时间：2022-09-04 23:45:41
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇单摆实验报告，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
【关键词】高中 物理 实验 报告册 理念 素质 能力 兴趣
【中图分类号】G424 【文献标识码】A 【文章编号】1006-5962（2013）02（a）-0155-01
实验教学是高中物理教学的重要组成部分。新课程要求重视学生的全面发展，而物理实验教学能够提高学生的自主能力，让学生亲自参与实验当中，利于学生亲身体会、深入了解物理原理知识，既让学生最大化的获取知识，又培养了学生的观察能力、分析能力、动手能力、操作能力，有利于学生素质的提高，促进了学生全面发展。因此，作为高中物理教师，有必要也有义务在新课程背景下，积极改进实验教学，提高实验教学有效性。
1、发挥实验报告册的重要作用
物理实验成功与否取决于实验报告的质量，缺少实验报告这一环节，严格地说不能算是一个完整的实验过程。所以教师在实验教学时在每次实验之前有针对性的要对实验的目的原理、仪器步骤、数据记录和处理在做实验前进行一定的说明，并且通过完成报告内容帮助学生理顺实验的思路，制订切实可行的实验方案，从而减少实验的盲目性，提高实验的效果。在实验过程中，通过指导学生的实验报告，让学生正确理解原理，仔细记录数据，准确归纳结论。
2、教师需转变教育理念
作为教师自身需要转变，应树立培养创造型人才的教育理念。作为物理教师，必须努力创造条件，在千方百计开足开齐教材中的实验的同时，还要敢于创新，设计各种有利于教学的小实验，课堂上能够用实验说明的问题尽量不要只从理论上解释，而要让实验来说明，使学生的观察能力、实验创新设计能力、实验分析处理能力得到相应的提高。另外，教师可以鼓励学生利用身边的器材设计各种实验来解释身边的问题。让学生形成一种观念，只有能够通过实验验证的结论才是真正正确的结论。
3、重视教师自身素质的提高
正所谓“言传身教。”要想提高学生的素质，首先要提高教师自身的素质。一名好的物理老师应该具备以下的素质：作为高中物理教师，首先要提高自己的物理知识水平，并着力培养自己的科学素养；具有正确的科学观，高尚的情感、意志和师德对严重犯错的学生也可以实施合理的教育惩罚；永远不要低估你眼中的差生，尤其是永远不要低估你眼中的差生；作为教师在任何场合都要学会控制自己的情绪；有高尚的师德，乐于奉献的职业态度和敬业爱生的工作精神；强烈的学习兴趣；较强的教学实践能力；观察学生个性特征的能力；物理实验技能；掌握现代教育信息技术与课程的整合能力。投影、录象以及计算机技术。
4、培养学生勇于探索，敢于质疑的能力
解决问题时只是对原有知识技能的简单应用，只是朝着待解决的目标努力。而提出问题时则几乎完全没有参照，是自己探索得到的，体现的是创新性思维探索、扩展的能力。作为教师，一方面要在课堂教学、实验教学中多创设情景、提出问题，引导学生思考、锻炼学生思维；另一方面，教师应当鼓励学生大胆创新、勇于质疑，多提问、多思考。通过这种形式，延展学生的思维深度，锻炼学生的实验能力，提高学生的科学素质，促进学生的全面发展。例如在高一物理教材中，我们可以尝试将“力的合成”改为“探究合力与分力的关系”。在实验中，可以先让学生自己动手，通过观察实验现象、分析及处理实验数据，总结出力的平行四边形定则，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。在实验教学中，学生可能有更容易让自己接受的方法，教师可因势利导，及时对学生中那些方法独特、标新立异的做法予以肯定和帮助，鼓励学生用自己的头脑思考问题，不人云亦云，敢于另辟蹊径，勇于探索，不断创新，从而调动起学生的积极创新意识。
5、实验教学中大限度地激发学生的兴趣
摘要:物理学是一门以实验为基础的科学。所有的物理知识，包括物理概念、定律和理论，都是在实验的基础上建立起来的。因此，培养学生的实验技能，了解物理学的研究方法，培养严格的实事求是的科学态度，对学生今后搞科学实验和技术革新有重要的基础作用。
关键词:实验;目的;原理
中学物理学生实验技能主要包括六个方面:一是掌握常用基本仪器的构造、原理和使用，能正确使用仪器进行观察、测量和读数;二是掌握中学有关实验的一般原理和实验方法;三是会正确记录实验数据，并能进行运算和分析，以得出正确的结论;四是了解误差概念，并学会初步的误差计算和分析;五是会写一般的实验报告;六是初步养成良好的实验习惯，包括爱护仪器、遵守安全操作规则和尊重实验事实的习惯等。
