如何設計初中物理實驗
一、認識物理實驗教學的重要意義
實驗是人們根據(jù)研究的具體目的，利用一定的儀器設備，人為地制造、控制或模擬自然現(xiàn)象，使某些現(xiàn)象反復再現(xiàn)以便讓人們反復進行觀察研究的一種方法。實驗直觀具體、形象生動；實驗教學從感性到理性，從具體到抽象，適合學生的身心特點，符合學生的認識規(guī)律。在物理教學中運用實驗能給學生學習物理創(chuàng)造一個良好的環(huán)境，使學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，促進學生科學品質和世界觀的形成。中學物理教學必須以實驗為基礎，這是由實驗在物理教學中具有的獨特作用決定的。
�。ㄒ唬┪锢韺嶒炗欣谂囵B(yǎng)學生的興趣和激發(fā)學生的求知欲
實驗對培養(yǎng)學生學習物理的興趣很重要，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，易引起學生的注意。
從學生學習物理的心理反應來看，學生天生好奇、好動。實驗教學向學生提供了生動、直觀、形象的感性材料，對于初中學生，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)學生的學習興趣，調動學生學習的積極性。
二是實驗是一種具有目的性的操作行為，易引起學生親身嘗試的需要。
實驗能給學生提供主動參與學習的機會，因此學生的學習興趣濃厚，積極性很高，學生接觸實驗時，自然也會產生自己動手的欲望。設法讓學生多動手做實驗（邊學邊實驗、分組實驗、課外實驗），不僅可以滿足學生操作的欲望，更重要的是可以讓學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，進而使他們轉化為一種熱愛科學的素質和志向。
興趣是最好的老師，只有有了學習的興趣，才談得上學習的積極性、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，而且要設法讓學生多做實驗；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能激發(fā)學生的興趣。
�。ǘ┪锢韺嶒灲虒W有利于學生對知識的理解和掌握
心理學研究表明，人的思維活動是在感性材料的基礎上產生的，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，為學生提供了豐富的感性材料，強化了學生的感知并糾正了學生經驗感知中所形成的錯覺。
實驗能將復雜的條件進行簡化和純化：借助儀器設備突出研究對象的主要因素，排除次要的非本質因素。實驗能夠創(chuàng)造最好的物理環(huán)境，使需要認識的某種性質或關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。在教學中，必須使學生通過對物理現(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。這種感性認識可以來源于學生的生活，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雜的運動形態(tài)，本質的、非本質的因素通常交融在一起，僅僅通過這種途徑使學生建立概念、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、經過簡化和純化了的感性材料，使學生對物理事實獲得明確、具體的認識。在實驗教學中，通過觀察、操作、討論、分析，最后學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。實驗教學過程符合學生的認知規(guī)律，有利于學生對知識的理解和掌握，能夠達到發(fā)展學生智力、培養(yǎng)學生能力的目的。
（三）培養(yǎng)學生科學研究的方法和能力
實驗創(chuàng)設了理論密切聯(lián)系實際的學習過程，不僅活化學生學到的物理知識，而且能引導學生像科學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，學生可以從中學習科學的研究方法，掌握科學的學習方法。
通過實驗教學，可以使學生學到實驗基本技能和方法；可以培養(yǎng)學生的觀察能力，使學生學會觀察物理現(xiàn)象的方法，有目的、有計劃地進行觀察，學會抓住觀察現(xiàn)象的主要特征，明確觀察對象的變化條件，同時引導學生在觀察中積極思維，做到眼到心到；可以指導學生明確實驗原理，學會正確使用物理儀器，掌握計數(shù)、讀數(shù)和處理實驗結果的技巧，通過分析、推理得出正確結論。
通過實驗教學，不僅有效地幫助學生領會物理知識，更重要的是可以使學生通過觀察實驗現(xiàn)象，分析和解決實驗中的問題，做到手腦并用。同時在實驗教學中啟發(fā)學生對有關實驗進行設計和改進，都能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力。
實驗能力不能僅僅依靠教師的講解來傳授，必須在相應的實踐活動中才能得到發(fā)展，只有通過實驗才能培養(yǎng)實驗能力。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；通過設計實驗、分析結果等鍛煉和培養(yǎng)想象能力和分析能力；在研究原因、結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)學生良好的科學素質
