如何設(shè)計初中物理實驗
一、認識物理實驗教學(xué)的重要意義
實驗是人們根據(jù)研究的具體目的，利用一定的儀器設(shè)備，人為地制造、控制或模擬自然現(xiàn)象，使某些現(xiàn)象反復(fù)再現(xiàn)以便讓人們反復(fù)進行觀察研究的一種方法。實驗直觀具體、形象生動；實驗教學(xué)從感性到理性，從具體到抽象，適合學(xué)生的身心特點，符合學(xué)生的認識規(guī)律。在物理教學(xué)中運用實驗?zāi)芙o學(xué)生學(xué)習(xí)物理創(chuàng)造一個良好的環(huán)境，使學(xué)生能主動獲取物理知識，掌握實驗基本方法和實驗技能，發(fā)展各種能力，促進學(xué)生科學(xué)品質(zhì)和世界觀的形成。中學(xué)物理教學(xué)必須以實驗為基礎(chǔ)，這是由實驗在物理教學(xué)中具有的獨特作用決定的。
�。ㄒ唬┪锢韺嶒炗欣谂囵B(yǎng)學(xué)生的興趣和激發(fā)學(xué)生的求知欲
實驗對培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣很重要，這主要有兩方面原因：
一是實驗具有真實、直觀、形象和生動的特點，易引起學(xué)生的注意。
從學(xué)生學(xué)習(xí)物理的心理反應(yīng)來看，學(xué)生天生好奇、好動。實驗教學(xué)向?qū)W生提供了生動、直觀、形象的感性材料，對于初中學(xué)生，物理實驗有很強的吸引力，極易喚起他們的直接興趣。讓他們觀察生動有趣的實驗，他們的注意力會高度集中，新奇的實驗現(xiàn)象常常出乎他們的意料之外，使他們興趣盎然；而對于內(nèi)容枯燥、抽象的東西他們則興趣索然，難入角色。離開了實驗的物理教學(xué)只能是空中樓閣，照本宣讀、在黑板上做實驗，不過是紙上談兵，會把本來生動的、豐富的物理知識變成一堆枯燥難懂的材料，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
二是實驗是一種具有目的性的操作行為，易引起學(xué)生親身嘗試的需要。
實驗?zāi)芙o學(xué)生提供主動參與學(xué)習(xí)的機會，因此學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃厚，積極性很高，學(xué)生接觸實驗時，自然也會產(chǎn)生自己動手的欲望。設(shè)法讓學(xué)生多動手做實驗（邊學(xué)邊實驗、分組實驗、課外實驗），不僅可以滿足學(xué)生操作的欲望，更重要的是可以讓學(xué)生不斷體會和嘗到發(fā)現(xiàn)和克服困難解決問題獲得成功的喜悅，從而提高興趣，增強信心，激發(fā)求知欲望，進而使他們轉(zhuǎn)化為一種熱愛科學(xué)的素質(zhì)和志向。
興趣是最好的老師，只有有了學(xué)習(xí)的興趣，才談得上學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(chuàng)造性。
正因為上述兩個原因，所以教師不僅要自己多做實驗，而且要設(shè)法讓學(xué)生多做實驗；不僅要注意選擇能說明問題的實驗，而且要盡可能使所選的實驗?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生的興趣。
�。ǘ┪锢韺嶒灲虒W(xué)有利于學(xué)生對知識的理解和掌握
心理學(xué)研究表明，人的思維活動是在感性材料的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，感性材料是思維活動的源泉和根據(jù)。各種類型的物理實驗具體形象地展示了物理知識的形成和發(fā)展過程，為學(xué)生提供了豐富的感性材料，強化了學(xué)生的感知并糾正了學(xué)生經(jīng)驗感知中所形成的錯覺。
實驗?zāi)軐?fù)雜的條件進行簡化和純化：借助儀器設(shè)備突出研究對象的主要因素，排除次要的非本質(zhì)因素。實驗?zāi)軌騽?chuàng)造最好的物理環(huán)境，使需要認識的某種性質(zhì)或關(guān)系以比較純粹的形態(tài)表現(xiàn)出來，以便人們能比較容易比較精確地發(fā)現(xiàn)規(guī)律。
許多物理概念和規(guī)律都是從大量的具體事例中抽象出來的。在教學(xué)中，必須使學(xué)生通過對物理現(xiàn)象、過程獲得必要的感性認識，它是形成概念、掌握規(guī)律的基礎(chǔ)。這種感性認識可以來源于學(xué)生的生活，也可以來源于實驗提供的物理事實。從生活中得到的感性材料通常來自復(fù)雜的運動形態(tài)，本質(zhì)的、非本質(zhì)的因素通常交融在一起，僅僅通過這種途徑使學(xué)生建立概念、認識規(guī)律有時會遇到很大的困難。
而實驗則可以提供精心選擇的、經(jīng)過簡化和純化了的感性材料，使學(xué)生對物理事實獲得明確、具體的認識。在實驗教學(xué)中，通過觀察、操作、討論、分析，最后學(xué)生會歸納出物理概念和規(guī)律，實現(xiàn)從感性認識層面到理性認識層面的進步。實驗教學(xué)過程符合學(xué)生的認知規(guī)律，有利于學(xué)生對知識的理解和掌握，能夠達到發(fā)展學(xué)生智力、培養(yǎng)學(xué)生能力的目的。
（三）培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的方法和能力