1.培养学生掌握实验的一般原理、进行实验设计和实验方法的技能。首先要求学生明确各个实验的目的、原理或理论根据，根据实验的原理、要求对实验进行设计，包括用什么物理定律、公式，电学实验用什么电路图等。还要搞清哪些是已知量、被测量，然后选择所需的仪器和实验条件，进而设计好实验步骤，画好记录表格等。
其次，培养学生正确调整和安装仪器，正确连接电路的技能。正确的实验，首先是安装、调整好仪器或正确连接电路。如:力学实验中的支架滑轮的安装，牵引线的走向，斜面的架设等，有时要对一些仪器做机械调整或电气调整(对仪器的调零前面已介绍，这里略)，电气调整如:使用气垫导轨前必须先调水平位置;在电学实验中，依照电路图连接线路，连线时，应将电路分为主回路和支路，从电源一端开始沿主回路按顺序进行，其次为支路;主回路中必须有开关(先断开);导线最好选用几种颜色，主、支回路分别用一种颜色。往接线柱上接导线时，应按顺时针方向将导线缠上。电路连接后，必须复查，确认正确后方能通电。这种技能的培养，从初中开始应先有示范，让学生模仿学习，然后逐步提高到由老师讲述方法及注意事项，由学生独立去安装、调整。
2.培养学生正确记录实验数据，并能进行运算和分析，以得出正确结论的能力。这是实验能否成功的关键。要培养学生这方面的技能，要求学生集中精力，按实验步骤有条不紊地操作和读取测量数据，有的实验则要求测量或操作时动作迅速，要把握时机，如:温度测量、电学测量。要按实验先后顺序将需要测定的各量测出，并记录下来。读取数据和记录必须注意:①读数要及时，并马上记录;②要记录完整数据，按有效数字的方式记录;③数据的单位要正确。一般要求学生实验前列出表格，表格设计要求:能记录直接测出的各物理量，能记录各次测出的量，能填写计算出来的中间数据和最后数据等内容。
进行数据处理、运算，对实验结论进行分析。在整理数据时，如发现有不合理的数据，应对该数据补测。要指导学生按有效运算法去处理数据对实验结果进行适当分析讨论，如:讨论数据说明什么?与理论计算有何偏差?实验过程为何这样设计?实验结果的物理意义(结论)是什么?对一些成绩优良的学生，还可让他们设计某个达到相同目的的实验。对实验能力强的学生，许多深一层次的问题都可以在这里分析研究，从而加强了对学生思维能力的培养，有效地巩固知识，技能更加熟练。
3.要使学生了解误差概念，并学会初步的误差计算和分析。实验后，要指导学生分析实验误差的原因，说明实验的误差主要有系统误差和偶然误差。系统误差主要是由于仪器本身的缺陷，实验原理、装置不完善而引起的，如:螺旋测微器零点不准;风的吹动使天平产生误差;电表指针不对准零刻度等。减少系统误差的方法是校准仪器，或是改进实验方法。改进实验的方法，可改变仪器的位置或仪器的布置，撤换某件仪器，改变所选取的某个参数，改变实验方法乃至改换实验操作人员等。例如将物体放在天平左、右盘上，分别称衡，可以发现天平不等臂引入的误差。又如精密测量同一单摆在不同摆角的周期值，可以发现周期与摆角有关。
4.会写一般的实验报告。学生在实验结束后，应根据原始记录和实验时的体会，写出实验报告。实验报告内容主要有:实验名称、目的、器材、原理、方法和步骤、实验数据、数据计算和处理、实验结论及误差分析等。这是一个很重要的技能，对实验报告的写法、格式要严格要求，书写时，要求层次清楚，语言流畅，文字精练、正确，图文并茂，要总结出实验成功的经验或实验失败的原因，使学生将来进行科学实验时能写出自己的实践成果，并让别人看懂。
摘要: 在学生进行实验的过程中，教师不要面面俱到、细致入微，让学生“照葫芦画瓢”，要敢于放手学生，让学生大胆动手，既要放得开，又要收得拢。教师要不时地在教室巡察，如发现某个问题具有共同性，则立刻在全班作必要的提示或演示；也可把带有共同性问题的某个同学的实验作品用多媒体投影在大屏幕上，让同学们一块来分析其中存在的问题更直观明了且有说服力。
关键词：物理 实验 教学 质量
