整体优化中学物理实验教学

第一篇：整体优化中学物理实验教学

整体优化中学物理实验教学，培养学生实践能力——浅谈初中物理边学边实验教学

在二十一世纪来临之际，一场世界性教育浪潮正在兴起。为了提高民族素质，培养我国二十一世纪社会主义现代化建设所需要的数以亿计的各种人才，我国的教育事业正按照第三次全教会所指引的方向，跨上改革和发展的伟大征途。面对这一形势，作为基础教育一环的中学物理教学，必须为完成这一光荣的战略任务作出自己的努力，对教育思想、教学内容和教学方法进行坚决而有步骤的改革。在中学物理教学改革中，当前最突出的问题是实验教学薄弱。实验教学的现状与物理教学的性质、教育改革形势的要求和作为基础教育重要环节的地位很不相称。因此，对于中学物理实验的基础地位与具体作用，有进一步认识的必要。众所周知，物理学是一门以实验为基础的科学。物理学的实验基础、理论体系和研究方法，是现代科学和技术的基础，它们在学生智能结构的发展中将占有越来越重要的地位。现在课桌旁的少年一代，如果缺乏起码的物理学知识和技能训练，将如何面对二十一世纪高度现代化的建设任务？有鉴于此，中学物理实验教学的根本目的与任务应该是：通过实验观察和实验手段，使学生最有效地掌握进一步学习现代化生产和现代科学技术所必需的基础物理知识，培养初步的实践技能和创造能力。在教育思想和方法的革新中，能力培养，特别是创造能力和实践能力的早期培养已成为讨论的中心课题。孤立地把大脑当作“知识的容器”而忽略在手脑并用的实验活动中，人们认识能力的提高和创造才能的萌发，是旧教育思想的根本缺陷。在这一方面，物理实验教学将日益显露出它的重要地位。

纵观目前国内外物理教学的动态，也能给我们一些启示。在一些发达国家，实验在中学物理教学中已明显得到重视和加强。例如：据英国牛津大学教育学院七十年代一份研究资料介绍，欧洲国家，中学最后二年（即预科）的学生物理实验所占的比例较大，如英国约占整个教学时间25-50%，在中学低年级可占每堂课教学时间的70%-80%。又如，西德国民教育初中物理课程共安排了343个实验，其中295个由学生自己完成，学生对物理学这门课的学习，几乎完全是自己手脑并用的过程中完成的。由此可见，在指导思想上，中学物理教学坚持以实验为基础；在实验教学要求上，增大学生的实验比例，着重实验能力的训练；在教学形式上，更多地趋于采用边教边实验的方法。近几年来，我们在我校开展的课堂教学整体优化教研活动中，积极采用边学边实验的教学形式，达到了预期的效果，下面就初中物理边学边实验教学谈一点粗浅的认识。

（一）在教学过程中，教师一边讲授、一边指导学生做有关的实验，这种教师与学生、学生与学生进行多边活动的教学方法一般叫边学边实验方法。在这种教学方法中，有时还把教师的讲授、演示和学生实验、讨论结合起来。这可以为学生创造物理环境，扩大师生在课堂内的信息交流，有利于在教师的主导作用下，发挥学生的主体作用。在教学改革中，它越来越受到重视，成为一种方式灵活、普遍欢迎、有强大生命力的课堂教学形式。

在运用这种教学方法时，教师应掌握学生的学习过程，分析学生已经认识和尚未认识的事物及其原因，不失时机地抓住出现的问题，组织讨论或示范，使学生明确继续实验和观察的方向。既要使学生想要摘“桃子”，又要使学生经过努力能够摘到该摘的“桃子”。几年来，我们认真调查研究了学生学习物理的思想状况，我们发现在做演示实验的基础上，认真做好分组实验是激发学生学习物理兴趣的较好手段，是物理教学中大面积提高教学质量很重要的一环。但是在教学过程中，演示实验和学生分组实验都存在着的一定的弊端。课堂中的演示实验能使学生加深感性认识的过程，但它无法代替学生自身的学习活动。如果把教师的演示实验改为学生的边学边实验，则既能使学生获得清晰的印象，又能培养学生的实验能力，提高学生的学习兴趣和主动性。这是物理教学的一项重要改革。同时我们又发现在学生分组中，常出现两种情况：一是由于初中学生好奇心强，实验中带常出现“男同学抢着做，女同学怕动手，成绩好的积极做，成绩差的旁边坐”的现象；二是由于初中学生实验能力差，学生对实验的注意力总是集中在操作上，教师忙于协助学生排除故障，师生完全处于被动状态，以致无法达到培养实验能力的目的。采用边学边实验的形式后，教师边启发学生学习物理知识，边指导学生实验，学生在教师指导下看书，边实验、边思考、边讨论，以物学理，能较快地掌握物理知识。因此，从某种意义上讲，边学边实验起到了演示实验与学生分组实验的综合作用。例如在学习初二“浮力”时，我们根据教材的精神，将书上P134图12-2的教师演示实验改为边教边学的实验，而且还在每个桌上发了一块形状规则的正方体木块，让学生将木块投入烧杯中，然后设法将木块按入水中，有意识地让学生感受“浸在水中的物体受到水的向上托的力”，然后再引导学生做图12-2的实验。同时增加了称量物体重时，用手向上托物体，观察弹簧秤示数变化的实验。这些实验使学生进一步认识到：不仅浮在水面上的物体受到浮力，浸没在水中的物体也受到浮力，对浮力产生的原因也更容易接受了，同时还领悟到浮力的大小可以用弹簧秤直接来测量，即

F浮=G-F’。这种类型的实验课起到了演示实验和学生分组实验所起不到的作用。

（二）上好边学边实验课，必须有充分的准备。

1、要备好教案。边学边实验课不仅双边活动多，而且情况多（如损坏仪器，实验无效果等），时间不容易掌握，因此必须钻研教材，领会教材的精神，认真准备教案。一般应从下列三方面考虑边学边实验课的内容。

一是教师演示实验，经过适当改进后，可由学生边学边实验。例如：研究影响电阻大小的因素的实验，课本上是三个演示实验，我将其改成边学边实验后，在备课时主要从以下两个方面进行设置：

（1）器材的选择：课本上以镍铬合金丝作为实验导体，我将其换为HB型的铅笔芯。这样做可以解决将演示实验改为边学边实验时器材的不足、不易准备的问题，取村方便且应用灵活，而且是学生很熟悉的常见材料，增强了实验的可信度。

（2）方案的设计：常规的实验教学中，学生往往依据书上的详细步骤，利用现成的表格，填写数据，而目的、原理、结论等照书抄一遍，实验就算完成。这样的实验，学生收获其实很少。鉴于此，在将这个实验改成边学边实验后，我是从如下两个方面引导学生的： a、寻找研究方法

教师提出问题：影响导体电阻的因素可能有哪些？并提示学生与车流、人流通过道路的现象相比较，学生经过猜想，归纳出三个主要因素后，继续提问：要弄清每一个因素与电阻的关系，如何设计实验？学生经过逐步引导，学会了“控制变量法”这一常用的研究物理问题的方法。这样，由学生自己去领悟研究问题的方法，比教师和盘托出印象会深刻得多。b、确定具体步骤：

在实验器材上，我又设置问题：只提供两支长短、粗细均相同的HB型铅笔芯，如何研究导体的长度、横截面积对电阻的影响？这时，学生的思维十分活跃，提出了诸如小刀销笔芯、移动鳄鱼夹改变接入电路中的笔芯的长短等方法，最终学生自己肯定了一种简便易行的方法：即将两支铅笔芯分别串、并联就可以明显地改变导体的长短和粗细了。经过如此处理，学生的兴趣十分浓厚，实验也就自然而然收到了预期的效果。

其次是课本上的小实验及实验习题。例如，用一根两端开口的玻璃管和一个塑料片，可进行液体产生向上压强的实验。另外，不透明物体的后面有影子；反复弯折铁丝，弯折处会发烫等等，都可以配合新课教学作为学生边学边实验的内容。

三是课本上的学生分组实验。虽然验证性的居多，但有的也可以改为探索性的边学边实验，这样学生在新课学习中就掌握了基本仪器操作方法，到分组实验时就可以适当提高教学要求。

在实践中，我们感到边学边实验教学形式应以教师、教材、学生以及器材的实际情况而定。我们主要采用了以下三种方式：（1）将边学边实验安排在新课的开始，作为新课的设疑引学，起到激发学习兴趣的作用。例如：让学生用刻度尺量出物理书的长和宽，结果发现测量数据不完全相同，从而引出“长度的测量”的新课。（2）将边学边实验安排在新课的教学过程中，作为学生辨疑解难的一种手段，起到启发学生理解概念，解决疑难问题的作用。（3）将边学边实验安排在下课前的几分钟进行，作为复习巩固新课之用。在教学时间上，应按实际需要灵活掌握。

2、要备好仪器。边学边实验的特点之一是两个学生就要用一套实验仪器。因此在边学边实验前，教师应先用学生实验仪器做一遍，以了解仪器的性能、规格，估计可能发生的故障，做到心中有数。

3、要备好学生。在备课时，对学生的实际以及学生在实验中可能遇到的困难都应心中有数。

（三）在近十年的课堂教学整体优化，进行物理教学方法改革的过程中，为了大面积提高初中物理教学质量和培养学生的能力，我们的课堂教学较多地采用了学生边学边实验的教学形式，因此，我们对现行初中物理（华东版）实验教学的结构体系作了如下的调整：

1、将下列学生分组实验改成边学边实验：测量物体的长度和体积，用温度计测温度，海波的熔化和凝固，观察水的沸腾，用天平称物体的质量，静止液体内部压强公式的实验验证，杠杆平衡条件，连接串、并联电路，电流的测量，电压的测量，用滑动变阻器改变电流，制作、研究电磁铁，滑轮组机械效率的测定，测定小灯泡的功率。

2、将下列演示实验改成边学边实验：测曲线长度，测一张纸的厚度，测汽水瓶的容积，蒸发致冷，碘的升华和凝华，磁化，摩擦起电，密度概念的引入，力的作用是相互的，弹簧秤的正确使用，用滚动摩擦代替滑动摩擦，二力平衡的条件，惯性现象，称重法测浮力，平面镜成象的特点，折射与视深度，导体的电阻与哪些因素有关，串、并电路电阻的特点，做功改变物体的内能（弯折细金属丝），用测电笔辨别火线和零线。