實驗創(chuàng)設(shè)了理論密切聯(lián)系實際的學(xué)習(xí)過程，不僅活化學(xué)生學(xué)到的物理知識，而且能引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家那樣去觀察周圍的事物，用實驗手段去驗證事物的屬性，發(fā)現(xiàn)事物的變化、聯(lián)系和規(guī)律。在這個過程中蘊藏著極其活潑的因素，學(xué)生可以從中學(xué)習(xí)科學(xué)的研究方法，掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。
通過實驗教學(xué)，可以使學(xué)生學(xué)到實驗基本技能和方法；可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，使學(xué)生學(xué)會觀察物理現(xiàn)象的方法，有目的、有計劃地進行觀察，學(xué)會抓住觀察現(xiàn)象的主要特征，明確觀察對象的變化條件，同時引導(dǎo)學(xué)生在觀察中積極思維，做到眼到心到；可以指導(dǎo)學(xué)生明確實驗原理，學(xué)會正確使用物理儀器，掌握計數(shù)、讀數(shù)和處理實驗結(jié)果的技巧，通過分析、推理得出正確結(jié)論。
通過實驗教學(xué)，不僅有效地幫助學(xué)生領(lǐng)會物理知識，更重要的是可以使學(xué)生通過觀察實驗現(xiàn)象，分析和解決實驗中的問題，做到手腦并用。同時在實驗教學(xué)中啟發(fā)學(xué)生對有關(guān)實驗進行設(shè)計和改進，都能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。
實驗?zāi)芰Σ荒軆H僅依靠教師的講解來傳授，必須在相應(yīng)的實踐活動中才能得到發(fā)展，只有通過實驗才能培養(yǎng)實驗?zāi)芰�。例如，在進行觀察與實驗中，需要用精細敏銳的感知和觀察力去及時捕獲一些重要現(xiàn)象，從而培養(yǎng)觀察能力；通過設(shè)計實驗、分析結(jié)果等鍛煉和培養(yǎng)想象能力和分析能力；在研究原因、結(jié)果和形成概念的過程中，通過分析、比較、判斷、推理等培養(yǎng)邏輯思維能力（歸納能力、分析能力等）；通過想象、假設(shè)鍛煉和發(fā)展想象能力、創(chuàng)造能力；在實際操作和匯報實驗結(jié)果的過程中培養(yǎng)動手能力、組織能力、表達能力等。
（四）培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素質(zhì)
有人認為，素質(zhì)主要由三個方面的因素構(gòu)成：知識因素、智能因素和非智力因素。實驗除了對知識的掌握、智能的提高有明顯的作用外，對非智力因素的培養(yǎng)也有顯著的作用。
在物理實驗教學(xué)過程中，對每個步驟的操作，每個現(xiàn)象的觀察，每個數(shù)據(jù)的讀取都必須使學(xué)生認識到對待科學(xué)要有實事求是的態(tài)度，要尊重實驗事實和實驗數(shù)據(jù)，養(yǎng)成客觀分析的科學(xué)習(xí)慣，反對為了得到預(yù)結(jié)果而編造數(shù)據(jù)。學(xué)生在實驗中發(fā)現(xiàn)，沒有正確的數(shù)據(jù)不會得出正確地結(jié)論，而正確的結(jié)論必須建立在科學(xué)的實驗方法和正確的實驗操作基礎(chǔ)之上。通過物理實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生具備正確的觀察習(xí)慣、規(guī)范的操作習(xí)慣及客觀記錄數(shù)據(jù)的習(xí)慣，有利于培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。
此外，在促進學(xué)生形成嚴謹細致的工作作風(fēng)、堅忍不拔的意志品質(zhì)、敢于實踐創(chuàng)新的意識等方面都有很好的教育功能。
二、了解目前實驗教學(xué)的狀況和問題
（一）實驗教學(xué)的現(xiàn)狀
目前初中物理教學(xué)中，實驗教學(xué)的類型主要有演示實驗、學(xué)生實驗、隨堂實驗和課外小實驗等。
演示實驗是教師在課堂上結(jié)合教學(xué)內(nèi)容進行操作表演的實驗。通過演示實驗，讓學(xué)生親眼目睹或感受物理現(xiàn)象產(chǎn)生的效果，使課堂教學(xué)過程生動有趣，學(xué)生注意力集中，對物理現(xiàn)象獲得深刻的印象；通過演示實驗，指導(dǎo)學(xué)生觀察和分析物理概念和規(guī)律，獲得生動的感性認識，使學(xué)生更好地理解和掌握物理概念和規(guī)律；通過演示實驗，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析和綜合、邏輯思維等能力；通過演示實驗，培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力起一定的示范作用等。演示實驗教學(xué)突出激發(fā)興趣、操作示范和確保成功等要求。