物理实验课是学生非常欢迎上的课程之一，因我校新建的实验室宽敞又漂亮,新购置的仪器精美又有趣,且环境优美,有的学生到实验室后东瞧瞧,西望望，对所有一切都充满新鲜感和好奇心，注意力不能一下集中到课堂中来；有的学生看见新奇的仪器摆在面前,忍不住伸手就摸，至于教师讲什么、做什么、怎么做,全都成了耳旁风；有的学生则认为“实验课，好玩又轻松”，把实验课当成放松课、休息课,当老师让动手操作时，就举棋不定,对实验目的、内容、操作步骤模糊不清，形成不知所措或盲目实验,有的则干脆跟着旁边同学的照葫芦画瓢,再如，教师若没有在课前精心准备,做到既备知识点、备学生、备实验器材,且又要考虑实验环境、实验器材等条件的影响,则往往会顾此失彼，被既要考虑当堂完成实验内容,又要把握课堂纪律的忙乱状态中。实验教学是物理教学的重要组成部分,是培养学生综合能力的重要手段,为落实新课改目标，提高实验教学质量和效率，提高实验器材的利用率,结合自己的实际工作，总结了搞好实验教学，提高实验教学水平的一些方法和认识。
一、充分的课前准备工作基础上
首先要求教师做好实验前的预试,即把要做的实验从头到尾做一遍,从仪器使用到注意事项到确保实验成功的各种技巧,做到胸有成竹，为实验课的讲解和辅导做好准备。因为实验中的一些细节的问题和技巧，只有通过教师亲自实验才能体会和掌握。如研究平抛物体的运动这个实验,按照仪器说明进行实验时,平抛球在竖直白纸上的痕迹几乎看不见,我经过多次实验和研究，改为：将白纸和复写纸放入接球槽内,把槽内平抛球的痕点通过平衡移到竖直白纸上,这样一来，就解决了痕迹还清的问题；又如一些电学实验，是用0.6A接线柱还是用3A接线柱要准确无误；电压表是用3V还是用15V也要把握肯定，不能当学生在课堂上询问时模棱两可、含糊其辞；还有在《验证动量守恒定律》这个实验中怎样把被碰小球放得又快又准；其次要有充足的仪器数量准备，并将备用仪器放置有序以备急需,在实验过程中一旦仪器出现问题可随时更换，另外，也要求实验教师有较强的动手能力，熟悉各种仪器和原理及性能，能随时修理仪器出现和问题。然后按实验室的设备情况将全班学生合理分组，我校分成二人一组，这样保证人人都有动手操作的机会，防止造成某些同学以我没有仪器为借口而袖手旁观。 既满足了学生的需求，又总会有2――3组仪器备用，由于仪器运用得当，为实验课提供了有力的保障,大大提高了教学质量和效率，节约了宝贵的时间,实验开出率总是能保证100%。
二、既要放手让学生做，又要加强课堂指导
由于实验教室大,环境新, 学生精神容易涣散,要求老师设计好课堂导入,吸引学生的注意力，精心设计富有启发性的问题，实验课开始时要求学生检查实验用品是否齐全，再允许学生动手实验。在学生进行实验的过程中，教师不要面面俱到、细致入微，让学生“照葫芦画瓢”，要敢于放手学生，让学生大胆动手，既要放得开，又要收得拢。教师要不时地在教室巡察，如发现某个问题具有共同性，则立刻在全班作必要的提示或演示；也可把带有共同性问题的某个同学的实验作品用多媒体投影在大屏幕上，让同学们一块来分析其中存在的问题更直观明了且有说服力；教师在巡视的过程中，一般应着重从下面几个方面巡视指导：指导学生严格遵守实验操作规程：如《在研究匀变速直线运动》这个实验里，是先通电源还是先开打点计时器的开关；在《用单摆测定重力加速度》这个实验里，从摆球通过平衡位置开始计时好还是从摆球到达最大振幅开始计时好；能正确、熟练按操作规程使用的物理仪器；认真读数、记数、整理数据，对实验结果做出总结；；能写出规范的实验报告。例：《把电流表改装成电压表》《用伏安法测小灯泡的伏安特性曲线》等电学部分的实验，强调电路解读和正确连结，包含着各种仪表的使用及正确计数、电路的联接、不能带电操作等。如教师发现问题要及时指正并要求学生重做。
三、认真填写实验报告
实验报告是对实验的总结，也是对实验课质量高低的检验。书写实验报告的过程也是总结归纳提高的过程。因此。要求学生不仅做实验要认真仔细，课后还必须根据实验记录认真写好实验报告，例如：数据记录正确与否，表格设计是否合理，图线描绘是否规范，观察是否仔细敏锐，结论是否正确，巩固所学知识点，此外，还可在实验效果方面；哪些实验做得好，哪些实验做得不好；实验操作技能方面，哪些操作有误差。哪组同学做得好，哪组同学做得有缺陷；每次实验都应结合具体情况，予以表扬和批评，使学生取得经验教训，明确努力方向。如有的实验做失败了，教师和学生共同找出原因，排除故障，从这一过程中，学生也会学到很多东西。
分析及对策：
分析该问题产生的原因：一是教师对学生认识的偏差。其实学生有很强的能动性，应该相信学生有主动探索的动力和能力，对自然世界有很强的好奇心，也愿意自己动手动脑做些什么，来获取知识。二是学生有愿望，但缺乏足够的准备。对到实验室做实验，要做些什么，认识上还不到位。
