改进物理实验教学的途径
如何提高实验教学质量，培养学生的实验能力？陕西省兴平市南位高中武振中老师介绍了在改进物理实验教学中的做法。
强化学生实验能力的目标层次
《中学物理教学标准》和《考试说明》对实验能力用“会”来表示，未分目标层次。在布卢姆“教学目标分类学”理论的启示下，为使教学目标更加科学化、完整化，并遵循学生的认知发展规律和心理特征，把认知和技能联系在一起，将实验能力的要求由低级到高级分为下面四个目标层次：
(1)识记(A)：能记住基本仪器的主要构造、用途和操作规程；(2)理解(B)：能说明重要实验原理、操作要领、注意事项；(3)应用(C)：能应用实验原理和实验方法独立地、正确地进行实验性、探索性实验，能处理数据，得出实验结论；(4)综合(D)：能分析实验误差，准确选用器材，能设计实验方案和实验替代方案。
综上，A、B、C三个层次符合“必修”本，体现对一个合格高中毕业生的基本要求：层次D本着“选修”本的编写思路，以提高实验素养为指导思想，注重较高层次的实验技能训练，体现“专业准备性质”。从历年进入高校的学生反馈的信息来看，不少学生开始进入实验室，离开教师的指导就不知所措。因此，划分目标层次的目的在于提高学生的整体素质。学生学到的物理知识可以有多有少，但培养能力、提高素质的目标不能降低，基于教学、教育与社会相互制约的观点，对《考试说明》中所列实验划分层次归入左面表中，按照层次将实验内容归为热点、常规点和冷点进行达标培养。
类别实验内容层次要求说明
物理量具刻度尺、弹簧秤、秒表、天平、温度表、电阻箱、电流表、电压表游标卡尺、螺旋测微器万用电表滑动变阻器、打点计时器ABCD限用欧姆档含纸带分析验证性实验互成角度的两个共点力的合成验证牛顿第二定律验证机械能守恒定律碰撞中的动量守恒验证玻意耳-马略特定律ADBDC限弹性正碰探索性实验测定匀变速直线运动的α研究平抛物体的运动用单摆测定重力加速度用描迹法画出电场中平面上的等势线测定金属的电阻率用伏安法测电池的电动势和内电阻研究电磁感应现象测定玻璃的折射率测定凸透镜的焦距用卡尺观察光的衍射现象CDBADDBBBA含运动的叠加电流、电场含伏安法测R限定性研究不含读数强化学生实验能力的三个环节
(1)以实验牵线做好透思训练
“透思训练”是变教为导，变学为悟的一项教改实验。实验教学中应该将物理知识引出于实验之中，认识于实验之中，并在实践中应用，其教程如下图：
例1研究电磁感应现象，把电磁铁与一闭合线圈的装置(图1)放在桌上。
第一步实验引导：教师运动线圈并提出问题：要产生感应电流可用哪些方法？待学生完满回答后得出：①将线圈拉出；②改变电磁铁中电流的大小；③改变电磁铁线圈的匝数；④让线圈转动；⑤让线圈发生形变；⑥电磁铁运动。
第二步实验研究：对上述实验一一验证后归纳规律：只要闭合线圈的磁通量有变化，均能产生感应电流。
第三步达标训练：要求学生设计实验替代方案或解决实物组装、改错、判断现象等问题。
第四步反馈思考：要使线圈不产生感应电流怎样做？学生讨论后提出的方法有：①线圈不动；②电磁铁断电；③线圈仅上下平动；④线圈在水平面上匀速转动；⑤线圈断开；⑥整体一起运动。对各方法也一一验证，回答初问，从而反馈强化电磁感应的条件。
教师要善于诱思，就要选择合适的实验，引出有诱惑性的问题，才会帮助学生“跳一跳摘到桃子”，验证性实验主要是让学生学会研究物理规律的两种科学方法，即由理论到实验，由观察、实验到理论的方法。探索性实验则是对学生进行用实验归纳法研究物理规律的训练。
一般地说，先认真做好验证性实验，有了一定的实验基础，再从易到难进行探索性实验。
(2)以教学标准为指导向做好实验复习
近几年各类考试实验题量有所增加，考题的物理情景、设问方式越来越新颖，对实验复习指明了方向。
①提高基本仪器的操作技能要求学生会正确使用仪器13件，它们是进行物理实验的基本仪器，而每一种仪器的使用要达到一定的熟练程度，决不是用一次就能达到。教学中除结合实物解体示范外，要求每个学生会使用，件件过关，特别是教材中“明减暗增”的游标卡尺，还应介绍使用002mm和05mm游标卡尺，在使用中提高操作熟练度。
②增加学生动手机会首先将17个学生实验开齐开足，组织学生亲手去做，再将C与D级实验反复操练，增强用滑动变阻器限流、分压、分流的训练；课外开放实验室为学生形成物理表象，提供知识点建立生长的土壤，为学生个性的发展营造实践的氛围。