學(xué)生實驗是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生在實驗室分組進行實驗的教學(xué)方式。通過學(xué)生實驗，讓學(xué)生更仔細地觀察物理現(xiàn)象，更深入地了解儀器和裝置的結(jié)構(gòu)和性能，更深入地認識和理解相關(guān)物理概念和規(guī)律。學(xué)生分組實驗突出培養(yǎng)學(xué)生操作技能，使學(xué)生理解和進行規(guī)范的實驗操作，使學(xué)生受到物理學(xué)研究的實驗方法的初步訓(xùn)練。教學(xué)大綱中有明確的課時要求，初中階段學(xué)生實驗為19課時，目前物理教學(xué)中對此有比較規(guī)范的管理。
隨堂實驗通常稱為邊教邊實驗或邊學(xué)邊實驗，是介于演示實驗和學(xué)生分組實驗的一種教學(xué)方式。它把教師的講解和學(xué)生的操作觀察有機地結(jié)合起來，把知識的學(xué)習(xí)和實驗探索能力的培養(yǎng)有機結(jié)合起來。目前，部分業(yè)務(wù)能力比較強的教師經(jīng)常自覺地采用這種教學(xué)方式。
課外小實驗是課堂實驗教學(xué)的補充，通過課外實驗，進一步培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和觀察能力，促進其對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，擴大其知識面，發(fā)展他們的愛好和特長，使他們把所學(xué)的理論知識與課外實踐有機地結(jié)合起來。在當(dāng)前的升學(xué)競爭壓力下，課外小實驗開展很少。
（二）傳統(tǒng)實驗教學(xué)存在的問題
1.對實驗在教學(xué)中的地位缺乏正確認識
教師認識上有三種錯誤傾向：第一，認為實驗并不重要，僅僅是促進學(xué)生學(xué)習(xí)知識的教學(xué)輔助手段，從實驗得出的結(jié)論是重要的，而實驗的本身并不重要。第二，認為實驗雖然重要，但當(dāng)前的評價機制過多重視知識，忽視能力，所以緊抓實驗教學(xué)不會收到良好的教學(xué)質(zhì)量。這里存在著錯誤的教學(xué)質(zhì)量觀和對評價機制中問題的片面夸大，以及對教學(xué)更重要的是為了學(xué)生的發(fā)展、而不是評價選拔這一本質(zhì)意義認識的嚴重不足。第三，認為實驗確實重要，但實驗教學(xué)費時費力，課堂組織教學(xué)難度也較大，學(xué)生活動不易把握，用講實驗步驟、講實驗結(jié)論等方法也可達到相同的效果。
2.實驗教學(xué)的準備工作不充分
處理學(xué)生的作業(yè)和對學(xué)生的管理花去了初中教師相當(dāng)多的時間和精力，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、教師、學(xué)生及其家長特別關(guān)注分數(shù)，這使教師平時更多考慮的是如何在課上把學(xué)生要掌握的知識教好，不太重視實驗教學(xué)的課前準備，上課前不能認真把實驗嘗試一下，上課鈴聲一響，往往拎著實驗器材急急忙忙到課堂，很難保證實驗的高成功率。課堂上器材缺少一兩件，急忙派學(xué)生到辦公室或其他班級的課堂上去拿的現(xiàn)象時有發(fā)生，有時實驗器材少或者實驗總是失敗，只能講授實驗知識。
3.實驗要求過于劃一，忽視實驗的探究性
實驗往往是用專門的、規(guī)范的儀器來完成，不重視用身邊的器材進行實驗，使用哪些器材、怎樣操作也是書上規(guī)定的。
實驗往往是重驗證，輕探究。實驗的原理、方案和步驟等都是預(yù)設(shè)的，學(xué)生是在被牽制著進行操作；得出的實驗結(jié)論也強調(diào)高度一致，學(xué)生被動地按照同一思路對實驗加以分析論證；甚至實驗過程的設(shè)計、實驗結(jié)果的得出都由教師包辦，學(xué)生沒有機會進行必要的交流，實驗中沒有時間操作，改數(shù)據(jù)、記結(jié)論的現(xiàn)象比比皆是。這些嚴重束縛了學(xué)生的創(chuàng)新思維與實踐，制約了實事求是等科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。
4.實驗冊基本沒有發(fā)揮好作用
由于課堂上教師更多關(guān)心的是知識講授得怎樣，課外教師更多關(guān)心的是學(xué)生對知識學(xué)習(xí)鞏固得怎樣，忽視過程與方法的教學(xué)，物理實驗冊在課堂和課后都很少使用，對實驗器材的選擇、實驗方案的設(shè)計、實驗數(shù)據(jù)的記錄與分析、書寫實驗報告、實驗后的進一步思考等環(huán)節(jié)，都不能得到很好的鍛煉，也起不到對實驗的交流與評估反饋作用。當(dāng)然，實驗冊的編制也要進一步探索，并加以改進和完善。
5.課外實驗得不到重視
中考的壓力、大量的、高要求的書面作業(yè)使教師、學(xué)生不重視課外實驗，家長也認為做課外實驗沒多大意義。學(xué)生回家的實驗器材難準備，教師沒有課外實驗教學(xué)及管理經(jīng)驗，都使課外實驗很少得到落實。
三、新課程實驗教學(xué)的目標要求與突出特點
（一）認識新課程實驗教學(xué)的目標要求
