高中物理实验教学的创新探究

李志国

新课改的精神全面的革新了高中物理教学的思路，这种革新体现在以下几个方面：教师不能强行的塞给学生物理概念知识，教师要引导学生自主的思考物理知识；教师不能以“书山题海”的方式引导学生学习，新课改的精神强调教师要以“少教多学”的思路引导学生学习；教师要加强学生的实践能力，如果学生只会做物理试题，却不会解决物理问题，就意味着教学没有完成教学的任务.物理实验教学是教师引导学生观察物理现象、探索物理现象、总结物理规律的一种教学方法，在全新的教学思路中，物理实验教学成为物理教师的一种重要的教学思路.

1 高中物理实验教学的创新探究的重要意义

在传统的高中物理实验教学中，物理实验教学存在着种种问题，这些问题可归纳为以下几个方面：教师的物理教学形式化，由于种种原因，部分物理教师在物理教学中不能放手让学生做实验，这使教师的实验教学变得形式化；教师的物理教学片面化，在物理的实验中，学生只有观察到物理实验的各种变化，才能全面的思考物理问题，可是物理实验教学开展的时间比较长，物理教师为了控制课时，有时不会愿意让学生观察所有的物理现象，他们通常只给学生观察几个有代表性的物理现象，然后就让学生匆匆的总结物理规律，而这种片面化的物理实验无法让学生理解到物理现象背后隐藏的物理规律；教师的物理教学理论化，教师开展物理实验本身的目的，是为了让学生理解到物理现象的规律以后，将物理知识应用到生活中，可是由于学生无法深入的理解物理实验，他们就无法灵活的应用学到的物理知识，这使学生的物理实践能力很差.高中物理实验教学要进行创新，就是要突破以上实验教学的弊端，如果高中物理教师能够突破以上的教学弊端，就能够使物理教学达到新课改的要求，由此可见，在高中物理实验教学中开展创新探究有非常重要的意义.

2 高中物理实验教学的创新探究的理论基础

2.1 以学生为教学主体，突出实验探究的基础

新课改的精神非常强调学生的学习主体性，这使物理教师不得不加强物理实验的教学以便引导学生自主的学习.教师要确保学生的主体性，就必须在实验教学的过程中突破以上谈到的弊端，这是物理教师必须创新物理实验教学的教学背景，物理教师的物理实验教学必须以确保学生的学习主体性为中心，实验教学的目的就是要引导学生能够自主的学习.

2.2 以信息技术为载体，创新实验过程的基础

在高中物理的实验教学中，教师无法以学生为主体，让学生以实验的方式探索物理知识的原因之一，是教师教学受到了实验器材限制的缘故.以教师引导学生学习《平抛运动》为例，教师要完成一套完整的平抛实验，就需要准备小球、木板、平抛运动探究仪等实验器材，可是部分学校的实验器材不齐全，这使教师无法有效的开展实验教学；部分学校虽然有实验器材，可是学生在探索物理知识时，需要自主的完成各种实验活动，他们在实验的过程中可能会破坏实验器材，部分物理教师为了避免器材受到损坏，也只好以片面化的方式展现一下实验的结果.目前信息技术具有仿真的功能，高中物理教师如果能够使用仿真的技术，将能用虚拟实验技术引导学生学习.信息技术带来的仿真技术，是高中物理实验技术中的技术突破，教师应用这种技术，突破物理实验器材的限制，教师将能用全新的物理实验思路引导学生学习.

2.3 以软件分析为辅助，化强数据处理的基础

在传统的物理实验中，学生需要自己记录实验的数据、自己统计物理实验的数据、自己分析实验的数据，这种数据处理的方式效率不高、不够直观、不够精准，目前仿真的实验软件一般具有自动统计数据的功能，学生可将仿真软件统计的数据交给专业的数据软件处理，这些数据软件能够帮助学生整理数据、处理数据，学生通过数据分析软件，将能更准确的分析出物理实验中存在的规律.学生若结合信息技术，便可将处理过的实验数据分享到网络上，这種数据处理方法能给学生带来更多收获.

3 高中物理实验教学的创新探究的实践探究

3.1 实验的创新思路

为了说明高中物理实验教学的创新，现以高中物理的《单摆的周期》的实验教学来说明高中物理实验教学中存在的创新之处.