3、将下列小实验改成边学边实验：不透明物体后面有影子，小孔成象，用二力平衡知识找物体的重心，利用弹簧秤，水测固体及液体的密度。

4、将下列实验性习题改成边学边实验：用钢锯条研究力的作用效果与哪些因素有关，第一册P127报纸压木条，第一册P133液体内部的压强，第一册P137实验验证阿基米德原理，第二册P54习题3:三灯串联变并联的电路的识别。等等。

这么做的主要作用是：

（1）增加了学生操作、使用基本仪器的机会。如天平、刻度尺、滑动变阻器、电流表、电压表、弹簧秤等基本实验仪器，学生使用的次数都普遍增加，有利于培养学生的实验技能。（2）改变了传统的“教师讲演、学生听讲”的教学局面，促进了物理教学方法的改革。学生自己动手操作实验，探索知识的机会大大增加，学习积极性、主动性高涨，良好的实验习惯和科学态度在实践中逐步形成，实验能力得到提高。

（3）促进了初中物理教学质量的大面积提高，我校九五年以来连续五年物理中考成绩名列全市第一。学生实验次数的增加，使初中物理教学更符合当代初中学生的心理生理特点和认知规律，从而更好地激发了学生学习物理的兴趣。学生有更多的动手、动脑、动口，主动学习物理的机会，以物学理，以物懂理，更有利于学生对物理知识的掌握，大大增强了学生的创新意识，培养了学生的实践能力。

第二篇：中学物理实验教学

中学物理实验教学

摘要 物理规律的发现和物理理论的建立都是以实验为基础的。通过实验教学可培养学生观察物理实验现象和分析物理问题的能力、掌握用实验来探究物理规律的基本方法，提高思维能力和动手能力，加深对物理概念和规律的理解，可见实验在教育教学中的重要性。而现实中实验又是中学物理教学的薄弱环节，改革实验教学以适应素质教育和创新教育的需求是我们中学物理教学中的重要问题。另一方面，“探究”是这次课程改革浪潮中的一个重要内容，而实验探究是科学探究的重要方式。

关键词 探究

物理

实验 教学

本人就中学物理探究性实验教学的感觉与体会谈一谈之我见。

一、探究性物理实验的设计要注意的两个问题

1、实验设计要具有探究性

考察我们当前的实验教学的现状发现，不少课堂上，学生们也在忙于收集数据，解释并求证结果，但是如何根据有限的线索确定证据收集的方向，如何在不止一个可能合理的解释面前做出决策呢？这对于学生至关重要，但这个环节常常被教师替代，缺乏真正意义上的探究。例如，浸入液体中的物体所受浮力的大小与其排开液体的多少有关，如果把物体排开的液体收集起来称一下，就会发现它的重量刚好等于浮力的大小。这样的结果无疑可以作为著名的阿基米德定律的实验事实基础。但是问题的关键是，人们一开始怎么会想到要设法去收集那一部分刚好由于物体的浸入而被排挤开的液体呢？因此，实验设计要具有探究性是指：所设计的实验包含的物理规律往往隐藏在较深的层次，需要学生去挖掘。实验的条件和结果之间往往存在较大的距离，需要学生去跨越。解决问题的方法与途径往往不太明确．需要学生通过尝试错误，得出假设并验证假设来寻找。

2、探究性实验教学设计要在内容上把握主干，形式上注重质量。

虽然探究学习方式开始会比较耗时，但由于学生对相关知识的理解较为深刻。完全可以在后续的学习中通过少花时间而补回。当然在探究性实验的设计上，我们不可能也没有必要将所要求的内容都设计成探究性的。选择的应该是对于学科来说具有核心和基础地位的那些概念和规律性知识，因为学生真正理解了这样的知识。就等于掌握了学科知识的主干，形成了扩充和扩展自己知识结构的能力。

如何去评价一节探究性实验教学课，探究性教学只不过是一种符合人们认知规律和科学发展本性的教育追求，而我们的教学现状中很多的考虑是是否完整地经历了探究的几个环节，学生是否达到了自主探究的程度，其实活动的质量才是关键。例如：α粒子散射实验我们可以侧重于让学生分析实验现象，总结得出结论。对测定电源的电动势和内电阻实验，应让学生在电路设计上下工夫，如给定安培表、伏特表如何设计电路，给定两块安培表如何设计电路等等。因此，探究性实验教学的设计应当挖掘实验本身具有探究意义的因素．考虑学生的实际状

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况。当然，自由式的探究实验教学缺乏教师的设计与调控，会导致许多学生在课堂上无从下手．也失去了探究的意义。

二、教学实施方法

结合本人进行的课堂探究性实验教学的实践，从两种基本实验形式来谈谈。

1、演示实验。

高中物理课本中安排了大量的演示实验，其目的主要是让学生在观察的基础上接受物理知识，为理解提供直观材料。根据探究性实验教学的设计原则，在演示实验中，要通过增加演示实验的创造成分，给学生提供更大的思考空间，把部分有探究价值的演示实验改为学生的探究实验。例如，平抛物体运动规律的演示，一个关键问题是如何在无法测定速度、加速度的情况下进行运动规律的研究，先给学生一定时间的思考，再由教师演示，让两小球从同一高度分别做平抛运动、自由落体运动，比较是否同时落地，让学生分析这个实验说明了什么，这个过程中教师不要轻易给出结论性提示。这样做的目的是给学生提供探索思考的空间，使学生体会这种将定量研究转化为定性研究的办法，即实验转化法。以上实验方法为学生提供了新的教学环境，在新环境下，学生独立自主思考、探索问题，避免因教师先讲或预习教材造成的“先入为主”的影响，要让学生人人有自己的猜想、观点、看法，并努力思考形成各自的实验设计方案。依据教学时间安排和具体课堂教学进展，必要时教师让学生思考并发表自己的实验设计，并视具体情况让一两个同学上台按照其中一个实验设计进行操作（这必须课前要让同学思考并设计，教师也要了解学生的实验设计情况并适当准备必要的器材）。

2、学生实验

在学生分组实验中，要通过增加实验的未知性，激发学生探究的欲望，如果某些实验所验证的规律符合学生认知水平、思维水平，这类实验可改为探究性实验，实验时间可放在知识教学之前。比如：“验证平行四边形法则”可以在教学“力的合成”一节内容加入作为探究性实验，让学生在亲身体验、经历探究的过程中，得出合成法则。“机械能守恒定律的验证”、“探索弹力和弹簧伸长的关系”也可以采取这种方式。对于不能超前于知识教学的实验，如：“测量电源的电动势和内电阻”，可在实验时让学生多角度设计方案，并动手实践，从中比较各类方法的优劣，体会书中方法的独特性。

对于练习使用仪器类实验，如：“练习使用打点计时器”、“练习使用多用电表”、“练习使用示波器”这样一些实验，要通过学生自己阅读使用说明，了解其基本原理和基本使用方法，并能够应用这些仪器进行相关量的测量。书中的学生实验大多都把实验器材、实验原理、实验步骤等叙述得非常细致，无论这些实验是作为探究性实验，在知识教学前完成，还是作为一般的学生实验，在相关知识学习完之后去做，都不要先预习教材或由教师讲解，即便是验证性实验或测量性实验．如“测定金属的电阻率”、“测定玻璃的折射率”等实验，学生已具备一定相关知识，完全可以由学生自主设计实验原理、实验方案、并进行操作。但对于一些学生确实难以完成的实验，可以通过教师适当点拨或学生看书完成。

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应当说几乎每一个实验本身都蕴含着探究的成分，比如“物体内能变化热和功”一节的教学，利用压缩空气，使易燃物着火来演示空气内能的增加。这个实验给学生留下许多的疑惑：实验的研究对象是什么?筒内空气的内能是否变化?事先放入易燃物，恰恰忽略了一个很好的探究环节。若先不放易燃物，压缩空气，然后提出问题：空气的内能是否增加?学生会感到疑惑：“是否增加怎么看得见？”于是教师可以不失时机地提出问题：“如何判断？”这样做不仅有效地调动学生自主地参与到实验的设计中，而且实验的目的更加明确。

三、实施探究性物理实验教学的收获

1、学生自主学习的意识加强。

在新课程中如何变学生“要我学”为“我要学”是一个很关键的问题，在探究性活动中．学生有了更多自主学习的空间，一位同学所说：“⋯⋯这样的实验需要自己去猜想、去探究。通过实验可以验证自己的猜想和设计是否正确，这种方法既促使我们动脑又锻炼了勇于猜想、大胆动手的良好学习习惯”。另一位同学说：“如果问我哪一种形式的实验好，我会毫不犹豫地说：‘自己动手，丰衣足食。’”在这样的课堂教学活动中，他们习惯了自己提出问题，自己猜想假设，自己设计方案，并从自主学习的过程中增强了学习的积极性和主动性。

2、学生的知识结构得到优化和完善。探究式物理实验教学方法强调，让学生自己设计方案，并具体实施实验操作，这一系列的过程，使学生真正参与到实验中来，使他们的物理概念表象得以更为有效地与基础理论知识体系中的物理概念建立起实质性的联系。而过去的常规实验方法，教师常常在草草做完一遍实验后，紧接着进行分析，以引出概念。而没有注意实验过程、现象是否给出学生留下了深刻的印象。当学生头脑中还是残缺的表象时，教师却根据自己头脑中早已存在的表象进行分析。结果，学生跟不上教师的思路，造成不得不机械背诵概念定义的现象，他们对概念的理解，往往是在以后的逐步练习、运用中获取。探究性实验教学方法，便是在于使学生在还没有抓住物理概念本质时，就会主动查阅资料，自己设计方案，增强迁移效果，优化学生的知识结构。

3、教师的观念发生了变化。在探究性实验教学的实践过程中，教师们对其在物理教学中的作用逐渐有了更为深刻的认识，对教育过程本身也有了全新的感受。“过程即是知识”，过程是理解的基础，过程中渗透着科学研究的方法．使学生学会学习是走向社会和终身发展的基础。因此，教师是学生意义建构的帮助者和促进者，教师要将教育过程看作是把凝固文化激活的过程。在实践过程中，许多教师意识到经验型的教学已经不能适应新课程的要求，所以教师们还应成为自己教学行为的研究者。

参考文献：

[1] 唐殿强.创新能力教程.石家庄：河北科学技术出版社，2005.24～25.[2] 乔际平.创造思维能力的培养[M].北京：首都师范大学出版社，1998.第3