教學(xué)大綱在教學(xué)目的中提到：培養(yǎng)學(xué)生的觀察實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。在教學(xué)中應(yīng)該注意的問題中提到：加強演示和學(xué)生實驗，規(guī)定的演示實驗和學(xué)生實驗都應(yīng)該做好，條件好的學(xué)校還應(yīng)多做一些，適當(dāng)增加少量探索性和設(shè)計性實驗，鼓勵和指導(dǎo)學(xué)生在課外做一些觀察和小實驗也是十分有益的。要培養(yǎng)的觀察能力主要是：能有目的地觀察，辨明觀察對象的主要特征及其變化的條件。應(yīng)培養(yǎng)的實驗?zāi)芰χ饕牵毫私鈱嶒灥哪康模瑫_使用儀器，會作必要的記錄，會根據(jù)實驗結(jié)果得出結(jié)論，會寫簡單的實驗報告。在關(guān)于教學(xué)要求的說明中提到：對技能的要求用會來表示，就是要求能正確地操作，并得出結(jié)論。
可以看出，教學(xué)大綱對實驗教學(xué)的目標要求都是比較原則性的，而且著重于技能目標和對知識教學(xué)的輔助功能。新課標對實驗教學(xué)的目標在三維目標中都有體現(xiàn)，而且有比較具體的操作性要求，主要以科學(xué)探究能力目標的形式體現(xiàn)出來，在內(nèi)容標準的三級主題中，也有明確的規(guī)定，同時，在實施建議中也給出了具體的操作指導(dǎo)意見。
1.三維目標對實驗教學(xué)的要求
在知識與技能目標中提到：具有初步的實驗操作技能，會使用簡單的實驗儀器和測量工具，能測量一些基本的物理量；會記錄實驗數(shù)據(jù)，知道簡單的數(shù)據(jù)處理方法；會寫簡單的實驗報告，會用科學(xué)術(shù)語、簡單圖表等描述實驗結(jié)果。
在過程與方法目標中提到：經(jīng)歷觀察物理現(xiàn)象的過程；能在觀察物理現(xiàn)象或物理學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)一些問題；通過參與科學(xué)探究活動，學(xué)習(xí)擬訂簡單的科學(xué)探究計劃和實驗方案；通過參與科學(xué)探究活動，學(xué)習(xí)信息處理方法；學(xué)習(xí)從物理現(xiàn)象和實驗中歸納簡單的科學(xué)規(guī)律。
在情感態(tài)度與價值觀目標中提到：勇于探究日常用品或新器件中的物理學(xué)原理，樂于參與觀察、實驗、制作、調(diào)查等科學(xué)實踐活動，養(yǎng)成實事求是、尊重自然規(guī)律的.科學(xué)態(tài)度。
2.科學(xué)探究能力目標對實驗教學(xué)的要求
提出問題環(huán)節(jié)：能從日常生活、自然現(xiàn)象或?qū)嶒炗^察中發(fā)現(xiàn)與物理學(xué)有關(guān)的問題。
猜想與假設(shè)環(huán)節(jié)：對探究的方向和可能出現(xiàn)的實驗結(jié)果進行推測與假設(shè)。
制定計劃與設(shè)計環(huán)節(jié)：明確探究目的和已有條件，經(jīng)歷制定計劃與設(shè)計實驗的過程；嘗試選擇科學(xué)探究的方法及所需要的器材；嘗試考慮影響問題的主要因素，有控制變量的初步意識。
進行實驗與收集證據(jù)環(huán)節(jié)：能通過觀察和實驗收集數(shù)據(jù)；會閱讀簡單儀器的說明書，能按書面說明操作；會使用簡單的實驗儀器，能正確記錄實驗數(shù)據(jù)；具有安全操作的意識。
分析與論證環(huán)節(jié)：能初步描述實驗數(shù)據(jù)或有關(guān)信息；能對收集的信息進行簡單的比較和簡單的因果推理；經(jīng)歷從物理現(xiàn)象和實驗中歸納科學(xué)規(guī)律的過程。
3.內(nèi)容標準三級主題中對實驗教學(xué)的具體要求
例：聲和光
（1）內(nèi)容標準
�、偻ㄟ^實驗探究，初步認識聲產(chǎn)生和傳播的條件；了解樂音的特性；了解現(xiàn)代技術(shù)中與聲有關(guān)的應(yīng)用；知道防治噪聲的途徑。
例1：在鼓面上放一些碎紙屑，敲擊鼓面，使其發(fā)聲，觀察紙屑的運動；敲擊音叉，觀察與其輕觸的乒乓球的運動。
例2：將鬧鐘放到玻璃罩中，抽去空氣，這時幾乎聽不到聲音。慢慢放入空氣，聲音從無到有，從小到大。
�、谕ㄟ^實驗，探究光在同種均勻介質(zhì)中的傳播特點，探究并了解光的反射和折射的規(guī)律。
例5：演示激光束（或太陽光束）在平面鏡上的反射（用玩具激光器產(chǎn)生激光，用煙霧顯示激光，注意不能直射眼睛），入射光束與平面鏡的夾角增大時，反射光束與平面鏡的夾角也增大。
例6：演示激光束（或太陽光束）從空氣射入水中時發(fā)生偏折。
�、弁ㄟ^實驗，探究平面鏡成像時像與物的關(guān)系；認識凸透鏡的會聚作用和凹透鏡的發(fā)散作用；探究并知道凸透鏡成像的規(guī)律；了解凸透鏡成像的應(yīng)用。
�。�2）活動建議
閱讀投影儀或照相機的說明書，通過說明書學(xué)習(xí)使用投影儀或照相機。
用兩個不同焦距的凸透鏡制作望遠鏡。
（二）把握新課程實驗教學(xué)的突出特點
1.提倡使用身邊的物品進行物理實驗
使用身邊隨手可得的物品進行探究活動和物理實驗可以拉近物理學(xué)與生活的距離，使學(xué)生對科學(xué)更有親近感，增進學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生深切地感受到科學(xué)的真實性，感受到科學(xué)和社會、科學(xué)和日常生活的關(guān)系。另一方面，由于這些物品本來的用途不是進行物理實驗，所以這種做法本身就是一種創(chuàng)新。
例如，硬幣跳高比賽實驗、電磁波的傳播實驗等都用到了日常生活中的器材，拉近了物理知識與日常生活的距離，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。