对策：敢于放手，对学生在实验中出现的问题，要正确看待，一分为二的分析，要相信学生态度是好的，只是准备的不充分。其次，教师要在课堂上充分重视实验，使学生认识到实验的重要性。上课时演示实验必须做，创造条件做一些小实验，是学生对物理知识有真实的感性认识。再者，强调到实验室的准备工作，每次实验学生必须对实验的每一环都做到心中有数，可以让学生自己对比准备好和准备不好的差别，以及成功的实验对物理学习的意义。
具体操作：
一个较理想的实验过程，必须由三个阶段组成。实验前充分准备，实验时有充裕的时间进行思考和操作，实验后有认真的分析总结。那种实验前缺乏（甚至没有）准备、实验时仓仓促促、实验后不再总结、思考的实验课，实际上不但达不到实验目的，反而起到挫伤学生学习积极性的作用，因为从这样的实验课是得不到收获。
首先，教师说明实验的重要性和学生到实验室要准备的事项。即学生分组实验是学生有目的的去体验物理现象、理解物理知识来历的重要场所，应该是物理教学的重要的一环。必须认真钻研课本，做到对该实验心中有数，并写出详细的实验计划（包括该实验的目的，所需器材，实验的每一环节，处理数据的办法，记录数据的表格）。强调到实验室的准备工作，每次实验学生必须对实验的每一环都做到心中有数。
其次，落实所布置的事宜，实验时观察学生实验的情况。发现存在一些问题：学生依然对实验重视不够，准备不足；实验动手时茫然，心中无数；动手能力差，操作时手忙脚乱；不会记录数据等。进行有针对性的总结，并提出注意事项和要求。
第三实验时有几个问题应该注意：一是必须保证学生有较充裕的实验操作时间，二是不能对学生限制太多，尽量做到放手让学生操作。真正动手的时间必须保证45分钟，否则弄得学生还是仓促应付，草草结果实验。只有时间够用了，学生心情才较稳定，才能在实验中进行周密思考，进行必要的改进和纠正，记录下较准确的数据，得到较好的实验结果。第三，不要因为有损坏仪表的可能，就对学生限制过多，弄得学生谨小慎微不敢动手。教师应设法在保证学生人身安全（有的实验接触到220V或更高电压的交流电）和不损毁仪器仪表的前提下，放手让学生进行实验操作。只有对不遵守实验纪律、不认真做实验的个别学生，当他们损毁实验器料时才进行严肃批评并令其赔偿，对大多数认真做实验的学生，由于不慎而使实验设备遭到损坏时，一般不做严厉的批评也不一定要求赔偿。
第四，实验的总结阶段：学生把实验报告交上以后，教师必须认真审查。结合在实验课上的现场记录，将实验成绩优良的实验报告拿出来示范，指出优点表现在什么地方，对于成绩差的，也应具体指出问题的所在。一般说来，实验后的总结应针对以下三个问题进行：实验数据的正确记取、正确处理和误差的正确分析。
最后，测试反馈，了解学生实验的接受程度。
解决以下问题：
第一，不少学生不能科学地读取测量数据。结合实验报告中的数据记录情况，反复阐明如何正确读取测量数据。用最小分度值为1厘米的米尺测量时 ，应读取三位数字，例如读取65.7cm，而不能读成66厘米或65.75厘米。用最小分度值为1毫米的米尺测量时，应读取四位数字。用机械停表测时间，如果表盘的最小分度值为0.1秒，单摆振动30次所用的总时间可写成例如30.00秒或59.40秒等，相应的周期则可写成1.00秒或1.98秒等。
第二，不少学生不能设计出简明的记录表格，记录了数据后，不会用科学方法进行处理。教师应结合每次分组实验对这方面进行分析和讲解。实践证明，对实践数据的读取、记录和处理，必须通过分组实验反复练习才能掌握。对表格的要求是：1．写明表的标题或加上必要的说明；2．简单明确，便于看出有关量之间的关系，便于处理数据；3．交待清楚表中各物理量的单位；4．表中数据要能反映测量结果。
第三，通过对实验使学生深刻体会物理思想。
每一个实验都有各自的设计思想，一个成功的实验，其设计思想总包含着对已有知识的灵活应用与创造性的科学构思。引导学生领会前人的实验设计思想，体验科学家所经历的探索过程，是一条培养学生具有设计实验能力的有效途径。例如：卡文迪许测量万有引力恒量实验。在介绍这个实验时，利用卡文迪许扭秤实验模型，讲清实验的设计思想：由于物体间的引力非常微小，把微小的引力观察出来，是实验设计的关键。这里卡文迪许把万有引力转化为一对力偶是第一次放大；把力偶的作用转化为石英丝的扭转形变是第二次放大；把扭转形变通过光的反射转化到较大距离的标尺上的读数（光杠杆的放大作用）是第三次放大。通过三次“转化”和“放大”的作用，就可以比较准确的观察测量出微小的引力。这个实验的设计思路十分巧妙，第三次放大的是利用光杠杆放大方法，这个方法在常在物理实验竞赛出现。通过分析教材中的著名实验，挖掘出它们的设计思想对于提高学生的实验设计能力有很大的帮助。