教师引导学生学习《单摆的周期》这一课，是要引导学生探索到单摆运动中存在一个周期问题和摆长的问题，教师只有通过实验引导学生理解到单摆周期的规律，学生才能灵活的应用这一个物理知识，比如学生以后可应用该知识了解到摆钟快慢的问题、测出当地的重力加速度的问题.在传统的实验教学中，教师的实验有以下几个限制：实验缺乏反馈的问题，教师虽然可引导学生观察单摆的周期，可是如何有效的记录单摆的周期是这个实验最大的难题，如果实验数据不够精准，学生将难以从实验中探索出物理知识的规律；教学方法陈旧的问题，如果教师引导学生用传统的物理方法进行实验，这个实验将容易出现误差，如果学生反复的实验，那么教学时间将难以控制，教师为了确保实验的精确度，一般会自己做实验给学生看，可是学生缺乏自己动手探索的机会，他们就不会愿意自主的思考物理知识；物理数据统计不直观的问题，在传统的物理实验中，学生虽然能得到一些物理实验的数据，可是这类数据可能既不精准、也不直观，学生将很难从这些数据中摸索出物理的规律.

虚拟实验能克服以上的弊端，如果能应用虚拟实验的技术，教师就可将实验设计的教学流程定义为：教师做好实验教学需求分析→教师引导学生开展实验设计（含学生自主的分析实验目标、学生自主的分析实验过程）→教师引导学生开展虚拟实验（含教师引导学生开展实验、观察实验、统计实验）.高中物理教师应用创新的物理实验方法，将能制定出一套引导学生自主学习的实验策略.

3.2 实验的创新过程

（1）引导学生设计实验

教师在引导学生实验以前，可以先引导学生结合自己学习过的知识和生活经验设计单摆的周期实验.学生经过教师的引导，能够初步的理解到生活中单摆的事物确实拥有一个运动的周期，只是自己从未思考过如何确认单摆的周期.学生结合单摆周期的公式，认为要计算单摆的周期需要知道两组数据：需要了解单摆摆线的长度、需要了解秒表记录单摆振动N个周期的时间，学生认为只要知道了这两个数据，就能应用T=2πlg的公式计算出单摆的周期.

（2）引导学生虚拟实验

学生确立了实验的思路以后，教师可引导学生应用pasco传感器与其相关的组件来完成虚拟实验，这个虚拟实验的原理为学生在虚拟机上开始做单摆实验，这是学生需要实验的环节；虚拟机的运动传感器会发出单摆反应发生的信号，雷达收到该信号后，会给出当地单摆反应发生的位置、方向、速度等信息，然后给出一组数据，计算机收到该数据以后，会给出单摆虚拟实验的反应，学生可通过该反应了解到自己虚拟实验发生的情况；学生能够一边了解单摆反应发生的情况，一边能收到单摆发生实验测试需要了解的数据.

从虚拟实验的整个过程可看到该虚拟实验用到的器材为：

教師只要提供这些简单的设备，就能让学生看到完整、直观、准确的单摆周期实验的过程，学生可应用这套虚拟器材反复的实验，直到寻找出其中存在的物理规律.

（3）引导学生分析实验

学生在进行虚拟实验时，需要详细的记录实验数据，以便自己寻找数据中存在的物理规律.pasco软件自带有一套数据采集系统，它能准确的记录下学生每次实验产生的实验数据，并能给出数据的分析.以一名学生完成虚拟实验以后，应用pasco软件自带的数据记录进行数据分析为例，其分析的结果如图1，学生通过这组数据的记录和分析计算出单摆周期为T=1.75 s.

3.3 实验的数据创新

从以上的实验数据分析结果来看，学生可应用仿真软件自带的数据记录与数据分析软件，就能够得到自己需要的实验测试数据，这些数据非常精准；仿真软件可以将记录的数据以直观的方式展现出来，学生应用图形化的方式分析数据，将能调动自己的形象思维能力分析数据；学生可自主的反复进行实验，直到在实验的过程中摸索出物理规律.仿真软件的实验数据具有数字化、信息化的特点，学生可根据自己的学习需求发布实验结果，学生在共享这些数据的过程中，可能会得到一些有益的意见.从实验的数据的创新中可以看到，学生可应用这些实验的数据让自己获得更多的物理知识.

在新课改的背景下，高中物理教师需用物理实验教学引导学生自主的学习.传统的物理实验课程存在太多的弊端，这使物理教师可能无法有效的应用传统的物理实验教学引导学生自主的学习，教师需要创新物理实验教学.通过高中物理教师的创新探究可以了解到这种创新应是实验思路上的、实验技术上的、数据处理上的创新.本次研究简要的说明了高中物理实验教学创新的内容，而且用《单摆的周期》实践说明了实验教学创新的方法.如果高中物理教师应用物理实验引导学生学习时，能够适当的应用物理实验教学创新的成果，将会使物理教学效率进一步提高.