③设计“组块”，提炼高层次实验教学标准要求的实验蕴涵着一定的物理模型、处理方法和思维训练素材，可把系列实验作为一个有意义的“组块”移植到教学中，实现对实验知识的大功能单位的组织培训。
(3)以现场为主作好实验讲评
在实验现场进行讲评是教师指导学生总结研究方法和经验教训的重要环节。
①讲评要有针对性学生独立操作之后，往往会出现一些不足之处或有新见，或有争议，迫切需要进行信息交流。
例2学生用单摆测定重力加速度，对实验中现出的异常：①摆线短些②摆球体积偏大③摆线偏角偏大④周期不准确，进行讲评。强调“理想”二字，让学生明确“八要”
，即①摆线要选1米左右；②摆线要待悬挂好摆球后再测；③摆长要将悬线长加摆球半径；④摆球要体积小、密度大；⑤摆角要小于5°；⑥单摆要在竖直平面内摆动，要从平衡位置计时；⑦要记准摆动次数。为激发学生发散思维随即引出新问：图5所示的双线摆有何优点？
周期怎样计算？
②讲评要有指导性教师的指导宜在加工整理实验报告之前进行。
例3测匀变速直线运动的加速度。数据处理方案可以有三种：①α=(υ２-υ１)/Δt的原理；②依据α=2s/t２的原理；③依据α=Δs/T２的原理，可得α１=（s３-s１)/２Ｔ２，α２=(s４-s２)/２Ｔ２，再计算出α１、α２……的平均值。
指导讲评：方案①是加速度定义式，方案②只用于初速度为零的起点开始计时，若用抛头去尾的纸带，难免产生误差，方案③既强调了加速度概念，又能减少偶然误差，故宜用方案③。
③讲评要有情感性教师的情感对学生的实验兴趣、实验习惯和实验态度起着催化作用。对胆怯的学生要热情鼓励，对毛手毛脚的学生要从严规范，对懒做的学生以理说教，对差生要耐心帮助。
物理实验能力的考查形式
实验能力的考查，运用幻灯媒体进行考查值得实施，诚然，运用录像更佳。
第一步，设计试题根据各年级的实验目标层次，制作抽、拉、覆盖的活动幻灯片。例如制作常用物理量具的片子，分别让学生观察、回答它们的名称、使用方法和读数，也可针对学生实际存在的问题，典型考查认正辨误的判断力。如用注射器验证“玻-马定律”，编制成能连续活动的幻灯片：①测定注射管横断面积，用刻度尺量出管子的全长；②只给活塞某处涂上润滑油；③砝码框架不水平；④手握注射器；⑤计算管内封闭气体压强漏掉大气压等，要求学生观察并指出错误。
第二步，边看边笔答对每个幻灯片的每个动作，限定时间让学生按照放映顺序把答案填在答题卡上。
第三步，评价给分可现场给分，也可阅卷给分，然后积分评价达标等级。
实践证明这种考查形式有以下优点：一是简单，便于操作，易于存放，可逐年积累试题；二是考查内容覆盖面广；三是评价信度好，反馈的信息直观、客观，有利于实验的改进；四是深受学生欢迎。有兴趣就有了动力，有了动力就能够达到物理实验能力的目标要求，就能够强化学生的实验能力。
物理实验教学的改进与改革(一)
增强实验意识
物理教学必须以实验为基础，实验意识的强弱，对于我们搞好物理实验教学，起着极其重要的作用。浙江义乌中学吴加澍老师以实例作了分析。
南京师大的刘炳升教授讲实验教学。他表演了很多精彩的实验，其中有一个“高空落蛋”的演示，令人至今记忆犹新。这个实验很简单：把鸡蛋用一根细线悬挂，通过支架、滑轮将其升至高处，然后放手落下，第一次掉在桌面上，鸡蛋破裂；第二次掉在厚厚的泡沫塑垫上，鸡蛋完好无损。开始时，我对如此简单的现象也要演示一番，还真有些不以为然。但随着刘老师认真的操作，传神的演示，自己也不知不觉地进入了角色，目光紧紧盯着越升越高的鸡蛋；当它突然落下时，心里还忍不住抽动了一下。这个实验虽然简单，演示却很成功，完全吸引了在座听讲的老师。以后，每当学习动量定理这一课时，我也就将它引进，作为一个“传统节目”，每次必做，每次总是引得学生满堂喝彩，收到了很好的课堂效果。
通过这件小事，有两点感受。第一，“高空落蛋”的现象，原本也可通过教师的讲述，用语言形式来呈现，但与演示实验相比，视觉刺激要比听觉刺激强烈得多，具体形象要比再现形象鲜明得多。因此，在一些教师看起来似乎很容易理解，无须实验的地方，恰恰是应当加强实验的地方。物理知识只有扎根于物理实验的沃土里，才能茁壮地成长。第二，“高空落蛋”的演示，无需复杂器材，更不要花高昂代价，可以说是人人可做，个个会做。但我自己过去为什么就没有想到去做呢？由此看来，造成目前实验薄弱的原因，并非全是“不能为”的问题，很多是属于“不想为”的问题。为了改变实验教学的现状，增添仪器设备当然需要，但增强实验意识尤其需要。