我校大学物理实验室2008年获评自治区级物理实验示范中心，2009年以来，学校先后投入300万余元，实验项目总数由最初的16个增加到目前的40个，同时投入近50万元对已淘汰的实验仪器进行改造。实验室每学期承担着学校约4000名本科生的教学任务。每名学生需修完16个实验项目(春学期8个+秋学期8个)。针对这样庞大的教学工作量，如何为学生合理地安排实验项目?为避免与学生其他课程上课时间冲突，一直以来都采取传统的手工排课方式。每学期第一周，教师为每名学生手工安排一学期每个实验的上课时间和地点，并制作成绩记录卡片。近年来，随着学生数量的增长和可开设实验项目的增加，手工排课的弊病也不断暴露:(1)很难针对学生专业背景的不同以及学生的个人兴趣安排实验项目;(2)部分学生周一至周五没有合适的上课时间，只能将实验时间延长到周六或周日;(3)教师排课任务繁重;(4)学期末手工计算实验成绩工作量大，且容易出错。随着网络技术的发展，实验教学的开放式管理已是必然趋势。2012年开始着手建设物理实验网络化教学与管理平台。经过近二年的努力，大学物理实验选课和成绩管理系统的平台已基本搭建成功。然而，在运行期间也暴露出了一系列亟待解决的问题:(1)由于学生实现了实验项目的自主选择，上课时间的自由选择，每次上课的学生专业背景互不相同，知识层次参差不齐。由于同班级的学生不在同一时间和同一实验室上课，不能相互提醒，经常出现迟到、记错实验时间和实验项目的现象。(2)出现扎堆儿选课现象，例如，临近节假日和期末考试的时间选课的学生较少;少部分选课晚的学生由于可选择的上课时间较少且与其他课程冲突，不能成功选课，上述种种现象造成实验室资源的不合理利用。(3)实验报告单的管理比较混乱，由于部分实验学生不能在课堂上完成数据处理，课后学生不能及时将纸质报告提交到任课教师处，造成学生实验成绩不及格等现象。(4)学生替做实验的现象增加。我们对上述问题进行了理性的分析和思考。实验教学的开放式管理是新型的教学管理模式，丰富了大学物理实验课的教学内容，实现了多元化教学方式;充分利用网络资源，扩大学生的知识面，避免了传统实验教学的单一性;实现了大学物理实验课程的开放，为分专业、模块化教学改革的实施奠定了基础。但任何客观事物都应具有两面性，物理实验教学的完全开放并不适应我校的校情。因为:(1)我校学生多数毕业于县级、盟市级高中，且大多来自农村，区内外生源比例接近1∶1，整体生源质量处中等偏下水平。2013年的招录分数情况显示，内蒙古本科一批次第一志愿平均录取分数:488.6;内蒙古本科二批次第一志愿平均录取分数:442.3。学生的整体层次较一、二线城市的985、211院校低很多，在进入大学后的学习缺乏自主性。(2)由于实验条件限制，大部分学生对高中物理实验常用仪器的基本操作仅停留在“看”的阶段，且没有形成好的实验习惯。(3)尽管现在可开设的实验项目已逾40个，但由于实验室摆放仪器面积的限制，每学期可摆放的仪器种类受到一定限制。因此，我校学生并不能适应实验教学的全开放式管理。鉴于上述考虑，我们提出适合我校校情的大学物理实验开放教学对策。
2大学物理实验开放教学对策
2.1合理地选排课
合理的选排课环节是学生能否顺利完成实验项目的前提，我们提出将手工排课和选课系统自主选课结合的办法去克服目前出现的问题。学期初，教师首先将不同专业的学生分组，尽量保证同一班级的学生在同一时间段上课。接着，要求学生按照分组情况进入网络选课系统自主选择实验项目。这样的选课方法既统筹安排了实验的教学过程，又体现了开放教学的自主性，其优点有:(1)学生上课时，可相互提醒，避免了因记错上课时间而延误实验;(2)可指派班长或学习委员核查学生身份信息，有效遏制了学生替做实验现象;(3)实现了学生根据自己的专业特色和学习兴趣自主选择实验项目的教学目标;(4)选课系统已包括了成绩管理的功能，学期末可直接导出学生的实验平均成绩，克服了手工计算实验成绩的冗繁过程。
2.2物理仿真实验与考试系统