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第三篇：第七章 中学物理实验教学

§7.1 物理教学必须以实验为基础

中学物理教学必须以实验为基础。这是由实验本身的特点及其在物理教学中的作用来决定的。

1.实验能为学生学习物理提供符合认识规律的环境

在学习物理过程中，要形成物理概念和认识物理规律，首先必须要有一定的感性认识。这种感性认识可以来源于学生的生活环境，也可以来源于实验提供的物理事实。通常，从生活中得到的感性材料多来自复杂的运动形态，力、热、电、光现象交织在一起，本质、非本质的因素交融在一起。因此，仅通过这种途径来使学生建立概念和认识规律有时会遇到很大困难。运用实验则可以提供精心选择的、简化和纯化的素材，它能够使学生对物理事实获得明确、具体的认识。例如，人们生活在空气的海洋里，却很难感受到大气压强的作用。做一个覆杯实验或马德堡半球模拟实验，大气压存在的物理事实就展现在学生眼前，他们对这个概念就易于理解和掌握。又如，学生对物体所受静摩擦力的方向常常难于辨认，其主要原因是进行抽象思维活动时，头脑中缺少表象的支持。如果应用如图7-1所示的方法，将有助于学生形成表象，以克服学习中的难点。

2．实验能培养学生学习物理的兴趣，激发学生的求知愿望

为什么要特别强调实验对培养学生学习兴趣的重要性？有如下的原因：

首先，实验具有真实、形象、生动的特点，尤其对中学生有很强的吸引力，极易唤起他们的直觉兴趣。例如，让学生观察“喷泉”、“煮金鱼”等生动有趣的实验，他们的注意力会高度集中，新奇的实验现象常常出乎他们意料之外，使他们兴趣盎然。这样，就容易唤起他们的好奇心，激发他们的求知欲望，使学生的兴趣不只是停留在被观察物理现象的表面上。

其次，实验是一种有目的性的操作行为。学生在观察的基础上，很自然会产生一种自己操作的欲望。让学生动手实验，不但可以满足学生的操作愿望，还可以发展学生对探索知识和规律的兴趣，进而发展学生的认识兴趣。

当学生对物理产生浓厚兴趣的时候，他们的学习欲望强烈，学习中会感到轻松愉快，从而有利于形成主动的、正确的学习方法。不断地体尝“发现”与“战胜困难获得成功”的喜悦，学生学好物理的信心就会越来越强．更为重要的是，由此可转化为一种热爱科学的素质和志向，这对学生个性的发展具有重要的意义．

3．实验是发展学生能力和使学生得到科学方法训练的重要途径

图7-2表示学生在实验活动中的信息流程．从这个流程可以看出实验对培养学生各种能力的影响：通过阅读实验资料，培养着阅读、自学能力；通过感觉器官接受形象和数据信息，并传递到大脑，一方面进行思维加工，一方面输出反馈信息、控制观察和操作器官，以获取更为广泛和深入的信息．这个过程可以培养观察能力和手脑并用的能力；与此同时，在大脑中抽调出贮存的有关信息，进行更深入的思维加工，从而加强了思维能力的培养；此外，把思维加工的结果以语言和文字的形式表达出来，又培养着表达能力．由此可知，实验是一种综合的能力培养过程． 由于实验是一种科学的方法，它能够创造”最确实、最少受干扰”、“保证过程以其纯粹形态进行”的物理环境，它是理论密切联系实际的学习过程，在这个过程中蕴藏着极其活跃的因素，能够活化学生学到的物理知识，因此，实验是对学生进行创造意识训练和科学方法训练的有效途径．

4．实验有利于培养学生良好的道德素养和科学作风

由于实验本身是一个严格的科学过程，要想获得实验的成功，必须一丝不苟，来不得半点虚假，并且必须把各项活动安排得井井有条，这对培养学生实事求是的态度和严谨的科学作风十分有益，此外，在实验过程中也不总是一帆风顺的．它以很强的吸引力磨炼学生的意志；加之实验中存在着辩证唯物主义教育的丰富素材，这对学生科学世界观的形成起着促进作用．我们不可低估实验在这方面的作用，从某种意义上说，实验的这种作用较之于学生掌握一些具体的知识和技能更为重要，对于提高人的素质具有很大意义．

综上所述，实验在完成物理教学的任务中占有非常重要的地位，我们必须从培养社会主义现代化建设所需要的、有个性特征的、全面发展的人才的高度来充分认识实验教学的意义，切实改变某些不重视实验的旧观念，始终坚持以实验为基础的教学方向．

§7.2物理实验的分类及各类实验的作用

物理教学中的实验，大体上可以分为如下几类：（1）演示实验（2）学生分组实验；（3）课内小实验；（4）课外实验．将上述各类实验与一定的教学手段配合就组成了各种实验教学课型：例如，将演示实验穿插在教师的讲授过程中可组成演示讲授课；将教师的演示与学生的讨论结合可组成演示讨论课；将教师的演示与学生的练习结合可组成演示习题课；将学生的小实验穿插在课堂教学活动中，可组成“边教边实验”或“边学边实验”；将教师的指导贯穿在学生独立操作的分组实验过程中，就构成了学生分组实验课型．各种实验有各自的特点，各自的功能，实验教学应当是各种实验与各种教学手段有机结合的系统．应当根据物理教学的整体要求来选择和组织实验教学系统．下面，将演示实验、学生分组实验和课内小实验的特点和功能分别作一介绍（课外实验将在第十一章中介绍）．

一、演示实验的特点和作用

演示实验是以教师为主要操作者的表演示范实验．它的目的主要是把要研究的物理现象展示在学生的眼前，引导学习观察思考；配合讲授或穿插学生讨论等方式使学生认识物理概念和规律，或者通过演示的引导和示范作用，为学生独立训练创造条件．它的主要作用如下：

1．引入课题，激发学生的求知欲望

教师常常选择一些生动、有趣、新奇和使学生感到意外的演示实验来引入课题，它能够有效地激发学生的求知欲望．

例如，教师在讲授动量定理之前，做如图7-3所示的实验：将一个生鸡蛋用棉线在其上围绕一周，再用透明胶带将打结处的两侧贴牢．把线的另一端跨过铁架上的钩于，象升旗一样把鸡蛋缓缓地升到铁钩下端，然后把线松开，让鸡蛋从高处落下．学生紧张而又意外地看到鸡蛋落下后反弹起来，被教师捉住，紧接着将鸡蛋往桌面上轻轻一砸，使蛋汁流入玻璃杯内．随后教师提出问题：“为什么鸡蛋从那么高处落下没有砸碎，而在桌上轻轻一砸就壳破汁流呢？”„„教师运用这个演示，创造了一个愉快学习的环境，使学生的思维活动处于积极状态．

2．提供必要的感性素材，帮助学生建立概念和认识规律

在课堂教学中，教师常用演示实验展示物理的现象和变化的过程，特别是学生日常生活中难以见到的或者是与学生的经验相抵触的现象和过程，使学生获得丰富的感性知识，形成鲜明的表象，为学生建立正确的概念、认识规律奠定基础．

例如，物体的形变总是伴随弹性力而产生的，然而，坚硬的物体，形变很小，学生无法察觉，因此在他们的观念中形成了“有的物体能够形变（如橡皮、弹簧），而有的物体不会形变（如石头、玻璃）”的错误认识．为纠正上述错误的认识，教师可应用如图7－4的演示实验．由于加接了细孔径2毫米的玻璃管，而使形变的现象显露出来．又由于选用了椭圆截面的大墨水瓶，沿短轴方向向内挤压时（a），可以看到玻璃管中的液柱上升；沿长轴方向向内挤压时（b），可以看到玻璃管中的液柱下降．学生在惊讶的发现中建立了正确认识．

3．进行观察和思维训练，巩固和应用物理知识

由于演示实验中教师的可控制特点很突出，教师能够有意识地选择和设计实验的内容和程序．得心应手地把需要的现象展示出来，因此演示实验不仅可在学生形成知识的过程中发挥作用，而且可以在学生应用知识的过程中发挥很好的作用．

例如，教师利用电学黑箱对学生进行观察、思维训练，黑箱盖上有两个接线柱，箱内只有两个电学元件；一只大容量的电解电容器（1000微法）和一只数千欧姆的电阻并联，用示教电流计的R×100的欧姆表进行测试，让学生通过观察，判断元件的种类及其联结的方式．尽管只有两个元件，也必须非常仔细地观察，既要把握电流变化的阶段特征（先大后小），又要察觉电流变化瞬时特征（速率越来越小），以及终态电流的状况，经过认真思考，才能得出正确的结论．

4．提供示范，为学生训练实验技能创造条件

在演示教学中，教师的示范作用表现在两个方面：一是通过演示实验介绍学生将要使用的仪器和进行实验的方法步骤、技能；二是通过教师操作过程中实事求是态度，严肃认真一丝不苟的作风的影响，潜移默化地培养学生良好的作风、习惯．

总之，演示实验是物理实验教学中发挥教师主导作用的重要手段之一．成功的演示实验，常常给学生留下难以磨灭的鲜明印象，使课堂气氛异常活跃，从而获得很好的教学效果．

二、学生分组实验的特点和作用

学生分组实验是学生在教师指导下利用整节课时间，在实验室分组进行实验的教学形式．它是学生亲自动手使用仪器、观察测量、取得资料数据，并亲自分析总结的过程；是学生学习物理知识、培养实验技能和良好品德素质的重要环节．从教学目的的侧重点来划分，学生分组实验大体上可以分为五类，即：研究性（探索性）实验，验证性实验，测定性实验，基本仪器使用训练性实验和装配技术训练性实验．这些实验的特点和作用如下：

1．研究性（探索性）或验证性学生实验

这两类实验是以学生获取知识的不同途径来划分的，研究性（探索性）实验的主要目的是，让学生通过观察测量活动和归纳概括的思维方式来建立物理概念和认识物理规律，同时训练一定的实验技能，它具有让学生亲自“发现”的意义．人们常称其为“探索性实验”．在中学物理教学中验证性实验的主要目的是让学生通过实验验证由已知理论推导出的新结论的正确性，从而加深对新知识的理解，并训练实验技能．这两种实验方法都是物理科学研究中的基本实验方法，前者是从个别到一般，实验在前，而结论在后，实验成为探索规律的主要手段．后者则推理判断在前，实验验证在后．在物理教学中，这两种方法都各具重要的作用．研究（探索）性实验之前，由于学生还不知道实验的结论，要求他们自己去“发现”，因此学生的积极性是比较高的，能够较好地激发学生通过手脑并用、探求知识的欲望和培养观察、归纳、概括能力．验证性实验是传统学生实验中的主要类型，它能够使学生更好地理解知识的内在联系，认识理论的能动作用，培养推理、验证分析能力．