“瓶瓶罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”，这是着名物理学家朱正元先生的传世名言。它给我们的启迪，与其说是提出了因陋就简、器材代用的可能性，不如说是指出了更新观念，增强意识的重要性。对于一个具备较强实验意识的教师，瓶瓶罐罐也能当成仪器，信手拈来，照样做好实验；相反地，对于实验意识薄弱的教师来说，纵然有现成的器材，也不愿采用，长期堆置于角落，实验仪器也变成“瓶瓶罐罐”。因此，作为一个物理教师，我们应该自觉地加强实验意识的修养；充分发挥它在实验教学中的能动作用和导向作用，提高我们的实验素养。
当然，实验素养的构成，除了实验意识之外，动手能力也很重要。要做一个合格的物理教师，应该具备“三术”；一是学术，有扎实的专业、理论功底；二是艺术，有较高的教学水平；三是技术，有较强的动手能力。物理教师既要心灵口巧，更要心灵手巧。
发挥演示实验的功能物理教学要真正落实以实验为基础，就必须充分展现实验的魅力，淋漓尽致地发挥它的教学功能。运用演示实验，在以下诸方面起到了积极的作用。
(1)创设情景，引入课题
凡是成功的教学活动，总是在良好的教学情景中展开的。利用演示实验，可以有效地激活学生的动因，使得他们的智力或非智力因素迅速调动起来，投入到新课题的学习活动中去。对于物理教学来说，至少有着如下两个最为活跃的学习动因。
一是“以美引趣”。从审美的角度来看，奇异美妙、变化万千的物理世界对学生有着一种特殊的魅力。我们若通过演示实验，将她充分展示出来，定会使学生激起强烈的审美情趣。例如，在学习液体的表面张力时，我们总是先从演示两则实验开始。先是吹肥皂泡，尽管每个学生小时候都吹过这玩意儿，可在课堂上看到老师吹，恐怕是头一遭；而且吹出的都是些特大的超级肥皂泡，都感到很新奇，课堂气氛很快就出来了。随着五彩缤纷的花纹在肥皂泡的球面上飘忽变化，一种令人愉悦的美感在学生心中油然而生。接着是第二个演示，把多种不同形状结构的铅丝框架浸入肥皂液中，而后取出来一看。学生们情不自禁发出了阵阵赞叹：那普通的皂膜竟在框架上自动组成了多种漂亮的图案，显得那样神奇，那样和谐，犹如一件件精美绝伦的艺术珍品，大家都沉浸在一种强烈的审美体验之中。为了进一步将这种体验从官能感受的阶段引向理智领会的水平，我们又及时点拨。如在吹肥皂泡时，就问学生：为什么肥皂泡都是球形的？你能吹出方形的肥皂泡来吗？在演示框架皂膜造型时，则向学生点出：若对这些图案进行测量，可以发现任意两个相邻面之间的夹角总是成120度，利用数学知识还可以进一步证明，按这样规律构成的空间图形，表面积为最小。通过上述的演示和点拨，不仅使学生目睹了液体表面现象外在的形态美，而且也初步领略到事物内含的规律美，通过审美的移情作用，最终对表面张力这一新课题产生了浓厚的学习兴趣。
二是“以疑激思”。从认识的角度来看，只有不断地打破学生原有的认知结构，使他们的思维远离平衡状态，才能有效地调动起学习新课题的积极性。为此，我们可以运用实验手段，将新旧知识的矛盾，尖锐地摆在学生面前，使他们的思维处于激烈的不平衡状态之中，从而带着要解决问题的迫切心情投入学习。例如用伏安法测电阻，学生在初中就学过原理，也做过实验，尽管高中对此课题的教学要求已经提高，要讨论安培表内接和外接时两种电路的误差情况，但是面对这两种电路，学生开始的反应是淡漠的。因为在他们原有的认知图式中，这两种电路原本是等价的，所以他们的思维仍处于稳定的平衡状态之中，为了能使学习引向深入，我们可通过演示实验来激化矛盾，打破平衡：采用大型示教电表，分别以两种电路去测量同一只大电阻的阻值，两次测出的数据是52千欧姆和20千欧姆；然后又去测量同一只小电阻，得出的数据为50欧姆和36欧姆。悬殊的测量结果，造成了一种外来的强刺激，学生的思维被迅速地激动起来，从而促使他们积极主动地参与新课题的学习。
(2)建立概念，掌握规律
物理概念和规律，都是物理现象(过程)的本质联系在人们头脑中的反映，据此，我们在物理教学中应向学生提供足够的感性材料。但是，这样并不意味着要穷尽所有事例，越多越好。
值得注意的是，在每个概念或规律涉及的大量事例中，有的本质特征比较明显，而有的非本质联系却很强烈，我们必须根据教学要求，精选出那些最能反映事物本质的典型事例，动用实验手段，通过人为控制，创设特定的条件和情景，尽量使得所要研究的现象(过程)形象鲜明，本质突出，以便于学生分析和概括。