2.注重實驗過程的自主探究
一是學(xué)生動手實驗操作和探究的機會大大增加了。
由于課程標準和新教材對知識的記憶、嚴密、深入和演練的要求明顯降低，保證了學(xué)生課堂上具有充足的時間經(jīng)歷實驗操作和探究過程。課程標準的三維目標、課程內(nèi)容的科學(xué)探究以及科學(xué)內(nèi)容的各級主題中，很多地方提出通過實驗探究、經(jīng)歷過程等，明確了和實驗相關(guān)的教學(xué)要求。
二是實驗方法、途徑和結(jié)果更具有開放性。
不著重要求學(xué)生嚴格按照預(yù)設(shè)的實驗步驟進行操作，以確保實驗的成功，并把關(guān)鍵的具體的操作步驟作為知識記憶；而是重視學(xué)生按照各自的思路設(shè)計各種實驗方案，進行對比分析，理解設(shè)計思想。這樣可以鼓勵學(xué)生大膽嘗試，積極主動地思考和探索，體驗和領(lǐng)會研究物理問題的思路、方法，促進科學(xué)創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，同時也體現(xiàn)了尊重學(xué)生差異，以學(xué)生發(fā)展為本的教學(xué)理念。
例1：探究影響電磁鐵磁性強弱的因素
提出問題：電磁鐵的磁性強弱與什么因素有關(guān)？
假設(shè)和猜想：電磁鐵的磁性可能與電磁鐵的線圈匝數(shù)和通過電磁鐵線圈的電流大小有關(guān)。
設(shè)計實驗：設(shè)計的實驗需要解決三個問題：
�。�1）怎樣測量電磁鐵磁性的強弱？
學(xué)生A：看它能吸起多少根大頭針或小鐵釘。
學(xué)生B：看它能吸引多少鐵屑（用天平稱）。
學(xué)生C：看它對某一鐵塊的吸引力（用彈簧測力計把被電磁鐵吸住的鐵塊拉開時彈簧測力計的讀數(shù)）有多大。
�。�2）怎樣改變和測量通過電磁鐵線圈的電流？
學(xué)生D：用滑動變阻器改變線圈中的電流，用電流表測量電流的大小。
學(xué)生E：用增減電池的方法來改變線圈中的電流，用串聯(lián)小燈泡的亮度來比較電流的大小。
（3）怎樣改變電磁鐵線圈的匝數(shù)？
學(xué)生F：用中間有抽頭、能改變線圈匝數(shù)的電磁鐵。
學(xué)生G：臨時制作電磁鐵線圈，邊實驗，邊繞制。實驗操作：指導(dǎo)學(xué)生選擇合理的步驟進行操作，盡可能讓他們獨立完成。
電磁鐵的探究主要不是驗證學(xué)生的猜想是否正確，而是讓學(xué)生理解怎樣設(shè)計實驗，為什么要這樣設(shè)計。實驗操作步驟可以通過學(xué)生交流得出，不須要死記硬背。
例2：探究凸透鏡成像的規(guī)律
大綱要求：
�。�1）先測出凸透鏡的焦距。
�。�2）把物體放在距凸透鏡中心2倍焦距以外，移動光屏，使物體在光屏上成一個清晰的像，觀察像的特征和像到透鏡的距離。
�。�3）把物體放在距凸透鏡中心1倍焦距和2倍焦距之間，移動光屏，使物體在光屏上成一個清晰的像，觀察像的特征和像到透鏡的距離。
�。�4）把物體放在距凸透鏡中心1倍焦距以內(nèi)，移動光屏，使物體在光屏上成一個清晰的像。如果不能觀察到像，請從光屏一側(cè)通過透鏡觀察物體成像的特征。
�。�5）分析凸透鏡成像的規(guī)律。
新課標要求：
�。�1）在學(xué)生知道照相機和投影儀成像的特點的基礎(chǔ)上教師提出問題：像的大小、正倒跟物體的位置有什么關(guān)系？
�。�2）鼓勵學(xué)生大膽的猜想和假設(shè)。
�。�3）請同學(xué)們設(shè)計實驗驗證自己的猜想（或推翻）。
（4）按自己的設(shè)計進行實驗，并記錄數(shù)據(jù)。
對凸透鏡成像規(guī)律的探究不要求學(xué)生按預(yù)定的實驗步驟統(tǒng)一完成，而是大膽放手讓學(xué)生按照自己的猜想設(shè)計方案進行探究。探究過程也不按焦距的劃分來進行。實驗要求有所降低，但注重了實驗的過程，這更接近實驗探究的本來面貌。
例3：測小燈泡的電阻
第一次測量時燈泡兩端的電壓等于額定電壓，以后幾次測量時電壓逐次降低，直到看不到燈泡發(fā)光。然后計算燈泡的電阻。
讓學(xué)生一起交流、分析實驗過程中發(fā)現(xiàn)了什么，造成這一結(jié)果的原因究竟是什么。
教學(xué)大綱過分強調(diào)實驗的結(jié)果，把實驗的正確結(jié)論看成實驗?zāi)繕耸欠襁_到的依據(jù)。有些學(xué)生為了達到所謂的目標，任意修改實驗數(shù)據(jù)，為實驗而實驗，走走過場，缺少學(xué)生之間和師生之間的交流。
新標準下的物理實驗并不注重實驗結(jié)果是否一定相同、正確，而更注重分析造成實驗結(jié)果不同的原因，鼓勵學(xué)生發(fā)表自己的看法和觀點，老師要對學(xué)生的發(fā)言作出肯定性的評價，使實驗真正成為學(xué)生探究物理規(guī)律、學(xué)習(xí)物理知識的最有效的手段。
上述實驗除第一次燈泡兩端電壓相同外，后幾次實驗完全由學(xué)生自由完成，故學(xué)生的實驗結(jié)果肯定不同，改變了過去實驗數(shù)據(jù)一樣的弊端，使實驗結(jié)果更具有交流、分析的價值，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性。
三是重視學(xué)生分析論證、得出實驗結(jié)果的過程。
《標準》中明確提出了對實驗數(shù)據(jù)、信息的描述能力、比較能力以及因果推理能力和歸納能力等；新標準、新教材中，科學(xué)內(nèi)容的好多地方對用圖像進行描述、分析的能力提出了要求。