有人認為，素質主要由三個方面的因素構成：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)的讀取都必須使學生認識到對待科學要有實事求是的態(tài)度，要尊重實驗事實和實驗數(shù)據(jù)，養(yǎng)成客觀分析的科學習慣，反對為了得到預結果而編造數(shù)據(jù)。學生在實驗中發(fā)現(xiàn)，沒有正確的數(shù)據(jù)不會得出正確地結論，而正確的結論必須建立在科學的實驗方法和正確的實驗操作基礎之上。通過物理實驗教學培養(yǎng)學生具備正確的觀察習慣、規(guī)范的操作習慣及客觀記錄數(shù)據(jù)的習慣，有利于培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度。
此外，在促進學生形成嚴謹細致的工作作風、堅忍不拔的意志品質、敢于實踐創(chuàng)新的意識等方面都有很好的教育功能。
二、了解目前實驗教學的狀況和問題
（一）實驗教學的現(xiàn)狀
目前初中物理教學中，實驗教學的類型主要有演示實驗、學生實驗、隨堂實驗和課外小實驗等。
演示實驗是教師在課堂上結合教學內容進行操作表演的實驗。通過演示實驗，讓學生親眼目睹或感受物理現(xiàn)象產生的效果，使課堂教學過程生動有趣，學生注意力集中，對物理現(xiàn)象獲得深刻的印象；通過演示實驗，指導學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)學生的實驗操作能力起一定的示范作用等。演示實驗教學突出激發(fā)興趣、操作示范和確保成功等要求。
學生實驗是在教師的指導下，學生在實驗室分組進行實驗的教學方式。通過學生實驗，讓學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構和性能，更深入地認識和理解相關物理概念和規(guī)律。學生分組實驗突出培養(yǎng)學生操作技能，使學生理解和進行規(guī)范的實驗操作，使學生受到物理學研究的實驗方法的初步訓練。教學大綱中有明確的課時要求，初中階段學生實驗為19課時，目前物理教學中對此有比較規(guī)范的管理。
隨堂實驗通常稱為邊教邊實驗或邊學邊實驗，是介于演示實驗和學生分組實驗的一種教學方式。它把教師的講解和學生的操作觀察有機地結合起來，把知識的學習和實驗探索能力的培養(yǎng)有機結合起來。目前，部分業(yè)務能力比較強的教師經常自覺地采用這種教學方式。
課外小實驗是課堂實驗教學的補充，通過課外實驗，進一步培養(yǎng)學生的動手能力和觀察能力，促進其對學習內容的理解，擴大其知識面，發(fā)展他們的愛好和特長，使他們把所學的理論知識與課外實踐有機地結合起來。在當前的升學競爭壓力下，課外小實驗開展很少。
（二）傳統(tǒng)實驗教學存在的問題
1.對實驗在教學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，僅僅是促進學生學習知識的教學輔助手段，從實驗得出的結論是重要的，而實驗的本身并不重要。第二，認為實驗雖然重要，但當前的評價機制過多重視知識，忽視能力，所以緊抓實驗教學不會收到良好的教學質量。這里存在著錯誤的教學質量觀和對評價機制中問題的片面夸大，以及對教學更重要的是為了學生的發(fā)展、而不是評價選拔這一本質意義認識的嚴重不足。第三，認為實驗確實重要，但實驗教學費時費力，課堂組織教學難度也較大，學生活動不易把握，用講實驗步驟、講實驗結論等方法也可達到相同的效果。
2.實驗教學的準備工作不充分
處理學生的作業(yè)和對學生的管理花去了初中教師相當多的時間和精力，學校領導、教師、學生及其家長特別關注分數(shù)，這使教師平時更多考慮的是如何在課上把學生要掌握的知識教好，不太重視實驗教學的課前準備，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設的，學生是在被牽制著進行操作；得出的實驗結論也強調高度一致，學生被動地按照同一思路對實驗加以分析論證；甚至實驗過程的設計、實驗結果的得出都由教師包辦，學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)、記結論的現(xiàn)象比比皆是。這些嚴重束縛了學生的創(chuàng)新思維與實踐，制約了實事求是等科學態(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心的是知識講授得怎樣，課外教師更多關心的是學生對知識學習鞏固得怎樣，忽視過程與方法的教學，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、學生不重視課外實驗，家長也認為做課外實驗沒多大意義。學生回家的實驗器材難準備，教師沒有課外實驗教學及管理經驗，都使課外實驗很少得到落實。
三、新課程實驗教學的目標要求與突出特點
（一）認識新課程實驗教學的目標要求
教學大綱在教學目的中提到：培養(yǎng)學生的觀察實驗能力培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度。在教學中應該注意的問題中提到：加強演示和學生實驗，規(guī)定的演示實驗和學生實驗都應該做好，條件好的學校還應多做一些，適當增加少量探索性和設計性實驗，鼓勵和指導學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。應培養(yǎng)的實驗能力主要是：了解實驗的目的，會正確使用儀器，會作必要的記錄，會根據(jù)實驗結果得出結論，會寫簡單的實驗報告。在關于教學要求的說明中提到：對技能的要求用會來表示，就是要求能正確地操作，并得出結論。
可以看出，教學大綱對實驗教學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的輔助功能。新課標對實驗教學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，主要以科學探究能力目標的形式體現(xiàn)出來，在內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意見。
1.三維目標對實驗教學的要求