我校地处国家中西部，尽管随着地区经济和学校的发展，实验条件已有很大改善、实验项目亦在陆续增加，但与清华、北京大学等一流院校相比较，可供学生操作的实验项目毕竟有限。仿真实验是扩展课堂教学内容、拓展学生学习兴趣、培养学生创新能力的有效教学手段。我校已于去年购买了中科大奥锐科技有限公司的大学物理仿真实验系统和考试系统，该系统具有界面友好、实验指导信息丰富，灵活选择实验仪器，实验针对性强等优点。目前包含30个实验项目:用单摆法测量重力加速度、交流谐振电路及介电常数的测量、热敏电阻温度特性研究实验、用凯特摆测重力加速度、不良导体热导率的测量、半导体温度计的设计、双臂电桥测低电阻实验、动态磁滞回线的测量、温度传感器温度特性测试与研究、示波器实验、分光计实验、设计万用表实验、声速的测量、三线摆法测刚体的转动惯量、测量锑化铟片的磁阻特性、偏振光的观察与研究、干涉法测微小量(牛顿环和尖劈)、椭偏仪测折射率和薄膜厚度、迈克耳孙干涉仪、检流计的特性研究、塞曼效应实验、密立根油滴实验、直流电桥测量电阻(自组式和箱式)、拉曼光谱实验、光电效应和普朗克常量的测定、交流电桥、太阳能电池的特性测量、拉伸法测金属丝的杨氏模量、霍尔效应实验、光强调制法测光速。考核是实验教学中的重要环节，也是教学过程和教学方法的重要组成部分。为此，我们购买了物理实验考试评判系统。该系统包含了上述仿真实验项目和试题库，命题教师也可根据自己的教学情况自主命题。具体教学过程中，我们鼓励学有余力的学生在修完必做实验项目后，有选择地完成仿真实验。学期末，将根据仿真实验的完成情况和考试成绩，给予加分鼓励。针对重修的学生，可要求其完成仿真实验并进入考试系统进行测试。仿真实验和考试系统的引入极大地丰富了大学物理实验的教学内容教学的灵活性。
2.3实验报告的评阅
我校大学物理实验室对所有的学生实验报告仍采取手工评阅方式。这种评阅方式造成报告评阅后不能及时、甚至无法返回到学生手中，以便学生查证自己实验过程中存在的问题;同时也耗费了教师大量的精力。我们正在尝试学生的部分实验报告采用网络自动评阅的方式进行，学生既可以及时查看自己的实验成绩，也可以发现自己实验过程和结果中存在的问题。目前，已购买了中科大奥锐科技有限公司的实验报告自动评阅系统，但实验项目与我们开设的项目并不完全吻合，需进一步合作完善。
2.4开设实验选修课和创新性实验
为进一步实现大学物理实验教学的开放，可以在每学期开设大学物理实验选修课和创新性实验。实验选修课的仪器台套数可以少一些，但实验项目数要尽量多，有助于开拓有兴趣学学物理实验学生的学术视野、加强动手能力、形成良好的科研素养。创新性实验主要基于现有废旧仪器，鼓励学生去改造发掘新功能，充分调动学生学习物理实验的主观能动性、培养学生的创新能力。
3结束语
[关键词] 开放实验室 自主实验 作用
物理学是一门实验科学，实验是物理研究的基本方法和重要手段，物理学的每一步发展都经历了由实践提出假设再到实践中检验假设的过程。在物理教学中，实验也具有无可替代的作用，无论是现象的认识、概念的理解，还是模型的建立、规律的探究都离不开实验的支持。当前正值新一轮课程改革的初期，新课标即将全面实施，唐山一中挖掘实验室的潜力，实行全天候开放实验室，开展学生自主实验，进行实验教学的改革，强化实验在教学中的作用。
一、开放物理实验室的目的
简单的说开放实验室就是为了充分开发实验室的潜力，强化实验在教学中的作用。开放实验室，开展学生自主实验符合理论联系实际的原则，因材施教的原则、生本位的原则，同时开放实验室也是研究型学习、探究型学习、合作学习的需要。给学生提供必要的条件，安排充足的时间，让他们根据自己的构象，独立的设计并完成实验，对激发求知欲，培养良好的学习品质和研究习惯，对研究方法的掌握和动手能力的培养都有积极的作用。
二、学生自主实验的课题来源
学生自主实验从概念上独立于“教师演示实验”和“学生分组实验”，它一般不是教材内容规定的，而是学生根据自己的主观兴趣，研究需要独立设计的，其关键词是“自主”。学生自主实验的课题主要来源于以下方面：
1．演示实验。在课上没有观察清楚，或有一些相关的想法，到实验室亲自操作，探究。
2．继续完成学生分组实验。或者在课上没有完成实验，或者进行拓展和延伸实验。
3．完成教材中的一些课外小实验。
4．学生依据课本有关知识，结合生产生活实际，引发思考，独立设计的实验。
5．配合研究性学习进行实验，如小发明，小制作等。
上边的1、2、3三项虽然是课本实验的继续，但绝不是简单的重复，而是有效的延伸，学生往往是带着课堂上发现的问题开始实验的，实验的目的性很强，其实验的成果也是丰富的。在完成了“用单摆测重力加速度”的实验后，同学们又相继设计完成了“自由落体法”、“滴水法”、“重力法”的测量，在做了“用伏特表和安培表测电池的电动势和内电阻”的实验后，通过习题课教学，同学们发现以“闭合电路欧姆定律”为依据，还可以利用电阻箱和安培表，电阻箱和伏特表完成测量，于是有许多同学到实验室就这些方法进行了实际操作，并将这些方法的误差进行了对比分析。
