高中物理探索性实验的设计与实践

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1、高中物理探索性实验的设计与实践　　摘要：实验是物理课程学习中培养学生创造性思维和能力的渠道，认真探索科学有效的物理实验教学方法意义重大。本文对高中物理探索性实验教学进行分析，并提出了实验设计原则，引导学生主动学习探索知识，达到现代社会终身教育的要求。　　关键词：高中物理；探索性实验；设计原则　　中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1006-3315（2013）11-020-001　　一、前言　　物理是以实验为基础的学科，物理实验中取得的重大突破都会引起物理学的巨大飞跃，但由于很多高中学校受物理实验

2、条件的限制和传统教学模式的影响，学生的实验素质和技能需要进一步提高，尤其是在倡导素质教育的今天。相关教育工作者应积极探索科学合理的物理实验教学方法，提高学生的学习能力。　　二、高中物理探索性试验设计指导思想　　心理学家皮亚杰提出的平衡学说认为，只有引起学生在认知上的冲突，才能激发学生的好奇心和求知欲，冲突是认知结构得以发展的基础，所以在设计物理探索性试验时要足够新颖，这样才能激起学生的探索欲望。关于“新颖”要把握好度，太弱的刺激无法引起认知上的冲突，而太强的刺激会超出主体认知的范围，正如人们不会去注意司空见惯

3、的东西，也不会注意太不熟悉的东西，所以探索性物理实验的设计指导思想要适度、新颖。　　三、高中物理试验设计原则　　1.探索性设计原则　　探索性试验能够帮助学生构建良好的认知结构，它适宜、新颖的信息刺激决定了物理实验设计具有探索性。探索性的意义是它产生的刺激能够引起学生的认知冲突，促使学生主动地构建认知结构。学生的探究行为不同于演示实验中的观察，也不同于分组实验中的操作，实验中的观察和操作虽然有学生的精神动作和物质动作的参与，但精神动作的参与相对较少，且两者很少相互转化，这也是当前实验教学不受学生欢迎的原因。而学

4、生的探究行为却是精神动作与物质动作的交织与转化，这种交织与转化又来自于认知冲突，因此学生在探索性实验中的抽象思维除了来自感觉因素，还来自感知与行动的协调，这就解释了为什么物理理论思维训练效果与运用实验思维训练效果差别如此之大。例如，教师在讲解运动电荷在磁场中的作用时，可以从通电导线在磁场中所受安培力进行分析，在导入实验时可以从以下几个方面入手：一是所要验证的观点之间的因果关系是什么，二是磁场是怎样产生的，离开导体的运动，电荷又是如何产生的，三是如何显示微观粒子的受力。　　2.趣味性设计原则　　趣味性设计原则是

5、指在设计实验时要考虑学生的生理特征和认知水平，尽量做到生动有趣，让学生始终保持对实验探索的兴趣。之所以要强调探索性实验的趣味性，是因为物理实验的操作不能依靠教师来被迫完成，而应该让实验本身吸引到学生主动地完成，只有这样，才能真正实现高中物理课程的教学目标。有趣的实验本身只能让学生暂时保持兴趣，解决问题的探究可以让暂时兴趣转变为持久兴趣，兴趣作为一种内驱力能够刺激主体做出相应反应，反应结果满足主体的需要，当内驱力和需要指向特定的探索性实验时，主体就获得了动机。　　3.理论联系实际设计原则　　理论联系实际设计原则

6、是指设计探索性物理实验除了有观察、测量的过程，还需要建立物理模型，用物理模型的表达式来解释实验的现象和结果，培养学生运用理论知识来解决实际问题的能力。之所以提出这条设计原则，是因为相关教育工作者缺乏对物理实验教学功能的深入研究，认为实验只是服务于理论的手段，学生在实验报告中实验目的与作用处通常归纳为认真读取测量数据、验证物理定律的正确性，然而物理实验不仅仅是用来验证规律的，也是探索物理规律的手段。　　4.科学性设计原则　　科学性设计原则是指在设计物理实验时不仅要保证不出现科学性错误，还要求设计具有科学思想和方

7、法，使学生在探索性实验中形成科学的物理思想，运用科学的方法解决物理问题，例如把误差分析用于实验当中的思想，通过观察、判断推理得出假设的思想，用图像处理数据的方法，建立物理模型的方法等，这些思想和方法都具有很好的科学性，对学生解决问题起着刺激作用，引导学生深入思考，从而真正实现培养学生科学思想的目的。　　5.简易性设计原则　　简易性设计原则是指在设计实验时要采用尽量少且简单的仪器，选题设计尽可能与实际生活相联系，实验所涉及的原理尽可能在高中范围内。教师给出实验课题、提供相关实验器材，学生也可以从生活中选取器材或

8、者自制简易器材，自己设计实验方案，这样可以使学生感到物理并不神秘，物理就在我们身边，调动学生的积极性和主动性。　　四、总结　　开展高中物理探索性试验是非常必要的，它既是教学改革的需要，也是为社会培养有创新能力人才的需要，探究性试验具有学习的主动性、教学的过程性等特征，改变了以往“老师教，学生学”的局面，增加了学生的积极性和主动性。虽然传统的教学模式有很多缺点，但也不能完全抛弃它，而是要充分利用传统的