高中学生物理实验能力研究

杨 雷

(广州市花都区花东中学 510890)

一、研究背景

实验能力是高考物理考核的五大能力之一，从每年高考得分统计结果看，实验题得分情况并不理想，说明学生的物理实验能力还待加强.究其原因是多方面的，但主要的原因还是我们平时对学生物理实验能力缺乏研究.

本文的研究目的，一是通过对近年新课标高考物理实验题进行分析研究，了解新课标高考对学生物理实验能力的要求，二是对高中学生的物理实验能力现状开展调查,了解学生实验能力的现状和特点，分析目前影响中学生物理实验能力锻炼和培养的主要因素, 为培养学生的实验能力提供一定的依据.

二、物理实验能力的含义和构成

物理实验能力包括智慧技能和动作技能两种成分, 智慧技能、动作技能交互作用构成实验能力的整体.它是一种综合能力的表现，从实验设计到实验实施中的操作和观测, 再到实验数据的分析和实验报告的撰写, 都是物理实验能力的表现.

三、新课标高考物理实验题的特点

纵观近年的新课标高考物理实验试题，早已跳出单纯的学生实验范畴，从考查原理、步骤、数据处理、误差分析逐步过渡到要求考生用学过的实验原理、方法解决新颖灵活的实验问题，强化对考生创新能力的考查.下面以全国卷1卷为例分析近几年新课标高考实验题的特点.

2013年：22题实验内容是“测量物块与水平桌面间的动摩擦因数”( 测量型)，能力考查：游标卡尺读数、推导实验结果表达式、区分实验误差类型；23题实验内容是“测量电表内电池的电动势和内阻”( 测量型)，能力考查：多用电表的使用和读数、根据测量数据完成实验结果计算.

2014年：22题实验内容是“验证牛顿第二定律”( 验证型)，能力考查：对实验结果的分析、误差来源分析、改进方案研究；23题实验内容是“测量电源电动势和内阻”( 测量型)，能力考查：实验公式的推导、电表读数、利用图像法处理实验数据.

2015年：22题实验内容是“测量玩具小车通过凹形桥最低点速度”(测量型)，能力考查：正确使用仪器测质量、理解多次测量求平均值减小误差的方法；23题实验内容是“改装和校准毫安表”( 探究型)，能力考查：电阻串并联知识、电表改装校正原理.

由此可见，高考物理实验试题“来源于教材而不拘泥于教材”，重视基本实验、常规实验，注重培养和提高学生的实验能力和素质，同时也希望通过考查一些简单的设计性的实验来鉴别学生独立的解决新问题的能力和“迁移”能力.

四、学生物理实验能力的现状研究

为了了解高中各年级阶段学生的物理实验能力现状，我们随机抽取高一、高二、高三理科生各30名, 把学生按年级分成3组，分别采用三套不同的题目进行物理实验测试，回收有效问卷共计90份.测试结果见下表.

实验题目得分点(3分1个,满分30分)平均分高一组A1探究三个共点力作用下物体的平衡1组装器材,2F1的大小,3F2的大小,4F3的大小,5F1的方向,6F2的方向,7F3的方向,8力的图示,9实验结论,10仪器归整15.9A2用打点计时器测量平均速度1接学生电源,2检查打点计时器,3安装纸带,4及时启闭电源,5纸带操作,6确定计数点,7运动时间,8测量位移,9计算结果和有效数字10仪器归整16.2A3测定匀变速直线运动的加速度1接学生电源,2检查打点计时器,3安装纸带,4及时启闭电源,5纸带操作,6确定计数点,7运动时间,8测量位移,9计算结果和有效数字10仪器归整16.2高二组B1测量滑块与木板间的动摩擦因数1调节天平平衡,2检查弹簧测力计,3测滑块质量,4组装器材,5正确操作,6弹簧测力计读数,7多次测量,8计算结果和有效数字,9实验图像,10仪器归整15.6B2探究加速度a与合外力F的关系1接学生电源,2平衡摩擦力,3安装纸带,4及时启闭电源,5纸带操作,6确定计数点,7计算结果和有效数字,8实验图像,9实验结论10仪器归整17.4B3探究加速度a和质量M的关系1接学生电源,2平衡摩擦力,3安装纸带,4及时启闭电源,5纸带操作,6确定计数点,7计算结果和有效数字,8实验图像,9实验结论10仪器归整17.7高三组C1练习使用多用电表1短接调零,2选R×10或R×100档,3找出电阻,4找出二极管,5找电解电容,6正确测电阻,7正确测电阻,8正确测电阻,9找出二极管正、负极,10万用表拨回安全位.15C2描绘小灯泡的伏安特性曲线1会用学生电源,2电路连接关系,3A表接法,4V表接法,5观察灯泡电压标志,6滑动变阻器滑端位置,7点接检查,8正确操作,9描点法作图,10仪器归整.15.3C3测定电源的电动势和内阻1电路连接关系,2选A表量程,3选U表量程,4会用滑动变阻器,5读电流I,6读电压U值,7U-I图像,8求电动势,9求内阻,10归整.16.8

结果分析：学生的平均成绩16.23分在及格线18分以下，首先了说明学生的物理实验能力普遍较差，再通过对比分析学生在每套题目的10个得分点上的实际得分差异，我们还发现学生在实验测试中暴露出以下问题：

1.基本仪器使用方面:学生使用某种实验仪器的熟练程度与使用该实验仪器的频率有关.例如电流表、电压表等仪器，学生初中就开始练习使用，所以比较熟练, 而对多用表、打点计时器等新接触的仪器，学生操作起来就容易犯错误.

2.基本实验方法方面:力学实验平均得分比电学实验高,而“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验要求滑动变阻器采用分压式接法,学生基本上没有掌握.

3.基本操作技能方面：学生处理实验数据的能力较差，不会列表记录实验数据,计算结果没有按要求取有效数字；部分学生完全不会描点作图.

4.实验设计能力方面：“测量滑块与木板间的动摩擦因数”实验原理非常简单，然而由于该实验不是教材的学生分组实验，而是由演示实验改编而成，许多学生竟然一时无从下手，说明学生的实验设计能力比较差.

五、教学建议

1.从学校角度：一要转变教育观念，加大经费投入.学校领导应树立新观念，在课程设置、经费投入等方面充分考虑物理实验教学的实际需要，及时补充、更新实验室硬件设备.二要全面开放学校实验室.学校应面向全体学生在规定的时间里开放实验室，安排教师在实验值班，指导学生设计方案，选取器材，组合装置，开展不同层次的物理实验活动.

2.从教师角度：一要转变教学观念，重视实验教学.教师把物理实验教学作为物理教学过程中的重要环节，培养和发展学生能力，把实验教学的重心真正转移到以实验为基础上来.二要适当增加一些探索性和设计性实验, 把实验过程作为一个问题解决的过程, 加强动作技能和智慧技能的综合运用, 就可以促进实验能力的全面发展.

[1]于海波等.物理实验能力的认知分析及相应教学策略的探讨[J].物理通报, 2000(5):33～35.