一定有精彩的物理实验.若干年后，这节课可以会被遗忘，但是课堂的创新实验还会被人津津乐道.

2.2 实验教学功能得到拓展

新课程理念调动了教师的积极性和创造性，在传统实验的研究性实验、测量性实验或验证性实验的基础上，又开发出了实验的许多新型功能，如用于课堂引入的引入性实验、用于探究手段的探究性实验、用于知识建构的建构性实验、用于质疑佐证的质疑性实验等.

图1

例如，用实验可以完成运动分解思想的建构.“一个曲线运动可以是由两个直线分运动组成”的思想是教学重点，也是教学难点.为了让学生认识到运动是可以分解的，有的教师设计出下面的课堂分组实验.实验器材铅笔、直尺、三角板、白纸等.实验任务：两个学生合作，共做实验.如图1所示，在桌面上铺放白纸，将直尺在课桌上平放、固定，将三角板放在桌面上，其中的一条边抵在直尺上，铅笔笔尖抵在三角板的另一条边上.将三角板贴着直尺右移，同时让铅笔笔尖沿着直角边上移，沿三角板的一边画线.观察笔尖在白纸上留下的轨迹.尝试让笔尖在纸上画出直线.在课堂上无论学生怎样努力，笔尖在纸上留下了的轨迹总是弯曲的.学生很是纳闷，三角板贴着直尺的移动路径为直线，笔尖贴着直角边的移动路径也是直线，而得到的笔尖运动的轨迹竟然会是曲线.这就说明笔尖的曲线运动由两个直线运动组成.经过实实在在的过程体验，运动分解的思想牢靠地印刻在学生头脑中.

教师带着精心准备的实验走进课堂，既活跃了课堂，又培养了学生的动手动脑能力，还提升了学生的思维品质.

2.3 实验教学品质得到提升

一些传统实验，由于实验器材的局限、实验数据的采集困难、实验数据的精度不高等诸多因素的影响，得出的实验结果不太理想.随着DIS实验的普及，辅以Excel工作表格处理数据，使得实验结果十分清晰.如在“探究影响导体电阻的因素”实验中可以描绘出图2、图3两组图线.

图2

图3

2005年秋季江苏省青年教师优质课比赛课题就是这个实验.某教师通过现场实验，采集数据，画出了图线.课后，几位听课教师忍不住要问，图线是真的还是假的，因为图线作得太漂亮了，以致于让人怀疑图像的真实性.毫无疑问，清晰的实验结果有助于拓宽实验教学目标的达成.

著名特级教师吴加澍提出实验教学的“三问”：让学生参与物理实验的设计过程，这个实验应该怎样做？——知其然；这个实验为什么这样做？——知其所以然；这个实验还可以怎样做？——知其所尽然.换言之，实验教学不仅要有热闹的实验现象，更要有深刻的本质思考.例如，“探究变压器的输出电压与副线圈匝数的关系”实验.给原线圈输入电压22V，在副线圈上接入200匝，并联一盏“220V，40W”的大灯泡，此时灯泡亮度很低，灯丝仅仅发红.给副线圈改接800匝，重新实验，灯泡正常发光.实验现象说明副线圈的电压随着匝数的增多而升高.再次进行实验，在副线圈上换接一只小灯泡.此时，把输入电压降为4.2V，副线圈接200匝，小灯泡正常发光.然后，副线圈改接800匝，大家都会担心小灯泡会承载电压过高而烧毁，但是实验结果却是小灯泡不亮了.面对这一现象，大家都陷入了沉思，是操作错误还是书本知识有误？断开副线圈上的负载，用多用电表测量副线圈两端的端电压发现，副线圈上的电压的确升高了.为什么电压高了，小灯泡的亮度却降低呢？原来，副线圈存在较大的电阻.副线圈与灯泡组成闭合回路后，副线圈相当电源部分，副线圈的电阻相当于电源内电阻.当副线圈的匝数增加时，内电阻也在相应增加.由于小灯泡的电阻较小，小灯泡实际分得的电压反而减小，导致小灯泡不亮.教材中的结论是针对理想变压器而言，忽略绕制导线的电阻.经历过实验的“失败”之后，加深了对理想变压器特征的认识，有助于拓宽对变压器变比规律的理解.

2.4 实验教学魅力得到增强

实验已经成为新课程背景下课堂教学的亮点.教师进入课堂时，学生总是特别关注教师带了什么样的教具.教师做实验时，学生屏住呼吸，凝神贯注，生怕漏掉一个细节.有些实验可能一遍不过瘾，学生还会要求再做一遍.这种局面的出现，除了实验本身的魅力之外，还由于有以下几方面的变化.

