关于高中物理实验创新的几点想法お

徐小琴

实验是最具物理学科特色的教学内容，同时实验也是学生进行物理知识和规律探究的重要载体，那么，我们的实验教学如何有效开展呢？因为物理课时紧任务重，所以有很多老师能够不做实验就不做实验，或者以讲实验来代替做实验，笔者认为这样的做法都是不可取的，我们不仅仅要做实验，还要渗透创新的意识.新课标在中学物理实验室资源的开发方面明确指明：“除专门配置的实验器材之外，应倡导师生利用身边的物品和材料进行物理实验.”这一理念对高中物理的实验教学提出了更高的要求：教师要在教学实践中利用触手可及的技术和经验来进行实验的创新与开发.那么，创新实验的相关操作该如何来进行呢？笔者认为可以从以下三点来寻找思路.

1 依托身边的新兴技术，提升实验测量的简易性和准度

现代科技的发展可谓是日新月异，在为我们的日常生产提供了很多便利的同时，也给物理教学的实验设计带来很多新鲜的思路.新兴技术应用于实验的结果，无论是现象的直观性、操作的简便性亦或结果的精确性都不是传统实验操作所能比拟的.其实，技术的革新也充分反映在教材的实验设计上.

例如，以往物体运动规律的探究，一般要用到电磁打点计时器打出纸带，这一设备需要繁琐的电路连接，实验过程中振针与纸带间的摩擦还给物体的运动带来了额外的阻力；后来技术的改进带来了电火花计时器，它的工作电压就是220 V，属于即插即用，无需电路连接，而且其通过脉冲放电的方式令墨粉纸盘上的墨粉发生挥发，从而在纸带上留下印记，因此避免了振针与纸带的直接接触所带来的摩擦；但是电火花计时器的使用还是无法避免纸带与限位孔之间的摩擦，物体运动特点的分析以及加速度的求解还是要对纸带进行较为繁杂的数据分析，实验设备的进一步优化就是光电门的使用，它通过计量出遮光板挡住光路的时间，进而确认物体的速度，对时间的测量全部由电子设备来完成，数据运算量减小了很多，而且彻底避免测量仪器与实体的相互接触，因此不会给物体的运动带来额外的干扰.

除了教材中所给实验器材随着技术的进步而不断创新外，我们教师还应该从技术的发展出发，将技术创新的相关思路拿到实验教学中来，推进着教师思考如何自主开发实验教具.

例如，超级电容的出现，现在电容值达到100 F的电容在淘宝、京东等网购平台可轻松买到，教师将其拿来，直接用于电容器原理的教学，其演示效果远好于小容量的电容；此外还可以对其充电后，将其作为临时电源用于研究安培力等实验，效果也很不错，而且电容器的充放电过程不涉及到化学反应，是一种彻底的环保型电源，并且充电速度极快，使用寿命长，并能多次使用，性价比极高.

2 立足学生的生活，开发自制实验教具

基于“从生活走向物理，再由物理走向生活”的新课程物理教育理念，现在很多教师更加侧重于依托于学生的生活经验，创设物理情境，引导学生认识和学习物理知识，这一操作手法也一样可以运用于实验教具自制的过程中.教师从学生的生活场景出发，将学生生活中的常见物品改造成实验教具，学生会更加形象而具体地理解教师所授的相关知识，此外，通过这些实验，学生还会更为直观地体验到学有所用的亲切感.