学生独立设计的实验课题有的源于对课堂教学内容的思考，比如在学习了“多普勒效应”之后，同学们动手制作了多种演示多普勒效应的装置；有的源于在日常生活中提出的疑问，如“测水的电阻率”、“测水的粘滞系数”等；有的则直接以解决实际问题为目的，最终导致小发明小创作。近三年来通过开展自主实验，我校同学取得的专利就有“司机瞌睡警报器”、“搜救机器人”、“一种游标器”等五项。
三、开放实验室的实施策略
完成一个自主实验一般需要经过以下步骤：
1．在学习或生活中积累素材，提出实验课题。
2．设计实验方案，并提交“自主实验申请表”。“自主实验申请表”由实验室统一印发，内容包括实验人班级、姓名，实验名称、目的，实验仪器及简要实验方案，时间约定，指导教师审批意见，实验室审批意见等。
3．审批和准备。审批由课任教师和实验室分别进行，不具备可行性的可指导学生对实验方案进行修正和完善，具有可行性的则应根据学生的要求及时安排实验，需要较长准备时间的，则应当面和学生约定实验时间。
4．实施实验。实验室的开放原则上是全天候的，但实践中最有效的时间是每天的第七八节课外活动时间和周六周日的时间。学生完成一个实验的时间不尽相同，简单易行的一般一课时就可以完成，比较复杂的探究式实验、小创作小发明等则实验周期较长，有的要持续几周甚至更长的时间。
5．完成实验报告或撰写小论文。
此外，在实践中，我们还做了这些有益的工作：
设立自主实验展室。展示教学中没有直接涉及的有价值的实验仪器和物理学史上的典型实验，开拓学生视野，使学生对实验室能够进行的实验做到心中有数，并在实验方法，实验技巧等方面得到一些启迪；展示以往自主实验优秀的成果，包括实验设计及装置、相关的奖励证书、专利证书等，以激发学生进行实验研究的兴趣。
编写学生自主实验讲义。为了达到抛砖引玉的目的，学校组织编写了“学生自主实验讲义”，讲义介绍了中学实验的常用仪器，并收集了同学们在以往的自主实验中完成的典型的实验设计40余项，这些实验大部分在自主实验室均有实物展示。
建立科学的评价标准和考核体系。与研究性学习和头脑奥林匹克等活动相结合，学校在每学期末组织学生进行成果交流，交流的范围由班到年级，最后选出最优秀的成果在全校交流，在交流的过程中评定奖励级别，并推荐精品参加市、省乃至国家级的比赛。
四、开放实验室应坚持的原则
安全第一的原则。教师和实验员尽量不介入学生的实验过程，但必须保证对实验过程的有效监控，在学生实验的同时，必须保证有老师在场值班，同时通过“自主实验申请表”严格把关，要求学生在不熟悉实验仪器的情况下不盲目进行实验，在注意合理使用仪器的同时，尤其要保证学生的人身安全，不主张学生进行威胁安全的实验。
过程和结果并重的原则。每一个实验都要求学生写出“自主实验申请表”和“实验报告”，以保证实验人在过程中从研究方法、实验能力、学习品质等方面得到提高。让学生在实验中体验成功的乐趣，形成通过实验探索求知的习惯，不走过场。我们希望学生在实验中有所发现，最大限度的落实实验设计中的构想，试想实验中如果总是达不到目的，学生必失去兴趣。实验员要将每个实验登入“自主实验登记表”，记录实验的完成情况，并将“自主实验申请表”收集备案，以利以后实验的开展。
关键词：新课程；物理；课堂教学
中图分类号：G633.7
文献标识码：A
文章编号：1003-6148(2008)1(S)-0016-3
在当前推进素质教育的形势下，单一、被动、陈旧的学习方式，已经成为影响素质教育在课堂教学中推进的一大障碍。试想，如果一个在学校中度过9年或12年学习生活的孩子，整天处于被动地应付、机械地训练、死记硬背、简单重复之中，对于所学的内容总是生吞活剥、一知半解、似懂非懂，那么，我们怎么能够想象和指望他成为一个高素质的人呢？如何能够使其具有创新精神和创造能力，成为人类美好家园的建设者和幸福生活的创造者？
传统的教学方式把学生的学习建立在人的客体性、受动性、依赖性的一面上，从而导致人的主体性、能动性、独立性的不断销蚀。因此，转变学生的学习方式，在课堂教学中，提倡以弘扬人的主体性、能动性、独立性为宗旨的自主学习，具有特别重要的意义。
1 确保学生的主体地位
成长无法替代，发展必须主动。素质的形成是一个持续不断的内化过程，内化的不可替代性，决定了教育活动必须充分发挥学生的主体性。
教学过程中，学生的主体地位是指学生是教学活动的中心，教师、教材、教学设施和一切教学手段都应为学生的“学”而服务。