2．测定物理量和物理常数的学生实验

这类实验在学生分组实验中也占有相当大的比例．它主要是让学生利用已知的物理概念或物理规律并运用一定的仪器来测定某个物理量或物理常数，例如，利用自由落体的规律“测重力加速度”，利用完全非弹性碰撞中的动量守恒定律来“测定弹丸的出口速度”，利用欧姆定律以“状安法测电阻”等．它可以帮助学生理解物理概念和物理量的意义，学会应用物理规律，训练基本实验技能，并学习间接测量的巧妙方法．

3．基本仪器使用训练性和装配技术训练性的学生实验

当然在前述几类实验中都要运用一定的基本仪器和涉及某些装配技术．但是对于某些重要的基本仪器和实验技术，有必要对学生进行一定的实验技能技巧训练．这就是这两类实验的目的．例如，“示波器的使用”实验，可以使学生了解电子束在电场中偏转的原理，知道示波器面板上各主要控制器件的名称和作用，学习和初步掌握使用示波器的最基本方法．又如，“安装简单的收音机”实验，可以使学生学习电子线路图的认识方法，熟悉简单收音机的基本原理和接受电子装配技术的初步训练． 总的说来，学生分组实验的最主要特征是学生的独立实践活动，这种活动有系统的、统一的要求，并在实验室内完成．如果把教师的演示示范看成是带路的向导，则单靠向导带路往往达不到独立认路的目的，只有在自己实践的基础上，才能在没有向导时辨认前进的方向．在这种意义上，学生分组实验是任何其它的教学手段和方法所不能替代的．

三、课内小实验的特点和作用

课内小实验是穿插在课堂教学过程中的学生小实验，它与演示实验的不同点主要在它的操作者不是教师或者是协助教师的个别学生而是全体学生．它与学生分组实验的不同，它不象学生分组实验那样用整节课比较规范地完成教师在实验室中准备好的实验，也不一定要履行“预习实验-报告”的要求．通常它与教师的讲解密切配合，比较小型灵活，可以根据教学需要，选择不同性质的实验，可以是一个小实验，也可以是一组系列的小实验，或者是按照一定程序编排的系列阶段实验．实验的时间可以由几分钟到几十分钟；组织形式，可以是同桌的两人一组，也可以是更多一些人组成一组．实验可以在实验室进行，也可以在教室进行，可以用配套的正规仪器，也可以用自制教具、学具或者是随手可取的日常生活用品进行实验．这种实验与教师的讲授和学生的自学、讨论结合组成“边教边实验”或“边学边实验”的课型，并具有如下的优点：

1．由于让学生通过自己动手来学习知识，而不只是看教师演示，有助于发挥学生的主动性，有利于克服课堂教学“满堂灌”的现象．

2．由于在这类实验的间隙穿插教师的启发．引导、讲解或教师与学生，学生与学生的讨论，在这种物理环境中，有利于扩大课堂内师生的信息交流，在教师的主导作用下，发挥学生的主体作用．

3．由于这类实验小型灵活、运用方便，可以增加学生实验在教学中的比重，因此，可以提供更多的机会来培养学生的实验技能和训练科学方法．

如果我们把以上三类课堂教学中的实验按照教师施加影响的程度和学生的独立活动量排一个队，则如表所示：课堂实验种类 教师影响程度 学生独立活动量 演示实验 大 小 课内小实验 中 中 学生分组实验 小 大 由此可见，我们应当将它们有机地结合起来，以取得最佳的课堂实验教学效果．

§7.3演示实验教学

演示实验在中学物理教学实验中占有很大的比重，而且是一种深受学生欢迎的实验形式．它是教师施展教学艺术的独特手段，它能够化枯燥为生动，化抽象为具体．演示实验的内容和方法有很大的灵活性．同一课题，教师可以用现成的仪器设备，也可以用自制教具进行演示．同一个演示仪器，教师可用于引入课题，也可用以巩固新课．为更好地发挥其功能，必须深入研究演示实验教学的基本要求．

一、演示实验教学的基本要求

1．要有明确的目的 演示实验运用于课堂教学的不同环节，有不同的目的，因此有不同的要求．有无必要演示，选择什么样的演示，怎样进行演示，都必须首先从具体的目的出发．

例如，我们在学习习近平抛和斜抛的内容时，可供选择的演示实验很多，抛出粉笔头就是一个最简单的演示，还有如图7-5所示的“三球相碰”的演示，水流喷射的演示，以及利用闪光照相等等．

显然，在运用演示引入课题或巩固所学知识时，教师总要力图增加实验的趣味性，以更好地调动思维积极性．抛粉笔头的演示虽然简单，但在引导学生通过观察定性地描述平抛运动的特征这一点上却很好，好就好在它稍纵即逝，活跃课堂气氛，并可较好地训练学生的观察能力．如果需要让学生认识“平抛运动可以看成是水平匀速运动和自由落体运动的合成”，可用如图7－5所示的“三球演示器”，并配合使用闪光照相图片（或投影），效果就很好．原因就在于它们能够清楚地显示抛体运动的本质特征．

由上可知，我们不能离开演示的具体功能来评价演示的好坏，演示实验只有和一定的教学过程结合起来，才能发挥它的作用．

2．要明显和直观

可以说，演示实验的一切功能都离不开观察，观察者只能在演示者所给观象的基础上进行观察，因此演示实验的直观是最起码的要求．

（1）演示的现象要明显

一人演示，众人观察，所以现象必须明显．能否使每个学生都看到要演示的现象，是教师心目中有无学生的表现．为使现象明显，仪器的尺寸要足够大，测量仪表的刻度线要适当粗些，声、光及观察物体与背景的对比度要强，过程中的变化要显著．必要时，可以借助投影、机械放大、光杠杆、放大电路等手段增强现象的明显性．其次要注意放置仪器的位置，有足够的高度，不平摊在桌面上，运动体所在的平面应与黑板面平行．必要时，可借助演示小桌、演示垫凳、演示板、演示支架和磁性黑板等．

（2）仪器简单，过程明瞭 我们力求演示仪器简单，过程明瞭，其目的在于突出要观察的物理现象和过程，降低无关因素的干扰，特别是在一些为建立、巩固物理概念的定性演示中，没有必要选择精密复杂的实验装置．例如，用前面介绍的椭圆墨水瓶演示微小形变的现象，效果就比用复杂的光杠杆系统装置好．又如，用如图7-6所示的铁丝轨道对比小球静止和运动时对凸桥、凹桥桥面的压力时，①把小球放在凸桥顶端，小球恰巧能从两桥臂之间掉下去，但让小球从斜面上滚下，再经过凸桥顶端时，小球便不再从两臂之间落下，而是沿桥面惊过．②把凹桥下方的搭钩脱开，让小球静止地放在四桥的中心，显示小球的压力不足以将两铁丝桥臂挤开而下落，然后让小球从斜轨上滚下，当小球经过凹桥底端时，小球即从两轨道之间掉了下去．由上可见，这种凸桥、凹桥的装置，可以说是简单的出奇，然而演示说明的却是学生平时将信将疑的一个难题．我们提倡用简单的方法做演示，不仅有利于突出物理原理，而且易于引起学生学习物理的兴趣，激发学生的创造意识．

（3）视听感官并用

有关资料表明：“在接受知识方面，单靠听觉一般只能记住15％左右；单靠视觉，从图象获得知识，只能记住25％左右；如果两者结合起来可记住65％”①．因此，调动学生各部分感官的协同作用，比用单一渠道要好．还应考虑学生对各种感觉信息的分辨本领，以强化有用刺激．例如，用下面的方法帮助学生理解加速度的概念：

在一辆沿斜面滚下的小车后面，拖一条长约2米的磁带，磁带上录有一段不变的乐音（如风琴的c调），把录音机的放音磁头用导线接出来，装在斜面的一定位置上，用贴有细毡的薄弹性金属片将磁带轻轻压在磁头上．当小车沿斜面向下运动时，小车拖着磁带运动，使录音机发声．这样就可以使学生用视觉观察到的速度变化为听觉感受到的音高变化，用音高来理解速度，用音高变化的快慢来理解速度变化的快慢，即加速度的大小．由于人耳对音高的感受灵敏，而且对“变”的感受，比视觉更直接，因而对变化率的概念比较容易建立①．

3．要安全、可靠

课堂上的教学时间是极其宝贵的．如果教师在演示中出现失误和差错，不仅会贻误时间，而且会引起学生对所得结论的怀疑，因此，教师在课堂上的演示实验必须确保成功．（1）做好充分的准备工作

这是确保演示成功的关键．教师在课前要选择好所需的仪器和材料，仔细地进行检查，并按照课堂上的实际程序预做一遍（甚至数遍），熟悉仪器的使用性能，了解实验的准确程度，估计实验的时间，观察教室里即将演示的环境等等．并在教案中写明演示所需的每一件物品，以免课堂上演示失败或失去良机．

（2）课堂演示时必须确保安全

演示时，教师必须按照安全操作规程去做，认真仔细，确保人身安全和仪器设备的保全．可能存在不安全因素的实验，一定不要让学生上台来操作．例如需要用到220V或380V市电的实验，或者用高压感应圈、水银的实验，应当由教师自己操作，并做到万无一失．

（3）正确对待课堂演示中的失误，切忌弄虚作假 备课中做好充分准备，可以提高演示的成功率，但不能保证课堂上一定不出问题．出了问题怎么办？一是要镇静，切忌手忙脚乱，应认真思考和分析，尽可能及时找出原因，迅速排除故障；二是要实事求是．万一不能及时排除故障，也不可用“仪器不行”来搪塞过去，更不可编造数据，弄虚作假．应当向学生如实说明实验失败的原因，并声明在下节课重做．这样的负责精神和科学态度，必将对学生产生良好的影响．

4．要有启发性

演示实验能够提供丰富的感性材料，变抽象为形象，但它的最终目的是要通过观察启发思维，使学生更好地认识客观规律，发展能力，培养兴趣．因此，在设计和编制演示程序时，必须在启发性上下功夫．

演示中的启发性，首先在于以趣激疑．当生动的演示现象出乎学生意外之时，认知的矛盾将转化为思维的动力．例如，在“弹性碰撞”教学开始时，让学生观察用两个等质量的玻璃小球做成的两个双线摆：如图7－7，先将左边的摆球拉开，右边的球静止于平衡位置，再释放左边的小球，两球相碰后，左球静止，而右球弹起；当右边的球返回碰撞后，右球又静止，而左球弹起．如此两球反复碰撞，图7－7在碰撞声中，动静交替．面对这一有趣的情景，问题油然而生．