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，會用科學術語、簡單圖表等描述實驗結果。
在過程與方法目標中提到：經歷觀察物理現(xiàn)象的過程；能在觀察物理現(xiàn)象或物理學習過程中發(fā)現(xiàn)一些問題；通過參與科學探究活動，學習擬訂簡單的科學探究計劃和實驗方案；通過參與科學探究活動，學習信息處理方法；學習從物理現(xiàn)象和實驗中歸納簡單的科學規(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原理，樂于參與觀察、實驗、制作、調查等科學實踐活動，養(yǎng)成實事求是、尊重自然規(guī)律的.科學態(tài)度。
2.科學探究能力目標對實驗教學的要求
提出問題環(huán)節(jié)：能從日常生活、自然現(xiàn)象或實驗觀察中發(fā)現(xiàn)與物理學有關的問題。
猜想與假設環(huán)節(jié)：對探究的方向和可能出現(xiàn)的實驗結果進行推測與假設。
制定計劃與設計環(huán)節(jié)：明確探究目的和已有條件，經歷制定計劃與設計實驗的過程；嘗試選擇科學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；經歷從物理現(xiàn)象和實驗中歸納科學規(guī)律的過程。
3.內容標準三級主題中對實驗教學的具體要求
例：聲和光
（1）內容標準
�、偻ㄟ^實驗探究，初步認識聲產生和傳播的條件；了解樂音的特性；了解現(xiàn)代技術中與聲有關的應用；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。
③通過實驗，探究平面鏡成像時像與物的關系；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，通過說明書學習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與生活的距離，使學生對科學更有親近感，增進學生對物理的學習興趣，讓學生深切地感受到科學的真實性，感受到科學和社會、科學和日常生活的關系。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，增強了學生學習物理的興趣。
2.注重實驗過程的自主探究
一是學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，保證了學生課堂上具有充足的時間經歷實驗操作和探究過程。課程標準的三維目標、課程內容的科學探究以及科學內容的各級主題中，很多地方提出通過實驗探究、經歷過程等，明確了和實驗相關的教學要求。
二是實驗方法、途徑和結果更具有開放性。
不著重要求學生嚴格按照預設的實驗步驟進行操作，以確保實驗的成功，并把關鍵的具體的操作步驟作為知識記憶；而是重視學生按照各自的思路設計各種實驗方案，進行對比分析，理解設計思想。這樣可以鼓勵學生大膽嘗試，積極主動地思考和探索，體驗和領會研究物理問題的思路、方法，促進科學創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，同時也體現(xiàn)了尊重學生差異，以學生發(fā)展為本的教學理念。
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？
假設和猜想：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。
設計實驗：設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？
學生A：看它能吸起多少根大頭針或小鐵釘。
學生B：看它能吸引多少鐵屑（用天平稱）。
學生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)？
學生F：用中間有抽頭、能改變線圈匝數(shù)的電磁鐵。
學生G：臨時制作電磁鐵線圈，邊實驗，邊繞制。實驗操作：指導學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生的猜想是否正確，而是讓學生理解怎樣設計實驗，為什么要這樣設計。實驗操作步驟可以通過學生交流得出，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，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）在學生知道照相機和投影儀成像的特點的基礎上教師提出問題：像的大小、正倒跟物體的位置有什么關系？
（2）鼓勵學生大膽的猜想和假設。
�。�3）請同學們設計實驗驗證自己的猜想（或推翻）。
（4）按自己的設計進行實驗，并記錄數(shù)據(jù)。
對凸透鏡成像規(guī)律的探究不要求學生按預定的實驗步驟統(tǒng)一完成，而是大膽放手讓學生按照自己的猜想設計方案進行探究。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。
讓學生一起交流、分析實驗過程中發(fā)現(xiàn)了什么，造成這一結果的原因究竟是什么。
教學大綱過分強調實驗的結果，把實驗的正確結論看成實驗目標是否達到的依據(jù)。有些學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果是否一定相同、正確，而更注重分析造成實驗結果不同的原因，鼓勵學生發(fā)表自己的看法和觀點，老師要對學生的發(fā)言作出肯定性的評價，使實驗真正成為學生探究物理規(guī)律、學習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生自由完成，故學生的實驗結果肯定不同，改變了過去實驗數(shù)據(jù)一樣的弊端，使實驗結果更具有交流、分析的價值，調動了學生學習興趣和積極性。