3.更重視非學(xué)科的通用實踐能力
實踐能力兩種類型。一種是按照規(guī)范進行物理學(xué)的科學(xué)實驗的能力。例如儀器的規(guī)范化使用，用減小實驗誤差的方法和作圖法找出實驗數(shù)據(jù)中的關(guān)系，按照規(guī)范的操作步驟進行實驗這種類型的能力具有很強的學(xué)科特征。另一種是用科學(xué)知識和科學(xué)方法處理生活、生產(chǎn)中與物理相關(guān)問題的能力。例如通過閱讀說明書和嘗試性操作，學(xué)習(xí)使用電器和儀器的能力，利用科學(xué)知識沿著正確的思路發(fā)現(xiàn)和排除自行車或家庭上下水系統(tǒng)故障的能力這種類型的能力具有較強的應(yīng)用特征。
義務(wù)教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有較高科學(xué)文化素質(zhì)的公民。多數(shù)學(xué)生將來并不從事科學(xué)技術(shù)方面的專業(yè)工作，因此新課程在重視前一種實踐能力的同時，更加強調(diào)后一種實踐能力，體現(xiàn)了突破學(xué)科本位的教學(xué)理念。
4.把課外實驗放到了十分重要的位置
新教材的課外作業(yè)是以動手動腦學(xué)物理的形式給出的，每兩節(jié)課下來，一定會有動手制作、操作和探究的實踐活動題目。八年級物理教材中共有課外實驗約28個，這有效避免了學(xué)生在課外沉溺于繁重、枯燥的書面作業(yè)中，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動手實踐能力。
四、新課程理念下物理實驗教學(xué)的基本類型與實施策略
物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的一門學(xué)科，重視實驗、加強實驗教學(xué)、提高學(xué)生的實驗技能是當(dāng)前初中物理教學(xué)改革的一個顯著特點。課本中的實驗大致可分為演示實驗、學(xué)生操作實驗、師生探究實驗和課外實驗四種類型。
（一）演示實驗
演示實驗的過程應(yīng)有較強的直觀性。實驗的關(guān)鍵過程和實驗的結(jié)果一定要在學(xué)生的共同參與下完成和總結(jié)。這樣就要注意演示實驗應(yīng)直觀簡單，要有一定的可視度，現(xiàn)象要明晰易見，能充分說明問題。為便于全班每個學(xué)生的觀察，特別是最后排的學(xué)生，做演示實驗時盡可能采用大型的儀器，有條件的最好利用投影儀放大。
例1：磁鐵的磁場分布演示
第一步：打開實物投影儀，把一根條形磁鐵放在投影儀上。
第二步：把一塊玻璃平放在條形磁鐵上面。
第三步：在玻璃上面均勻地撒上一些鐵屑。
第四步：用手指輕敲玻璃，讓學(xué)生仔細觀察鐵屑的分布。
做演示實驗的過程中必須注意實驗操作的規(guī)范性和示范作用。這是因為教師的操作具有示范性，教師如何操作學(xué)生就怎么跟著學(xué)，教師在演示實驗操作中的一舉一動都將成為學(xué)生獨立操作的依據(jù)。因此教師在演示實驗的操作過程中，使用的儀器要整潔，放的位置要妥當(dāng)，既要使學(xué)生看得清楚，也要便于自己的操作；在儀器的使用、連接中，要做到準確、敏捷、協(xié)調(diào)。例如在串、并聯(lián)電路的連接中，一定要按順序連接。為了便于學(xué)生觀察，電源正極與電流表、電壓表正接線柱的連線可用紅色，另一邊用黃色或綠色。教師對實驗器材的掌握、應(yīng)用、處理的熟練程度及對實驗過程的認真態(tài)度、操作的規(guī)范等，都對學(xué)生起到潛移默化的作用。
做演示實驗時要注意科學(xué)性、目的性。演示實驗?zāi)芊耥樌剡_到演示的預(yù)期目的和效果，首先在于教師是否時刻注意演示實驗的目的性、科學(xué)性以及實驗操作的有序性。
例2：物體的冷熱程度靠人的感覺不可靠的演示
第一步：取三盆溫度不同的水放在講臺上。
第二步：請一名同學(xué)先把兩只手分別放入熱水和冷水中。
第三步：先把左手放入溫水中，再把右手放入溫水中，比較兩手對溫水的感覺是否相同。
上述實驗的順序不能倒過來，否則將達不到實驗的目的。
�。ǘ⿲W(xué)生操作實驗
學(xué)生操作實驗不同于演示實驗，它強調(diào)學(xué)生的操作過程，也不象探究實驗?zāi)菢�，把主要目的放在�?jīng)歷與體驗通過實驗探索知識技能的過程。學(xué)生操作實驗有的是為了讓學(xué)生對實驗現(xiàn)象觀察得更仔細，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力；有的是為了增強學(xué)生的感官刺激，激發(fā)其濃厚的興趣；有的是為了使學(xué)生更深入地了解儀器的結(jié)構(gòu)和性能，提高學(xué)生的操作技能；等等。
新課程對學(xué)生操作實驗比較重視，八年級的學(xué)生操作實驗就有28個之多，而《大綱》規(guī)定的學(xué)生操作實驗初中階段總共有19個。學(xué)生操作實驗不再像以往教學(xué)大綱下的學(xué)生實驗?zāi)菢訃烂C和規(guī)范，而是更注重趣味，更貼近生活，更簡單易行，更突出某一方面的教學(xué)功能。像鋼筆錯位、照相機模型制作、憑感覺判斷溫度、小紙鍋燒水、用鉛筆心控制小燈的亮度、觀察各種電阻器、電磁繼電器的使用等實驗都有以上的一些特點，教學(xué)中要加以分析理解和把握。