运用演示引发问题，只是启发思维的起点，虽然它是学生开展积极思维的突破口，但要推进思维活动的展开，仍须有教师不断的引导．这样，演示才能成为推进思维的向导．因此演示教学的启发性应体现在演示程序的精心设计之中．

例如，在高中学生学过气体定律之后，教师用如图7-8所示的浮沉子演示来训练学生的思维．

（1）用手压容器上方的薄膜，原来浮在液面上的浮沉子开始下沉，当下沉到某一深度时松开压膜的手指，浮沉子上升[图

7－8（a）（b）]，试解释这一现象． 这是许多初中学生曾经见到过的实验，当时对这个现象的解释是很粗略的，只需要说明，压膜时水进入浮沉子内，重力增大，浮力小于重力，于是浮沉子就下沉，松膜时，水从浮沉子内排出，重力减小，浮沉子就上浮．

（2）继续压膜使浮沉子下沉到更深的位置放手，见到浮沉子仍可上升．似乎上面的解释还是完善的．

（3）继续压膜，使浮沉子达到比上一步更深的某一位置松开，出现了浮沉子不再上升的现象，并且一直沉到容器的底部[图7－8（C）（d）］，这突然出现的现象，使学生感到意外，于是不得不重新审查以往解释的不足之处．看来浮沉子中气体的体积，不仅与容器上方气体的压强有关（这是由帕斯卡定律所决定的），而且还与浮沉子所处的深度有关．

（4）打开容器上方的橡皮膜，使液体上方的气压不变，用一根棒把浮沉子逐渐下压至不同的深度，观察浮沉子中气体体积的变化，说明浮沉子所以在一定的深度不再上浮，是由于在下降过程中液体内部压强这个因素造成的．（5）在浮沉子沉至容器底部以后，打开容器下的出水阀门，或用虹吸管使水缓缓流出．可以看到，当液面下降到一定深度时，浮沉子就从底部浮了起来［图7－8（e）]．

从上述的程序设计可以反映出教师对学生思维的引导作用，它既调动了学生的积极性，又使观察和思维紧密结合起来，从而使学生的认识由表及里逐步深化．

二、演示实验教学中的观察指导

在演示方案确定以后，要想达到演示的目的，关键在对学生的观察进行指导．同时，对演示观察的指导又是培养学生观察能力的一个重要途径．因此，在演示教学中应十分重视观察指导．这里所说的观察指导，有两层含义：一是演示本身应能吸引学生的观察注意；二是教师在演示过程中及时指导，教给观察方法．所谓指导，绝对不是说教师指到哪里，学生就看到哪里．

1．明确观察目的，做好观察的思想准备 草率从事是新教师在演示教学中常犯的毛病当学生还没有思想准备时，演示已经结束，因而达不到演示目的．在演示之前，一定要让学生明确为什么要做这个实验，以及打算怎样进行；出示的仪器应当有所交待，例如，在演示液体内部压强规律时，应当使学生带着两个问题进行观察：一是液体内部压强与深度的关系；二是液体内部在各方向是否都有压强（特别是向上的压强）及它们的关系；同时还应使学生在认识U形管压强计的构造及功能的基础上进行观察．因为此时学生还不理解U形管压强计的原理，所以应当用直觉的方法，如在橡皮膜上用手或重物压，使学生了解U形管两侧液面高差越大，表示压强差越大．

又如，在自感现象的教学中，观察接通电路的自感现象，首先必须带着“如果线圈自身的电流发生变化，那么线圈自身是否也会产生感生电动势？”的问题，并认清演示电路的特点，才能把观察的注意力集中到接通电路瞬间所发生的现象上．我们曾经对20名高一的学生和高二的学生分别进行演示．由于高一的学生还没有学过法拉第电磁感应定律，正确记录观察现象只有75％，而高二学生刚学过电磁感应定律，正确记录观察现象的达到了95％，可见，观察的目的性对于观察效果起了很重要的作用． 2．突出观察重点，排除无关因素的干扰

例如，通常教材中介绍断路时自感现象的电路装置，都选用一只灯泡与电感线圈并联的电路．设想按这一装置进行演示时，学生会看到开关断开后灯泡并不立即熄灭．但由于时间常数L/R太小，这种延时现象无法看到．而灯泡突然一闪的现象却十分明显，它给学生建立自感的概念带来困难．如果在开始演示时只给出一个简单的电感线圈、灯泡、开关与电源的串联电路（图7－9），提出“在断开开关的瞬间线圈中是否有感生电动势产生”的问题，然后与学生共同设计实验电路来验证感生电动势的存在．一种简单的方案就是观察开关拉断时闸刀与闸刀座之间的火花放电现象证明感生电动势的存在；另一种方案就是将示波器或者是高内阻的电压表并联在电感线圈两端，观察其电压的变化；还有第三种方案就是将一只氖泡并联在线圈两端，开关接通时氖泡不导通，其电阻为无穷大，可视为它对电路没有影响，切断开关时，线圈中的电流迅速减小，原串联的灯泡熄灭，而并联在线圈两端的氖泡起辉了，它的起辉电压比电池电压要高许多，由此说明感生电动势的存在．这个实验还可以在后面的教学中说明日光灯的起辉原理．

3．从整体到局部，再从局部到整体，培养观察思路

观察的全面性是客观反映事物属性的前提，应当利用演示实验培养学生正确的观察思路．例如，教师常用“圆锥上滚”的实验来训练学生的观察力．首先把倾斜轨道展示在学生跟前，倾斜轨道的表面特征给学生造成假象．把双锥旋转体放在轨道的中部，学生几乎毫不例外地预感到旋转体将沿斜面滚下，然而见到的却是意料之外的现象（如图7－10所示）．在学生渴望得到解答之际，让他们从各个方面对仪器观察，并注意圆锥体与轨道之间的联系，最终发现圆锥体在轨道低端的重心位置最高．于是学生在恍然大悟中获得了观察方法的启示．

4．纵、横对比，把握事物特征

观察的深刻性在于透过表面现象抓住象物的本质，利用对比观察是使思维向纵深发展的很好的方法．在演示实验中，要引导学生善于察觉条件的差异及产生结果差异的联系．通常可以采用纵向对比、横向对比、正反向对比的方法．

例如，用验电器和锌板（或铝板）等演示光电效应的现象，实验过程如图7－11所示．把用砂纸打磨光的锌板（或铝板）插在验电器的导杆上，给锌板带上负电荷，可以看见验电器指针张开；用紫外光（功率较小的医用紫外线灯）照射锌板，验电器指针即迅速闭合；再给锌板带正电，同样用紫外光照射锌板，验电器指针不再闭合；再用白炽灯作光源，照射带电的锌板，不见指针张角有何变化．从上述过程可以看出，它是一个逻辑性很强的纵向对比过程．由（a）、（b）阶段的对比可以看出，验电器指针闭合不是由于紫外光使空气电离的原因（虽然有一点影响，但不是主要原因），而是光照射使电子跃出的原因．由（a）（C）阶段的对比说明光电子能否跃出与照射光的频率有关．

纵向对比的演示方法是按照现象变化的顺序逐步展开的．它能够使学生较好地把握过程发展的阶段特征，但需要不断回忆已经消逝了的现象．在比较复杂的过程中，可以变部分纵向对比为横向对比，纵横向对比相结合．例如，图7－12（a）显示了物体浸入液体前后弹簧秤读数的变化，由此可知浮力的大小，在继续演示的过程中，保留图7－12（a）的状态，同时用另一个同样规格的弹簧秤显示排开液体的重量，如图7－12（b）所示，两者横向对比，学生就能清晰地察觉两者之间的关系．

又如在上述接通电路的自感现象的演示中，也采用了电感支路和电阻支路同时横向对比的方法，从而使难于察觉的暂态差异显现出来．

为了便于学生认识事物的本质，常需要用正向和反向对比的方法．例如，为了说明振动产生的条件之一是物体必须受到回复力的作用，可以用弹簧振子演示，分析回复力使物体围绕平衡位置往复运动；还可以用保险丝绕一个弹簧，下挂小球，在事先不告诉学生弹簧材料的情况下，把小球拉伸后释放．学生惊异地看到小球不发生往回运动，这时告诉学生弹簧的材料，于是学生们从反面现象加深了振动产生条件的认识．

总之，教师在演示教学中，一定要注意使学生的观察和思维活动紧密结合起来．用观察促进思维活动的展开，又用思维指导观察活动的进行，使学生逐步认识物理概念、规律，逐步发展观察和思维能力．

§7.4学生分组实验教学

一、学生分组实验技能训练的教学目的 学生分组实验是学生在教师指导下独立操作的课堂教学过程，教师应当根据大纲的要求，有计划地、系统地训练学生的实验技能和良好习惯．这些技能的教学目的可大体分述如下：

1．逐步学会自学实验讲义（教材）

通过自学与辅导，逐渐学会自学实验讲义或相关教材，理解其内容、包括目的和原理，知道怎样做实验，会组织实验步骤．

2．逐步养成正确认识基本量具、仪表的习惯

要求学生养成正确习惯：拿到量具，仪表能说出它的名称，通过对外部形态、铭牌、一般构造的观察，教师的辅导及阅读说明书等材料，了解它的主要功能、使用条件、量度范围，精密（准确）度及使用规范．

3．逐步养成良好的操作规范，进行正确的实验操作．

实验操作必须按一定的操作规范程序进行，逐步养成良好习惯，例如：

（1）装配仪器：一台仪器的装配，多台仪器和器材的组合，都应当做到能按合理的规范程序操作．例如在装配天平时，应先将横梁放于止动架上，才能安放挂钩、挂架和挂盘，不仅要使各类部件的位置正确，而且要做到“对号入座”．

（2）仪器的预备性调整

器件装配好以后，一般都要进行预备性调整，如仪器底座位置的调整，滑线变阻器滑动臂初始位置的调节，仪表上的档位选择及各种旋钮初始状态的调节，热电子仪器的预热，光具共轴的调节和各种测量仪表零点的调节等．