三是重視學生分析論證、得出實驗結果的過程。
《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，科學內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)范進行物理學的科學實驗的能力。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科特征。另一種是用科學知識和科學方法處理生活、生產中與物理相關問題的能力。例如通過閱讀說明書和嘗試性操作，學習使用電器和儀器的能力，利用科學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用特征。
義務教育的任務是培養(yǎng)具有較高科學文化素質的公民。多數(shù)學生將來并不從事科學技術方面的專業(yè)工作，因此新課程在重視前一種實踐能力的同時，更加強調后一種實踐能力，體現(xiàn)了突破學科本位的教學理念。
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)學生的學習興趣和動手實踐能力。
四、新課程理念下物理實驗教學的基本類型與實施策略
物理學是以實驗為基礎的一門學科，重視實驗、加強實驗教學、提高學生的實驗技能是當前初中物理教學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
演示實驗的過程應有較強的直觀性。實驗的關鍵過程和實驗的結果一定要在學生的共同參與下完成和總結。這樣就要注意演示實驗應直觀簡單，要有一定的可視度，現(xiàn)象要明晰易見，能充分說明問題。為便于全班每個學生的觀察，特別是最后排的學生，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，教師如何操作學生就怎么跟著學，教師在演示實驗操作中的一舉一動都將成為學生獨立操作的依據(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，既要使學生看得清楚，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。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，都對學生起到潛移默化的作用。
做演示實驗時要注意科學性、目的性。演示實驗能否順利地達到演示的預期目的和效果，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生操作實驗
學生操作實驗不同于演示實驗，它強調學生的操作過程，也不象探究實驗那樣，把主要目的放在經歷與體驗通過實驗探索知識技能的過程。學生操作實驗有的是為了讓學生對實驗現(xiàn)象觀察得更仔細，培養(yǎng)學生的觀察能力；有的是為了增強學生的感官刺激，激發(fā)其濃厚的興趣；有的是為了使學生更深入地了解儀器的結構和性能，提高學生的操作技能；等等。
新課程對學生操作實驗比較重視，八年級的學生操作實驗就有28個之多，而《大綱》規(guī)定的學生操作實驗初中階段總共有19個。學生操作實驗不再像以往教學大綱下的學生實驗那樣嚴肅和規(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，教學中要加以分析理解和把握。
（三）師生探究實驗
初中的科學探究教學主要是以學生實驗為主的探索物理現(xiàn)象和物理規(guī)律的過程。學生在實驗探究活動中，通過經歷與科學工作者進行科學探究時的相似過程，學習物理知識和技能，體驗科學探究的樂趣，學習科學家的科學探究方法，領悟科學的思想和精神。我們無論是引導學生探索物理規(guī)律，還是引導學生學習物理概念，學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、制定計劃與設計實驗、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)）的教學對培養(yǎng)學生的學習、探索能力都有其獨特作用。
學生科學探究能力的發(fā)展不是只要記住有關探究的知識就能解決的，必須在探究實踐中不斷積累。為此，學生要先經歷一些簡單的探究活動，在具體的某一實驗探究教學中，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，科學探究的難度和探究的內容是有一定關系的，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)全面的科學探究能力目標。由于物理課堂教學中的科學探究活動多數(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常涉及，而另一些卻涉及很少，造成學生在科學探究方面的能力發(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)，以往的課堂教學中，問題往往是由教材的內容決定的，或者是由教師提出來的，學生在這方面很少有鍛煉的機會。新課程的教學實施中，教師應該突出這一方面的教學，在課堂上多創(chuàng)設一些條件讓學生發(fā)現(xiàn)和提出問題，同時，還可以引導學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中的薄弱環(huán)節(jié)。
因此，分析和統(tǒng)計學生在課堂教學中關于科學探究的各種能力要求的情況，了解學生在科學探究中的薄弱環(huán)節(jié)，對學生實現(xiàn)全面的科學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注的問題。