早在上个世纪的80年代，黄恕伯老师在对加速度的教学设计进行改进和创新的时候，就从生活经验中寻找创新的灵感来设计实验教具.根据黄老师相关文献的表述，是“马路上疾驰而过的救护车”给黄老师的思维带来了触动：“救护车为了能引起路人的及时警觉和避让，以刺耳的警报声和闪烁的灯光给人听觉和视觉上的双重刺激.”从这个现象出发，思考“是否在实验中，以试听同步的形式将加速度演示出来，给学生更加直观而强烈的感受呢？”“这样做有没有什么教育学、心理学的依据呢？”黄老师还进一步从心理学的相关资料中发现，人耳对声音频率的敏感度远远大于视觉对长度变化的敏感程度.根据这一特点，黄老师设计了一个演示实验，侧重于让学生通过更加敏感的听觉来感受加速度的存在.实验事先准备好一段两米左右的磁带，在磁带上录好一个不变的乐音.将这段磁带连接在沿坡面下滑的小车后方，并且穿过固定在斜面上的放音磁头上，将磁头接上电源以及扬声器，这样，当小车从上端滑下时就会拖动磁带，使得放音设备放出声音，而且因为小车对磁带的加速拖动，扬声器中声音的音调也会变高.如果要通过视觉在物理情境中了解加速度这个概念，就不仅要观察到小车速度的加快，更要看到小车速度增加的快慢；而如果让人更为敏锐的器官——耳朵来完成这项任务，就更为直观了.当然学生会主动地先在听觉的体验下自发构建加速度的概念，教师再引导他们将视觉和听觉相结合，把听觉上的感受迁移到视觉上，多渠道地认知物理概念，则更易于学生的理解和掌握.这样教学，学生不仅能很轻松地辨析“速度大”和“速度变化得快”的不同含义，甚至还可以结合听觉和视觉的综合感知来理解“加速度逐渐减小的加速运动”等更为复杂的运动类型.这种依托学生所熟知的生活情境自制物理实验教具的方式，很值得我们的借鉴.

笔者也在教学过程中进行过类似的尝试.比如由孕妇的静电屏蔽服得到灵感，将手机放在金属盒子中，给学生演示静电屏蔽的原理；从手机频闪照相的功能得到思路，用频闪照相技术来研究一般化的匀变速直线运动、自由落体运动和平抛运动.学生看到自己手边的器材都能演示出如此生动而又充满理性思维的实验，倍感兴奋之余，课后也纷纷自我动手着手实验，这一点让笔者也很是欣慰.

3 改造现有实验思路，提高学生对实验现象和结果的认识

很多传统的实验思路由于设计原理的局限，可能在实际教学过程中是不实用的，不仅达不到预期的效果，甚至可能给学生的认识带来误导.对此类实验，教师务必要挣脱传统实验设计框架的束缚，勇于创新，对实验进行改造，使其能更好地为我们的教学活动服务.

例如，必修一“探究加速度与力、质量的关系”这一实验的设计思路中，有关小车拉力的获取，传统的实验操作思路中，都是以左侧所悬重物的重力来替代，这显然存在着科学性上的错误：小车在被重物拖动的过程中实现加速的同时，重物自身也在发生加速运动，则重物处于失重状态，绳子上的拉力要小于重物的重力.虽然，教师在课堂上会预先补充说明：这里的替代是近似化的处理.但是这一个实验放在《牛顿运动定律》这一章的第二节，摆在牛顿第二定律之前，相关说明都是苍白无力的，它给了学生一个错误的前概念，而这个前概念在学生后续连接体问题处理时带来非常严重的干扰.因此，教师在实际教学时，要勇于对传统实验进行革新：在连接小车和重物的细线中段接入一个微型的数显型力传感器，直接将这个拉力读出，则能完全回避原有思路的负面影响.或者不回避这里存在的实验误差和学生一起做实验，描点连图，发现规律在F（mg）比较小的时候a与F成正比，在F（mg）比较大的时候a与F不成正比，继而抛出“m较小”这个实验的前提条件，等学到牛顿第二定律在对这个条件进行丰富和理论探讨.

改造现有的实验思路，还包括实验观念的创新，尤其是演示实验要改变教师讲学生看的传统做法，让学生多参与，提高学生直接经验的获得率.

例如：在“楞次定律”一节教学中涉及到演示实验，笔者认为完全可以放手让学生自主探究，教师边讲边提出问题引导，让学生自己做、观察记录电流方向与电流表指针偏转方向的关系，原线圈的电流方向与磁铁运动方向的关系，重复进行.最后，引导学生讨论、探究、对比，总结得出感生电流所引起的磁场方向与磁铁运动方向的关系，让学生用科学的语言进行描述，并解释所观察到的现象，从而顺理成章地写出“楞次定律”，进而得到抽象的经验.

由此可见，物理实验的创新并不难，我们缺乏的是突破墨守成规的勇气，当思路扭转过来之后我们每跨过的一小步，都能结出丰硕的创新之果.教师灵活选材、巧妙设计实验教具，并将它们有机地融入高中物理的教学实践中.这不仅有助于学生物理思维品质的提升，更能让学生发现物理实验的客体竟与自己的生活如此接近，他们的心灵会受到强烈的震撼，学习激情会因此而被进一步点燃.相应的，我们的物理教学效率会因此而被更大程度的提高.