预备性调节的最后一步是检查，检查的项目，一是看仪器或电路的装配是否正确，二是看各种器件是否处于规定的初始状态．

（3）启动工作和观察记录：按规程及实验步骤启动仪器工作，并仔细观察，记录所示数据．（4）实验结束后的收尾工作

实验结束，应按照一定的顺序拆除和整理仪器；检查仪器材料是否有坏损丢失，然后清理桌面，板凳的归位．一切设备复原．

4．逐步掌握实验操作的规范动作

实验操作不仅要注意程序，而且要注意动作的规范要求，切忌随意性的动作．例如：

（1）调整天平时，一般用左手握住止动旋钮，不论调节底座、横梁，放卸待测物和砝码，还是拨动游码，都必须在止动期内进行．需要观察天平是否平衡时，再轻轻地顺时针旋转止动旋钮．当横梁处于升起状态时，左手不可脱离止动旋钮．这样做，一方面是为了防止横梁自动落下，一方面提醒使用者在观察天平平衡之后立即把横梁放下．用右手拿砝码镊，镊口的凹边应当朝上，如图7－13所示．待测物和砝码都应放在砝码盘的中央．

（2）用手拿烧杯倾倒液体时，应如图7－14所示．

（3）使用螺旋测微器，一般应用左手拿被测物，右手无名指与小指握弓形架，拇指与食指操作旋轮．若被测物已被固定，则可用左手握住弓形架身，右手旋转螺杆套筒．当螺杆开始接触被测物时，应改旋棘轮，使螺杆前行，压住被测物，待听到“咔咔”声时再行读数，如图7－15所示．

（4）用手调节滑线变阻器滑臂时，应以另一手扶住瓷支架上方，如图7－16所示．

（5）用手拿透镜时，应如图 7－17所示，切不可触及透镜表面．

5．学会正确测量读数与处理数据

（1）检查零点是否正确，在零点不符的情况下，应调整好零点或选择相对零点：

（2）应使观察视线与表面垂直．（3）读数时，一般应保证准确的数位不致省略，可以估读到最小分度的下一位，但不必估读至最小分度的下两位．例如，用毫米刻度尺测量的正确读数是15.3mm．不应表达为15mm，也不应表达为15.25mm．当量具的最小分度为0.2或0.5个单位时，在观察能力许可的条件下，应估读到最小分度的 1／2或 1／5．例如，最小分度为0.02A的安培表，应估读到0.01A：

不管使用何种量具，养成良好的读数习惯是非常重要的．一般来说，应当先观量程，再看最小分度，然后看零点，再读数和记录．

处理数据应体现科学的态度和方法．常用处理方法有计算法和图示法两种．

在中学物理教学中，使用计算法多利用平均法来减小实验误差．

图示法的优点主要有两条：一是简明、直观、便于比较，特别对探索物理规律很有用；二是利用实验中的有限数据作出图线后，从中找到那些无法通过实验来得到的数据，还可以求出相关的第三个物理量．用图示法表述物理量之间的关系时，应注意以下的要求：（1）在中学物理教学中，主要介绍直角坐标系．直角坐标一般以横轴代表自变量，纵轴代表因变量．在轴的末端近旁注明所代表的物理量及其单位．

（2）坐标的原点，不一定取为变量的零点．坐标轴上的标度值应能恰当地反应出测量值的有效数字．坐标标度应划分得当，以不用计算就能直接读出图线上每一点的坐标为宜，如通常用1、2、5而不用3、7、9来标度，使坐标纸的一小格可用来表示测量值最后一位的1，2，5个单位．

（3）应尽量使图线占据图纸的大部分，不致偏于一角或一边．横轴和纵轴的标度可以不同，但大小要注意配合．如果数据特别大或特别小，可提出乘积因子，例如提出×103、×10－2放在坐标轴最大值的右侧．

（4）描点和联线．依据实验数据用削尖的铅笔在图上描点．为清楚、准确起见，常以该点为中心，用×、⊙等符号中的一种标明．同一图线上的观测点要用同一种符号，如果图上有两条图线，则应用两种不同符号以示区别．描绘出的直线或曲线应为光滑曲线．曲线不通过全部测定点是正常现象．一般情况下，联线时应尽量使曲线通过或靠近大多数观测点，并使测点比较均匀地分布在曲线的两侧．如图7－18所示．

6．学会写实验报告

实验报告一般应包括实验目的、装置与器材、实验原理与步骤、数据记录与计算、结论与讨论等部分，逐步地要求学生学习自行设计实验报告．在设计报告时，应让学生学习用比较简洁的文字，直观的图表来表达报告的内容．数据表格的设计应做到：说明实验条件；要有原始记录；栏目中应注明物理量的符号和单位；力求简明，便于总结物理规律．

下面介绍一份学生分组实验的报告：

证机械能守恒定律

实验者姓名××，同组人姓名×××

实验时间×月×日下午第二节

[实验目的]

1．验证物体在光滑斜面上自由下滑时的机械能守恒；

2．进一步巩固打点计时器的使用和数据处理方法。

[实验器材]

平面小车，电磁打点计时器，学生用电源，支架，直尺。

[实验原理与步骤]

如图7－19，如果小车在重力作用下沿光滑斜面下滑，从静止点A到B小车的重力势能减少 △Ep=Mghon

而动能增加 如果△Ek=△Kp即 或△Ek/△Ep=1

则证明机械能守恒

1．调节斜面倾角，使H/L尽可能大一些，以减小摩擦力的影响；

2．装配和调整电磁打点计时器；

3．将小车置于斜面上方A点处，连接装配好打点纸带；

4．开启电源，释放纸带末端，使小车下滑，下滑结束即关闭电源；

5，取下纸带，测量读数并进行数据处理。为什么在本实验中△Ek／△Ep＜1？ 因为在本实验中小车在斜面上运动所受的阻力不能忽略不计，其势能减少量中的一部分消耗在克服阻力所做的功上，因此△Ek＜△Ep．本实验的误差约在8％以下．因此可以说，如果不计阻力的影响，小车维持机械能守恒．

由上述数据可以大致估计小车所受阻力的大小．现以第4组数据为例．

二、学生分组实验的一般过程和教学要求

学生分组实验的过程，一般分为三个阶段：准备、操作和总结阶段．

1．准备阶段及其要求

本阶段的主要任务是使学生明确实验目的，理解实验原理、方法，认识实验仪器，做好操作与记录的准备工作，其核心是理解实验方案．这是调动学生实验主动性的前提．如果对目的、原理不了解，依葫芦画瓢地做一阵子实验，稀里糊涂地记了一批数据，这就很难说有什么好的收效．对科学的实验研究来说，构思阶段非常重要．教师正是在实验的准备阶段中，让学生学一点科学构思的方法．因此，教师要充分重视准备阶段的引导工作，如引导学生认真阅读实验教材，提出一些问题帮助学生思考和理解例如，在做“把电流表改装成伏特表”的实验以前，可布置如下几个问题：

（1）怎样才能把电流表改装成伏特表？在计算电表的附加电阻时，应当知道电流表的哪些参数？

（2）在按图7－20的电路测电流表内阻时，为什么要满足R远大于R＇（例如R≥100R＇）的条件？怎样才能满足R》R＇的条件（怎样选择电路中的两个可变电阻和电源输出电压）？

（3）在校正伏特表时，应按怎样的电路测试？改变电压应选择滑线变阻器的分压器电路，还是限流器电路？

此外也可以通过教师引导下的学生讨论，共同设计和理解实验方案，特别是对探索性的实验，更应注重这方面的引导． 学生理解了方案，还不能认为已完成了必要的准备工作，还必须考虑学生是否具备进行实验的技能．只有事先为学生进行实验基本铺平了道路，才能使他们在有限的课堂时间内，把精力集中在解决主要矛盾方面．

例如，高一力学中有一组关于利用电磁打点器的实验．对学生来说，这是一种新的实验方法，它涉及到打点计时器的原理和使用，有关的实验原理和操作要求，纸带数据的处理方法等，因此是比较困难的．教材中分成几个不同内容的实验，分散了教学的难点．教师应当根据各次实验的侧重点引导学生做好预习工作．

还须说明一点，预习决不只是看书．对于一些学生尚未见过的仪器，光靠看书往往是难于弄懂的．教师应当抽出一定时间，让学生边看实物，边着教材，或者一边听教师讲解一边看示范操作．

2．操作阶段及其要求 它是把实验方案变为实践的阶段．在这个阶段中，学生的主要任务是：安装和调整仪器，操作控制实验条件的变化，观察测量，取得必要的数据；排除可能出现的故障，这是培养学生实验技能和良好习惯的关键阶段．

总的说来，在学生分组实验的教学过程中，应始终注意发挥学生的主动性，使他们带着明确的目的，认真仔细地观察，积极地动手操作和动脑思考．实验中遇到一些问题．教师应善于启发，不要包办代替．这样尽管学生可能遇到一些麻烦，但收获是大的．还需要辩证地处理好发挥学生主动性与严格要求的关系．实验中有一定的程序规范和动作规范，应当使学生了解这些要求是以科学理论为依据，并经过实践总结出来的，以提高学生执行规范的自觉性．其次，执行规范也不是要求学生机械的操作．相反，应要求学生手脑并用．例如，调节天平底座的时候，就必须根据重垂线的垂尖位置思考底脚螺丝的调节旋向．当然熟练以后就会成为一种技能．实验步骤是根据实验程序的总要求来制订的，但也不是千篇一律．可适当鼓励学生在不违反操作规程基础上有所创新．再次，应当看到严格要求对于培养学生良好习惯和作风的意义，从一开始就要严格要求，许多学生在连接电路以前，从不考虑各器件放置的位置，乱七八糟，有的仪器表面背对着自己，他们认为，只要电路正确就行了．还有的学生准备不认真，不按操作规程操作，使仪器损坏，实验结束，桌面场地零乱，仪器不复位．造成仪器零件及材料丢失．如果老师放松要求，久而久之不仅养成学生毛毛糙糙的作风，而且极不利于对学生品德特别是科学态度的培养，对于学生今后的工作学习也很不利．在实验指导的过程中，教师应抓住好坏典型，不失时机地提出对全体学生有教育意义的问题．

3．总结阶段及其要求

本阶段的一般任务是：处理数据，分析结果及完成实验报告．这是从现象上升到理性认识的重要阶段．在这个阶段中，教师应引导学生发挥思维的能动作用，学习数据处理的某些方法，了解影响实验结果的因素，培养实事求是的态度和科学作风．

值得一提的是如何对待“不满意”的结果．应当使学生认识到，改一改数据，凑成“好的结果”是十分错误的；简单地归结为仪器粗糙，对自己也无益处；应当仔细分析实验经过和实验条件，找出产生问题的原因，必要时重做实验．有时看上去实验是失败了，但对一个认真的实验者来说，收获不一定就小，获取实验数据是一件严肃的工作，任何时候都不允许草率从事，更不用说弄虚作假，在教学实验中就要强调这种科学精神．此外，还应当向学生指出：教学中的实验只是给大家提供学习和训练的机会，科学上的发现绝不是这样轻而易举地得到的；不是通过一、二节课的时间就能使理论得到验证或发展的．