教師在教學活動中要注意分析教材中各個科學探究活動對學生的能力要求，特別是每一次探究過程重點涉及的部分要素，把握好其對學生探究的指導價值。
例1：實驗探究壓力的作用效果
實驗模擬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)學生發(fā)現(xiàn)問題，并使學生把自己的發(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印？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？壓力與作用面積的關系如何？
對于每一個探究實驗，應該充分考慮學生對看到的現(xiàn)象可能會產生哪些疑問，如果這些疑問有價值，就應該用來對學生進行善于質疑、求學好問的習慣和能力的培養(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，請學生猜想串聯(lián)電路中各處的電流關系。學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論和相應的認識經驗依據(jù)，對培養(yǎng)學生大膽想象、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。之后，安排學生思考、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，以及學習和體驗控制變量的研究方法等。
在實驗探究的教學中，方案設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)怎樣的科學原理，以及控制變量、等效替代等科學方法的應用。當然，決不要把科學研究的方法狹隘地理解為已經冠以某個名詞的幾種典型科學方法，研究中要用到的方法是多種多樣的，要靠我們去摸索、發(fā)掘和總結。
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，當將各組實驗數(shù)據(jù)收集在一起填入表格后，教師引導學生進行充分分析討論，從像的性質、物距、像距以及焦距的關系上來探尋成像規(guī)律，然后為學生提供充分交流的機會。
學生得出的結論各有差異：有的學生得出的結論僅僅是在光屏上只能成倒立的像，有的學生得出當物距大于像距，能成縮小的像，物距小于像距時，成放大的像；當物距小于焦距時，不能成像在光屏上，當物距大于焦距時，能成像在光屏上的結論，也有的學生發(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，逐步把學生零碎的結論加以歸納總結，形成較完整的規(guī)律，能使學生相互啟發(fā)，相互學習，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習探索活動，學習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。為了使學生學習各種天平的操作要求，可以在有的小組擺放托盤天平，有的小組擺放學生天平，或者每一小組實驗桌上既有托盤天平，又有學生天平等，規(guī)格也可以有所不同。實驗中讓學生先嘗試操作，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驗，然后再進行充分的實驗測量，交流測量結果、實驗中的認識等，加深對密度是物質固有屬性的認識，提高學生對各種天平和量筒的的操作技能等。
（四）課外實驗
課外實驗是學生對物理知識由認識到理解的一種橋梁，是初中物理教學的重要組成部分。它能激發(fā)學生學習的興趣，培養(yǎng)學生的實驗技能、科學態(tài)度和良好的學習習慣，也是培養(yǎng)創(chuàng)新精神、實踐能力的一個重要途徑，是課堂教學的延伸，是創(chuàng)造發(fā)明的基礎。新標準對課外實驗十分重視，課后作業(yè)改為動手動腦學物理，把課外實驗作為學生的一項作業(yè)。怎樣才能指導學生做好課外實驗呢？
�。�1）做到實驗與教學內容的有機結合。每一個實驗都反映了相關的物理現(xiàn)象或規(guī)律，因此，教師要緊密結合教學內容，適時組織相應的課外實驗。例如在學過彈簧測力計的內容后，指導學生制作橡皮筋測力計的課外實驗；在學過電磁鐵后，指導學生做用電流使鐵釘磁化、自制電鈴的課外實驗；在學習了聲音的性質以后，指導學生自制小樂器；在學習了凸透鏡成像特點后，指導學生自制照相機等，以深化和鞏固知識，同時鍛煉學生的動手實踐能力。
（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，應根據(jù)課外實驗類型和不同要求有所區(qū)別，進行指導。對制作型的課外實驗，教師主要指導制作，以培養(yǎng)學生的動手能力和創(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，教師要指導學生如何觀察、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，教師主要指導學生如何根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析、歸納和總結，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生個人或小組進行，因此為了保證質量和效果，一般要重視做好以下一些工作：一是指導學生作好實驗準備；二是指導學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。
【如何設計初中物理實驗】相關文章：
如何教初中物理實驗課03-06
學好初中物理如何加強實驗練習03-12
如何評價物理實驗的失��？03-13
初中物理實驗心得08-26
初中物理實驗計劃06-09
課外物理實驗的設計07-15
如何通過物理實驗掌握知識02-17