图4

（1）开放的教学形式.传统课堂要么是理论教学课，要么是分组实验课.在理论教学课上的演示实验，一般由教师操作，学生只是观众.现在，演示实验操作员可以是教师，也可以是学生，甚至于全体参与.例如“电容器”的教学课，为了说明电容器具有储电本领，教师将一对直径约80cm的圆形金属板连到起电机上，让两板带上等量异种电荷后断开.然后，请上10多个学生，让他们手拉手站立，最后将头尾两名学生的另一只手分别连接到一块带电金属板上.刚一搭上，10多个学生瞬间跳了起来，他们给电到了.于是课堂气氛一下子活跃起来，每个成员都很兴奋.谁都没有想到，金属板能够储蓄这么多的电荷.若干年后，大家还时常说起当时的场景.为了满足大家动手的愿望，理论课上也可以穿插分组小实验.如“平抛运动”课堂教学，如图4所示，让两个课桌桌面等高，彼此间分开一定的距离.将一枚一元硬币置于其中一个桌面，用直尺击打硬币，使之沿着桌面水平飞出.让学生反复实验，能否将硬币“登陆”另一桌面.任务一经布置，教室里一片忙碌，学生拼命地用直尺击打硬币，以加快硬币的飞奔速度，试图将硬币飞奔到另一桌面上，但结果都已失败而告终.实验“失败”了，学生的认识变得十分清晰：平抛运动由水平方向和竖直方向两个分运动组成，无论物体的水平速度有多大，竖直方向上的运动总是独立地存在.实验具有化繁为简的作用，用实验教学比用粉笔教学有时要省事得多.

（2）丰富的实验资源.除了传统的实验资源外，现在又有了DIS实验、仿真实验、动画实验、视频实验等资源.DIS实验使得实验数据能够与计算机联网处理，仿真实验模拟真实发生的过程，Flash动画能使抽象问题形象化，如布朗运动、电磁波的传播等，视频实验使得真实而又无法现场完成的实验进入了教学现场.

2.5 探究手段回归物理实验

探究是新课程推行的重要思想，在实验中得到了体现.体现之一是将验证性实验改为探究性 实验.如“验证牛顿第二定律”变为“探究加速度与力、质量的关系”，“验证平行四边形定则”变为“探究合力与分力的关系”，“验证玻意耳定律”变为“探究气体压强与体积的关系”等等.这种调整不仅仅是实验名称的变化，更重要的是实验思想和实验方法发生了变化.体现之二是实验教学方法发生了变化.以“内接法与外接法测电阻”的实验教学为例，传统方法是先作理论分析，得出理论上的结果，再运用实验手段进行物证.现在的做法是教师给出实验器材，让学生分别用内接法和外接法测量同一只大电阻.学生认为测量值应当相同，但是实验结果表明两种接法的测量结果相差很大.同样地，改用小电阻进行实验，结果同样如此.学生开始困惑：用内接法和外接法测量同一只电阻，为什么结果会如此悬殊？测量结果的差异性，激发了学生的认知欲望.经过体验性探究后，学生对于理论分析充满期待，学习投入，印象深刻.

3 高中物理实验教学中的存在问题

3.1 实验教学的地位明升暗降

在人教版的教材中，多数节次内容中安排了“实验”、“演示实验”、“做一做”等实验栏目.但是，在人教版必修1和必修2的教材中仅安排了4个必做实验.从必做实验的数目来看，要求学生到实验室去的硬性实验数目明显减少.所以，学生到物理实验室的次数明显少于课改以前，有的实验是教师在教室里边讲边做了，有的实验让学生回家因地制宜完成，有的干脆不做了.再从高考实验数目来看，在原高考的《考试大纲》中有10多个指定性实验，而新高考的《考试说明》一般只指定了几个代表性实验.

3.2 过分专业的器材让人望而生畏

著名物理教育家朱正元教授在美国获得博士学位回国后，提出了“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”的主张，并为此终生以示范作用影响并带动了几代人的教学方法改革.而现在装备一个DIS实验室，少则几十万元，多则百万元，绝大多数学校无能为力，只能望而心叹.DIS实验操作的较高技术要求让一些教师知难而退.利用传感器进行测量的原理不明，又让教师在做实验时心里感到不够踏实.虽然DIS实验已经推行了近10年，但DIS实验器材的普及率并不高，即使在配备了的学校，多数器材只是摆放在实验室里做做样子、供来人参观，装装门面而已.

3.3 高考实验的考查方式让人可以不做实验

高考是中学教学的指挥棒.到目前为止，绝大多数高考实验试题无法甄别学生是否动手做过实验.相当数量的高考实验试题，在本质上属于理论题.学生即使做过实验，在答题时也不一定占优势.于是，一些教师为了追求“高效”，变“做实验”为“讲实验”，实际效果还不错.于是，不少学校的实验桌上积满了灰尘，有的物理实验员干脆沦为仪器保管员.

1 查有梁.课堂模式论.南宁：广西师范大学出版社，2001.

2 廖伯琴.张大昌.物理课程标准（实验）解读.武汉：湖北教育出版社，2004.

3 陈连余.在困惑中思考 在实践中探索.中学物理教学参考，2006（11）：8～10