第四篇：中学物理实验教学

中学物理实验教学，当与“新课改”并行

摘要：本文通过对传统的中学物理实验教学中存在的一些弊端进行剖析，提出了“新课改”下的中学物理实验教学的主要特征，并思考怎样推进中学物理实验教学的改革模式。

关键词：新课 物理实验 实验教学

一、问题的提出

物理学是一门以实验为基础的自然科学。回顾物理学的产生和发展过程，可以发现实验是研究物理问题最基本的手段和方法，自始自终发挥着极其重要的作用。培根说过：“凡是希望对于在现象背后的真理得到毫无怀疑的快乐的人，就必须知道如何使自己献身于实验。”同样，物理实验在物理教学中也占有举足轻重的地位。中学物理实验是实现物理教学目标的基本手段，是实现手、眼、脑综合运用的过程。物理课程标准明确规定了实验教学的任务，并把培养学生的实验技能作为中学物理教学的目的之一，力求通过实验来加强中学物理的教学，提高教学效果，培养学生的观察能力、操作能力、分析能力。在“新课改”下的今天，强化实验教学就显得更加突出，尤为重要。物理新课程标准旨在进一步提高学生的科学素养，而科学精神中的探究精神、创新精神等在物理实验中学生都可以得到充分的训练和培养。因此，在“新课改”形势下，就必须对现行中学物理实验教学进行改革，是为急务。

二、传统的中学物理实验教学中存在的一些弊端

1．落后性和局限性

当今的科技发展一日千里，教学仪器设施设备在不断地更新换代，而中学物理实验室特别是农村中学用的还是八十年代的“小车＋木块”，现代化的教学手段不能充分用在中学物理实验教学中，中学物理实验大多数与科技前沿相距太远，受到教材、场地、实验器材以及时间等的限制，实验就只能停留在教材中和实验室里，使学生感觉物理实验毫无趣味可言，严重制约了学生学习的趣味性、主动性、能动性以及探究性。

2．单一性

我国实验教学的一个怪现象是“录像实验”和“试题实验”。为了应付中考，教师想出了提高“课堂效率”的绝招：用“录像实验”详细讲解实验要点、步骤，代替学生动手操作；用“试题实验”讲原理与设计思想，学生在实验中“动脑不动手”。这种浓缩的实验教学方式对于应付考试有时还比较管用，这种理论与实践的脱离，严重制约着物理教学水平的整体提高。著名物理学家杨振宁曾对中、美两国学生的物理学习进行比较研究，指出：“中国的学生学习非常刻苦，基础知识丰富、扎实，且善于考试，但他们却普遍存在动手能力差，不善于提出问题等缺陷”。这与其它大量的信息资料表明的是同一个事实：中国基础教育最为突出的弊端之一就是忽视了对学生进行动手能力的培养。在物理课堂教学中，实验一方面能培养学生的学习兴趣和激发学生的求知欲，另一方面能创设学生有效掌握知识的学习环境，能使学生在注意力高度集中的情况下处于教师创设的情景中，达到“我看了，我记了；我做了，理解了”，这正是教师演示实验和学生分组实验能达到的效果，而课堂教学中教师如果对该做的实验不做，一带而过给出结论，忽视了课堂的探究过程，学生往往处于“我听了，我忘了”的状态，虽然在短时间内有些印象，但容易遗忘。

3．包办性

传统的实验教学侧重于基本的实验技能，过多地强调实验操作的规范化。学生在实验中往往“动手不动脑”，出现以单纯的机械操作为主。学生根据教师讲解的实验目的、器材、步骤，像做广播操那样，按照规定的程序进行操作，去获取教师或教材所要得到的数据或实验结果，而不去考虑实验为什么要这样做，怎样去做，更不去考虑实验中可能会存在什么问题，以及需要如何去解决。在这种实验教学模式下，学生对实验的认识只停留在表面上，体会不到实验的真正意义，当然也就谈不上探究与创新。久而久之，学生对实验也就失去了兴趣，出现有些学生相互之间抄袭数据，甚至瞎编造数据，这种实验报告就显得一点儿没有意义，且违背了我们教育的培养初衷。

在新课程中增加了一些探究性实验，教师似乎也比较注重探究性实验，然而往往有不少实验的探究只停留在了表面上，要学生真正体验科学上的探究，还存在不少的困难。比如，以人教版九年义务教育课程课程标准实验教科书物理八年级下册第九章第七节《磁生电》为例：本节课为典型的探究课，教材要求学生从实验现象中归纳得出产生感应电流的条件。教师教学设计时一般安排为随堂实验课。学生按图连接电路，按表格填写实验现象，然后由实验现象得出结论。一切竟如此轻松！学生感叹，那么简单的结论，法拉第竟花费了十几年的时间去探究！为什么学生竟会有如此的想法？为什么学生难以体会科学家们从事科学探究的艰辛？原因在哪里？原来是在课堂探究实验中教师给定的预设条件太具体化了：实验器材，线路连接，具体要观察的现象，要记录的表格都有了，有时教师从教学时间考虑，甚至连实物图都事先给连好了，学生在课堂上只剩下在表格中填“有电流”或“无电流”，实验中其实就没有了探究的味道。至于本实验的关键与重难点，学生如何从实验现象归纳得出产生感应电流的条件，应该说对学生的思维要求还是挺高的，可是不少学生在课前预习过教材，在做实验之前也就早已知道了结论，这样的探究还有多少是真正探究的价值！

三、新课改下中学物理实验教学的主要特征

新课程的培养目标定位于培养全体学生的科学素养，新课程标准使中学物理实验教学有了新的要求和新的特点，促使物理实验从内容到形式都发生了较大的变化。

1．物理实验的趣味化

物理实验根源于假设加验证的探究性质，这决定它具有极大的动机，来激发学生学习兴趣的功能，但是以往物理课程教学因过分强调“学科中心”和“知识系统”，使物理实验的“学术化”偏向十分明显。国内外的各种调查显示，很多中学生对物理学习的兴趣正在明显降低，甚至一些学生放弃了对物理的学习。导致这一状况的原因固然是多方面的，但物理实验能否激发学生的探究兴趣、求知欲望和动手学好，这也是新课程标准反要求的，应该引起我们的关注与思考。有教师创新关于“力”的实验：设计了筷子提米、瓶口吞蛋、不沉底的针等实验，这些实验简单易行，趣味性强，效果也明显。有效地提高了物理实验的趣味性，创设趣味实验等新的实验形式，使实验系列化、多样化，这是今后教学中需要强化的教学目标和教学途径。

2．物理实验的微型化

微型实验同常规实验相比，具有仪器简单、村料少、省时省力、现象明显等特点。由于微型实验来源于生活、应用于生活，能极大地激发学生物理学习的兴趣，有效提高课堂教学的质量。同时，由于微型实验的器材来源广泛，取材容易，可达到人手一套器材，从而能实现人人动手。学生通过动手做实验和自制教具或学具，既训练动手能力和创新能力等，又增强了自信心；既体验了自主实验的成就感，又强化了实验的参与意识。

3．物理实验的生活化

物理是一门实践性应用性很强的科学，物理现象无时不在，无处不有，物理知识广泛地渗透到个人和社会生活的各个方面。为此，我们有理由创设一些新的物理实验形式，如“生活中的物理实验”、“家庭小实验”等，使学生认识和理解物理对个人和社会的价值，营造“学科学、爱科学、用科学”的氛围，在潜移默化中对学生进行“科学的生活”和“生活中的科学”教育。

4．物理实验的社会化

将“从生活走向物理、从物理走向社会”、“面向全体学生的物理”这些理念落实到物理教学中，要求整个课堂教学中贴近生活、贴近社会，使学生学习“有用的物理”。作为物理课程教学内容的一个重要组成部分，物理实验尤其要注意联系学生的生活和社会实际。这一方面可以提高学生的科学兴趣，使学生感到物理就在自己的身边；另一方面也可使学生在掌握物理知识的基础上，了解其应用的原理。因此，通过物理实验来解释和解决日常生活和社会实际问题，对于拓展物理实验的功能，培养学生的科学素养和提高学生的致用能力，具有十分重要的意义。

四、新课改下中学物理实验教学改革模式的探讨

1．改“落后性”为“先进性”

对现有物理仪器设施设备尽快更新。运用现代化的教学手段，使学生实验更加直观、简便、准确，更具有吸引力。教师还可以适当地增加一些近代物理实验，让实验走在教材的前面，让学生初步了解和接触科技前沿。

２．改“局限性”为“开放性”

经常开放实验室。由于人的个性差异，有些学生往往不满足于课堂上所看到的或书本上所接触到的实验，他们往往表现出较强的动手欲望，有些学生则动手能力不强，有时想自己试着做实验，又怕做不成功，在实验中往往处于旁观者的位置。因此不定期地开放实验室，既可以给动手能力强的学生施展身手机会，又可以为动手能力较差的学生提供锻炼自己，提高实验能力的便利。具体办法可以采取自愿参加、全方位开放的形式，或根据兴趣爱好组织专题研究和探讨，学生也可以根据自己的情况和需要，复习已经学过的实验的操作，自主选择实验方法或自主选择身边的材料去做各种实验，完成自己设计的小实验等。无论采取哪种形式和基于何种目的，这些实验都将极大地激发学生的学习兴趣，增强学生的动手能力，这样也能达到将实验室“搬出”学校，将仪器“搬回”家中，让学生摆脱课本、实验室、器材的限制，真正做到实验教学的“改革开放”，引导学生去探究和发现，培养学生的观察能力、想象能力和创造能力。

3．改“单一性”为“多样性”

（1）改验证性实验为探究性实验。我们可以尝试改“力的合成”为“研究合力与分力的关系”。在实验中，先让学生通过观察实验现象，总结现平行四边形法则，这样让学生在实验中先获得感性认识，再上升到理性认识，比起单纯地教师演示、讲解的效果，学生对学习物理的兴趣更强，对物理规律的理解也更加深刻。

（2）加强理论与实践的联系。例如：讲开关时，教师让学生多接触生活中常用的开关；讲变压器时，教师可以带领学生认识家用电器中的小型变压器或参观发电厂。在课外活动中指导学生修理实验仪器、开设小型家用电器等课外活动小组，让实验更加贴近学生的生活、深入生活，用所学的物理知识去解决实际问题，进一步培养学生的动手能力，激发学生的求知欲望。

4．改“包办性”为“独立性”