（三）師生探究實驗
初中的科學(xué)探究教學(xué)主要是以學(xué)生實驗為主的探索物理現(xiàn)象和物理規(guī)律的過程。學(xué)生在實驗探究活動中，通過經(jīng)歷與科學(xué)工作者進行科學(xué)探究時的相似過程，學(xué)習(xí)物理知識和技能，體驗科學(xué)探究的樂趣，學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)探究方法，領(lǐng)悟科學(xué)的思想和精神。我們無論是引導(dǎo)學(xué)生探索物理規(guī)律，還是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念，學(xué)生的自主探究實驗都具有無可替代的作用。
實驗探究的要素有：提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作等。各要素（或者說各環(huán)節(jié)）的教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)、探索能力都有其獨特作用。
學(xué)生科學(xué)探究能力的發(fā)展不是只要記住有關(guān)探究的知識就能解決的，必須在探究實踐中不斷積累。為此，學(xué)生要先經(jīng)歷一些簡單的探究活動，在具體的某一實驗探究教學(xué)中，其探究過程可以涉及所有的要素，也可以只涉及部分要素。隨著能力的逐步提高，逐步加大探究的難度，使探究活動的水平循序漸進。在物理課中，科學(xué)探究的難度和探究的內(nèi)容是有一定關(guān)系的，有些物理知識的探究會難一些，而另外有一些則較容易。
要努力實現(xiàn)全面的科學(xué)探究能力目標。由于物理課堂教學(xué)中的科學(xué)探究活動多數(shù)都只涉及部分要素，因此很可能有些要素在很多探究活動中經(jīng)常涉及，而另一些卻涉及很少，造成學(xué)生在科學(xué)探究方面的能力發(fā)展不夠平衡。
例如發(fā)現(xiàn)問題和提出問題這一環(huán)節(jié)，以往的課堂教學(xué)中，問題往往是由教材的內(nèi)容決定的，或者是由教師提出來的，學(xué)生在這方面很少有鍛煉的機會。新課程的教學(xué)實施中，教師應(yīng)該突出這一方面的教學(xué)，在課堂上多創(chuàng)設(shè)一些條件讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題，同時，還可以引導(dǎo)學(xué)生在課外自己的生活中發(fā)現(xiàn)和提出有意義的物理問題。除發(fā)現(xiàn)問題和提出問題之外，制定計劃也是以往教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)。
因此，分析和統(tǒng)計學(xué)生在課堂教學(xué)中關(guān)于科學(xué)探究的各種能力要求的情況，了解學(xué)生在科學(xué)探究中的薄弱環(huán)節(jié)，對學(xué)生實現(xiàn)全面的科學(xué)探究能力目標進行合理規(guī)劃，并提出行之有效的方法，這是物理新課程實施中需要關(guān)注的問題。
教師在教學(xué)活動中要注意分析教材中各個科學(xué)探究活動對學(xué)生的能力要求，特別是每一次探究過程重點涉及的部分要素，把握好其對學(xué)生探究的指導(dǎo)價值。
例1：實驗探究壓力的作用效果
實驗?zāi)M兩個女士在海邊沙灘上散步，胖的穿高跟鞋，瘦的穿平跟鞋，她們留在沙地上的腳印深淺有明顯的差異。高跟鞋后跟的印痕窄而深，平跟鞋的則寬而淺。請同學(xué)們觀察這一現(xiàn)象，把想到的問題提出來交流。
這是一個日常生活中常見的現(xiàn)象，通過這個例子啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，并使學(xué)生把自己的發(fā)現(xiàn)通過思考，采用問題化的方式進行陳述：為什么兩者在沙地上留下深淺不一的腳��？為什么高跟鞋的鞋跟在濕地上的壓印會比平跟鞋深？進而演變?yōu)橐粋�具體、明確的物理問題：壓力的作用效果與什么因素有關(guān)？壓力與作用面積的關(guān)系如何？
對于每一個探究實驗，應(yīng)該充分考慮學(xué)生對看到的現(xiàn)象可能會產(chǎn)生哪些疑問，如果這些疑問有價值，就應(yīng)該用來對學(xué)生進行善于質(zhì)疑、求學(xué)好問的習(xí)慣和能力的培養(yǎng)。
例2：實驗探究串聯(lián)電路中的電流
實驗給出已在工作狀態(tài)的串聯(lián)電路，請學(xué)生猜想串聯(lián)電路中各處的電流關(guān)系。學(xué)生有的從電流路徑的角度去考慮，有的從不同電燈亮暗的角度去考慮，都能作出電流相等或不相等的結(jié)論和相應(yīng)的認識經(jīng)驗依據(jù)，對培養(yǎng)學(xué)生大膽想象、積極思維的精神和能力有獨到的作用。
例3：實驗探究影響滑動摩擦力大小的因素
學(xué)生猜想在水平面上滑動的物體受到的摩擦力大小，可能與接觸面的粗糙程度、物體重力的大小和接觸面的大小有關(guān)。之后，安排學(xué)生思考、交流和討論實驗探究方案，逐步理解和形成依據(jù)二力平衡原理、用彈簧秤勻速拉動物體測量摩擦力的方法，以及學(xué)習(xí)和體驗控制變量的研究方法等。
在實驗探究的教學(xué)中，方案設(shè)計要充分考慮如何通過實驗顯現(xiàn)和測量所涉及的量，實驗器材的選用要求依據(jù)怎樣的科學(xué)原理，以及控制變量、等效替代等科學(xué)方法的應(yīng)用。當(dāng)然，決不要把科學(xué)研究的方法狹隘地理解為已經(jīng)冠以某個名詞的幾種典型科學(xué)方法，研究中要用到的方法是多種多樣的，要靠我們?nèi)ッ鳌l(fā)掘和總結(jié)。
例4：實驗探究凸透鏡成像規(guī)律
用同一規(guī)格的凸透鏡進行實驗，當(dāng)將各組實驗數(shù)據(jù)收集在一起填入表格后，教師引導(dǎo)學(xué)生進行充分分析討論，從像的性質(zhì)、物距、像距以及焦距的關(guān)系上來探尋成像規(guī)律，然后為學(xué)生提供充分交流的機會。
學(xué)生得出的結(jié)論各有差異：有的學(xué)生得出的結(jié)論僅僅是在光屏上只能成倒立的像，有的學(xué)生得出當(dāng)物距大于像距，能成縮小的像，物距小于像距時，成放大的像；當(dāng)物距小于焦距時，不能成像在光屏上，當(dāng)物距大于焦距時，能成像在光屏上的結(jié)論，也有的學(xué)生發(fā)現(xiàn)物體在兩倍焦距以外，在光屏上成倒立縮小的像，等等。
在分析與論證的過程中，逐步把學(xué)生零碎的結(jié)論加以歸納總結(jié)，形成較完整的規(guī)律，能使學(xué)生相互啟發(fā)，相互學(xué)習(xí)，體驗逐步認識規(guī)律的過程，促進他們對規(guī)律的深入理解。
例5：實驗探究測量固體和液體的密度
通過閱讀說明書、嘗試測量操作和交流討論等學(xué)習(xí)探索活動，學(xué)習(xí)量筒的基本使用方法。在制定出實驗方案和步驟后，大部分的時間是學(xué)生操作，測量固體和液體的密度，進一步熟悉天平的使用。為了使學(xué)生學(xué)習(xí)各種天平的操作要求，可以在有的小組擺放托盤天平，有的小組擺放學(xué)生天平，或者每一小組實驗桌上既有托盤天平，又有學(xué)生天平等，規(guī)格也可以有所不同。實驗中讓學(xué)生先嘗試操作，測量橡皮泥和同一盆鹽水的密度，交流所遇到的困難和初步的測量經(jīng)驗，然后再進行充分的實驗測量，交流測量結(jié)果、實驗中的認識等，加深對密度是物質(zhì)固有屬性的認識，提高學(xué)生對各種天平和量筒的的操作技能等。
（四）課外實驗
課外實驗是學(xué)生對物理知識由認識到理解的一種橋梁，是初中物理教學(xué)的重要組成部分。它能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能、科學(xué)態(tài)度和良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，也是培養(yǎng)創(chuàng)新精神、實踐能力的一個重要途徑，是課堂教學(xué)的延伸，是創(chuàng)造發(fā)明的基礎(chǔ)。新標準對課外實驗十分重視，課后作業(yè)改為動手動腦學(xué)物理，把課外實驗作為學(xué)生的一項作業(yè)。怎樣才能指導(dǎo)學(xué)生做好課外實驗?zāi)兀?/p>
�。�1）做到實驗與教學(xué)內(nèi)容的有機結(jié)合。每一個實驗都反映了相關(guān)的物理現(xiàn)象或規(guī)律，因此，教師要緊密結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，適時組織相應(yīng)的課外實驗。例如在學(xué)過彈簧測力計的內(nèi)容后，指導(dǎo)學(xué)生制作橡皮筋測力計的課外實驗；在學(xué)過電磁鐵后，指導(dǎo)學(xué)生做用電流使鐵釘磁化、自制電鈴的課外實驗；在學(xué)習(xí)了聲音的性質(zhì)以后，指導(dǎo)學(xué)生自制小樂器；在學(xué)習(xí)了凸透鏡成像特點后，指導(dǎo)學(xué)生自制照相機等，以深化和鞏固知識，同時鍛煉學(xué)生的動手實踐能力。
�。�2）做到課外實驗類型與目的的統(tǒng)一。不同的課外實驗所要達到的目的是不相同的，應(yīng)根據(jù)課外實驗類型和不同要求有所區(qū)別，進行指導(dǎo)。對制作型的課外實驗，教師主要指導(dǎo)制作，以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)造能力。如直流電動機模型的制作、水果電池的制作。對于研究測量型的課外實驗，教師要指導(dǎo)學(xué)生如何觀察、記錄數(shù)據(jù)和進行處理，如凸透鏡焦距的測量。對于思考型的課外實驗，教師主要指導(dǎo)學(xué)生如何根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析、歸納和總結(jié)，以揭示物理現(xiàn)象的規(guī)律，如探究凸面鏡、凹面鏡的成像規(guī)律等。
（3）課外實驗一般利用課外時間由學(xué)生個人或小組進行，因此為了保證質(zhì)量和效果，一般要重視做好以下一些工作：一是指導(dǎo)學(xué)生作好實驗準備；二是指導(dǎo)學(xué)生作好實驗記錄和分析，寫出實驗報告并檢查落實；三是要及時進行交流與評估反饋。只有這樣才能收到好的效果，達到實驗的目的。
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