独立完成一个实验，要求学生具有扎实的基础知识，严密的思维能力，熟练的实验技能。而培养学生的独立实验能力，最好的办法是指导学生尝试课本外的探究性实验和设计性实验。例如“研究白炽灯泡的电阻随电压变化的关系”的实验，可以指导学生独立设计电路（要考虑滑动变阻器的分压接法和限流接法，电流表的内、外接法），选择器材（电源、电流表、电压表的量程、滑动变阻器等），处理实验中的突发问题（如电路不通、缺少器材等）和记录、处理数据，最后再与额定值相比较，分析实验误差的来源。学生的独立实验是巩固物理知识，培养学生思维能力、动手能力以及发挥学生主动能动性的重要手段之一。

总之，新课改下的中学物理实验教学的改革应注重把实验的改进与培养学生的创新精神相结合，不仅要让学生明确实验改进的必要性，学会改进的方法与技术，体验改进成功的喜悦，更要注重启发学生运用所学的物理知识去进行创新。

第五篇：中美中学物理实验教学比较

一、美国中学物理教师对物理实验教学的重视问题笔者之一曾在美国考察访问过八所中学，给笔者留下深刻印象的是：美国中学物理教师普遍很重视实验。他们一般都有自己的专用教室，各班学生轮流来上课。教室里四周靠墙的桌子上，常常摆了一圈演示实验仪器。教室旁边还有一间准备室，准备室里也放满了教师的各种教具与实验器材。这些演示教具和实验器材大多是教师自己设计制作的。许多自制的实验器材构思巧妙，结构简单，效果良好。例如，ＲＯＹＡＬ中学的贝克尔先生设计的将沉重的长方木从中点水平支起来，用塑料的高尔夫杆套经毛皮摩擦后吸引长方木一端使之水平旋转的静电实验；磁铁在竖直的铜管中缓缓下落的涡流阻尼实验，塑料瓶中装有界限明显的两色液体的模仿龙卷风的实验；数字显示不同物体的温度的实验等；ＶＡＮＮＵＹＳ中学的罗伯特先生用苹果和南瓜在教学楼顶上做的自由落体实验；自制木头飞机在铁丝上滑行投弹的平抛实验及“射击猴子”实验；ＳＡＮＦＥＲＮＡＮＤＯ中学的克朗代尔博士的水流反冲实验，用玩具枪在不同角度做的斜抛运动实验等。这些实验器材大部分是他们自己掏腰包购买材料，不惜时间精力制作起来的，表现了美国中学物理教师对实验的重视和敬业精神。他们通常一天５节课，另一节用于备课和批改作业等，天天如此，还有的周课时达到３０多节的。即便如此，他们也是想方设法设计各种教具及实验器材以改进教学。值得一提的是“射击猴子”问题，这在中国的中学物理课本上也有：树上吊着一只猴子，有一管猎枪的枪口直接对准猴子，猎枪开火的一瞬间，猴子从树上掉下，问枪弹能否击中猴子。我国的有关报刊曾专门对此问题进行过讨论，稿件几乎全是从理论和计算方面来证明或是讨论的。而在美国，笔者先后四次看到不同的美国教师用实验回答这个问题。最精密的实验是加州洛杉矶大学（ＵＣＬＡ）的霍夫曼博士设计的用激光瞄准远距离射击，在猴子快要落地时命中的演示实验。最简单的实验是上面提到的罗伯特先生设计的实验：他用一根３米长的塑料管做为猎枪，用木头削制子弹，猴子用电磁铁吊在空中，电磁铁开关用一导线连至塑料管口。他从管子另一头瞄准猴子，用嘴使劲一吹，子弹飞出管口，断开电源，猴子落下，飞出的子弹恰好击中下落的猴子。如此简单的实验，就能得到良好效果。这一“射猴”例子生动地说明了美国中学物理教师对实验的重视程度。[!--empirenews.page--]美国教师认识到，实验教学比起直接讲述来，确实要花费更多的时间和精力，而且在得到结论方面常常反不如直接讲述来的简洁而明确。但物理科学是一门实验科学，学生从物理实验中所获得的感性认识，探索能力和动手技巧等，不是直接讲述所能给予的，而且物理实验在增加物理教学的趣味性方面，也有它不可替代的作用。所以，虽然在美国中学物理教材中一般并没有列举需要作什么样的物理实验，教学大纲上也没有规定这部分内容［１］，但美国中学物理教师普遍很重视实验，这已成为一种风气和共识。

二、关于物理实验的规范性及多样性在我国比较正规的中学中，学生分组实验的规范性及实验条件的优越，显然是大部分美国中学所不及的。笔者曾看过他们的一份实验讲义，上面列举了七，八个实验，内容涉及力学，电磁学，声学，热学等多项内容，在实验的规范性及与教学内容的紧密配合方面，显然不如我们的学生分组实验。曾到中国中学访问过的美国教师对中国中学中实验设备的齐全、实验经费的充足感到十分羡慕。他们说：“中国的中学是很富裕的。”所以美国学生动手做实验的条件反而不及我国学生优越。我们应该重视我们在这一方面的长处，加强管理，提高仪器设备的利用率，充分挖掘实验仪器在培养学生能力方面的潜力。但从另一方面说，仪器的缺乏也激发了美国中学师生在实验方面的创造性。如上所述，美国中学物理教师自制了大批的教具和实验器材，此外他们还领导学生搞各种各样的课外实验活动。例如，有一所学校的老师领着一个学生实验小组利用仪器接收从人造卫星上发来的信号，并以此验证相对论的理论。笔者曾参加洛杉矶１９９２年中学生发明竞赛的评判工作。他们中学生制作的各种各样的参赛展品摆满了一个体育馆的偌大一周圈门廊，充分显示了他们中学生课外实验活动的丰富多彩。笔者在美国参加过多次学术会议，其中教师以及学生演示他们设计制作的各种实验常常是会议的一项重要内容。[!--empirenews.page--]前两年，计算机在美国中学物理实验教学中已开始使用，但还不是那么普遍。在笔者访问过的八所美国中学中，有一所中学的物理教室中摆满了一周遭黑白屏幕的计算机，学生们正在上有关的课程。他们的课本就叫做“计算机模拟物理实验”［２］，目录如下：实验一 统计规律１．随机事件的分布 ２．分布的平均值和标准误差实验二 抛体运动 １．平抛 ２．斜抛 ３．猎人和猴子。实验三 非匀加速运动 １．空气阻尼 ２．谐振动 ３．非谐振动实验四行星运动１．环绕一个恒星运动 ２．环绕两个恒星运动实验五波动 １．正弦波 ２．波的迭加 ３．驻波。实验六电场 １．两个点电荷 ２．三个点电荷 ３．未知电荷。与教材相适应有配套的软盘。学生当时正在津津有味地做着“猎人射击猴子”的模拟实验。由目录可知，这一教材是综合性的，并不直接配合某一部分物理教学内容，但部分弥补了他们学生分组实验内容的不足，同时也能使学生获得操作计算机的基本技能。此外，有些计算机模拟的物理实验也是用实物实验很难实现的，例如“行星运动”。所以，预计计算机模拟物理实验以后会有大的发展。

三、对我国中学物理实验教学中某些问题的反思我们国家对中学物理实验已越来越重视，特别是在新版初中物理课本中实验的比重已大大增加。不少有识之士也通过各种途径强调中学物理实验的重要性。但是应该看到，我们国家在这方面的现状还是远不容乐观的，这集中表现在城乡中学在实验教学方面的极不平衡性和“应试教育”与“素质教育”观念的尖锐冲突。据我们对山东省各地区４０多所中学的抽样调查，在乡镇中学及部分县市中学中，完成课本上所要求的学生实验不足４０％的竟占到一半（５０％），完成书上要求的教师演示实验不足４０％的也占到将近１／３（３１％），甚至有相当一部分乡镇中学（７％）基本上一个学生实验不做。情况确实是令人吃惊的。那么这样教出的学生怎样解答高考试卷上的实验题呢？原来试卷上的仪器怎样连线，他们黑板上就怎样连线；试卷上怎样看刻度，他们黑板上就怎样看刻度。结果照样能应付高考。这就是所谓的“应试教育”。造成这种状况的原因是多方面的［３］。首先是乡镇中学经费紧张，仪器短缺。大部分乡镇中学的仪器配置达不到国家规定的三类标准。二是管理上的缺陷。许多乡镇中学缺乏合格的实验管理人员，造成仪器的完好率，利用率下降，直接影响了物理实验教学的进行。三是观念上的原因。[!--empirenews.page--]这一点也是最重要的和通过努力可以解决的。美国一般中学的实验经费和仪器配置相对说来也不比我们的乡镇中学好，但他们的物理实验却搞的有声有色，大批自制教具和实验器材在物理实验教学中发挥了主要作用。而我们的中学物理教师却较少有人在这方面下功夫。据我们的统计，一件教具没做过的物理教师，占到１４％，制作教具不足５件的，占到２／３以上。这里有教师自身的原因，也有领导上的导向及政策，环境，风气等方面的原因，而且后者是主要的。乡镇中学在我国的教育事业中占有很大的比重，解决他们在物理实验教学方面的问题是亟应受到重视的。还有一个值得提出的问题是电化教学的问题。这一问题也是曾到过中国的美国教师所最不能理解的。他们说：面对面地教不好吗，为什么非要隔上一层玻璃？他们所说的“中国的中学是很富裕的”在很大程度上也是指这个问题。虽然在美国，电视机相对来说是很便宜的，在旧货市场上甚至花１０美元就能买一台能看的彩色电视机，但在美国中学却很少看到什么电化教学或电教设备。而在我们这里，本已很缺的仪器中，电教设备又占了很大的比例。有的中学基本实验还做不全，上面却一下子拨来数万元用于购买电教设备，而且是专款专用，不准干别的。而据我们调查，像摄像机、录像机、电视机这类电教设备在中学物理教学中的利用率却几乎等于零。不仅乡镇中学，城市中学也一样，利用率都很低，这是极大的浪费。这个问题不仅在中学有，在大学也有，而且更为严重。有的大学统计了一下，电教设备资产的价值达５００万元以上，但其利用率却十分低下。我们建议一定要限制这种形式主义、华而不实的东西，把我们有限的经费用在刀刃上。计算机的利用率要高一些，但也只是相对而言，相当一部分很先进的计算机只当作打字机使用，其功能的开发连百分之一也不到。所以在当前人员素质不高，软件不丰富，不配套的情形下，计算机也不宜盲目大上，而是要把重点放在确保其利用率上。笔者认为，就目前情况看，还是把我们的钱用在最基本的教学需要上为好。