首先，学生是学习承担者，是保障自己的主体地位的决定者，一个会学习的学生，能善于把自己置于主体地位、主动地学习。然而，现实中，由于“以教师为中心”的传统观念的影响，学生普遍形成一种依赖教师、迷信课本的心理，根本不懂主动学习的真正含义。他们简单地认为，主动学习一是上课要“认真”地听讲，“勤奋”地一字不漏地作笔记，反反复复地背。可是，一旦面临问题，就束手无策，望着教师和课本，企图找到现成的答案。从外表看，学生听得专心，记得认真，背得仔细，忙得不亦乐乎，似乎在主动学习，但实际上，学生的大脑处于“休眠”状态，只是被动地被老师牵着鼻子转。因而，学生应该转变思想观念，自我激励学习动机，自我调动学习的主动性。
第二，教师要时刻记住学生是课堂教学的中心，“头脑不是一个被填满的窗口，而是需被点燃的火把”，教师的责任就是点燃火把，让它燃烧。“学生应该是能发光的灯，而不是存储燃料的瓶”。教师不应该做学生思维的保姆，而要让知识成为学生自己思考的果实。一进实验室，首先映入眼中的是黑板上教师事先工工整整地写好的实验报告：实验目的、实验器材、实验原理、实验步骤、实验表格、电路图、注意事项等等，一应俱全。开始上课了，教师手执“教鞭”，一项项地讲解黑板上的内容，而且左强调，右嘱托，注意这个，注意那个，接着教师又认真仔细地把实验亲自操作了一遍，并叮咛学生一定要认真看好，最后，教师将实验数据填入了实验表格，还告诉学生如何计算出功率……台下的学生多数屏息静气，瞪大眼睛看，竖起耳朵听，生怕漏掉什么细节，努力记下每一个环节，也有个别同学心急地摸索器材，恨不得马上就亲手去做，最后教师确认“万无一失”之后，才命令学生开始实验。当时距离下课剩十多分钟了，于是一切能充分挖掘学生的内在潜能培养创新精神、实践能力的实验课，就这样被老师夺走了学生的自力，成了以老师为中心的模仿课。
古人云，“授人以鱼”莫如“授之以渔”。教师是学生成长的引导者，学生发展的领路人，而学生本人才是成长的主要、发展的主体。因此，教师应确立学生的主体地位，课堂教学关键是要培养自觉意识，主动参与，积极活动。
2 要善于激发学生的学习兴趣
“授业无趣，必不乐学”，教育理论和实践都告诉我们，兴趣是最好的老师，只有学生对所学的知识产生浓厚的兴趣，并进而养成良好的爱学习、善思考的习惯后，学生才能知难而进、锲而不舍、积极主动地学习。
2.1 优化课堂导语设计――引人入胜
导语是课堂教学的序曲，如果序曲演奏得成功，就会妙趣横生，先声夺人，就能提高学生的学习兴趣，启迪思维，激发求知欲，使学生投入旺盛的精力。积极主动地开动脑筋去思索、去探求。例如：讲故事，激兴趣，自然引入；发奇想，出意思，引课奇异；创意境，巧妙引入；设陷阱，巧诱导，以错悟理；看插图，做实验，直观引入……
2.2 抓住实验教学――培养学生主动研究的探索精神
知识来源于实践，特别是来源于科学实验的实践。物理规律的发现和物理理论的建立，都必须以严格的物理实验为基础，并受到实验的检验。
(1)尽力为学生提供亲自动手实验的机会，鼓励学生明确实验目的，弄懂实验原理，了解仪器性能，搞清实验步骤，遵守操作规程，认真观察现象，仔细记录数据，分析处理数据，得出实验结论，并注意捕捉实验的异常现象。例如：在做凸透镜成实像实验时，学生观察到在透镜异侧成实像外，从中看到蜡烛的像。通过探究解释镜中的像是蜡烛通过面镜成像，使学生获得意外的收获。再如，“用单摆测重力加速度”实验：学生自认为测g、l较准确，但实验测出的g值却偏大，针对这一实验问题，检查学生测g的方法及数据确定正确无误，测T的记数和记时也正确，发现问题出在没有保证单摆在一个竖直平面内转动，而成了一个圆锥摆。它小于同样摆长的单摆的振动周期，因它代入单摆振动周期公式求得g值偏大。这样既解释了实验的误差来源，又得出了圆锥摆的周期公式。使学生从意外收获中，激发主动探索的学习热情。
(2)多设计多演示小实验。除教材中设计编写的小实验，还应指导学生尽力做好“教参”中补充的实验，或者根据授课内容，自制教具，演示趣味实验。如：“表演永流星”，“白纸巧现字”，“倒不出的水”，“煮不死的鱼”，“烧不烂的手帕”，“奇妙的七色光”等，激发学生的积极性和热情，让课堂静变动，激发学生的参与热情。
2.3 优化教学手段，培养学习兴趣
(1)恰当地应用“比喻”将事物表达得更加生动鲜明，将抽象的概念具体化，复杂的道理浅显化。从而帮助学生克服认识理解中的困难，启发学生积极思考，培养其发散思维能力和辩证唯物主义观点。比如：振动图像和波动图像的物理音效，用“独舞摄下的录像”和“集体舞拍得的照片”，分别比喻它们，通俗易懂，学生很容易理解它们分别描述的是“一个质点在各个时刻的位移”和“多个质点在同一时刻的位移”。再如“大量气体分子对器壁的频繁碰撞，就对器壁产生一个持续的均匀压力。”这一结论用“大量雨点接连不断地打在伞面上，对伞面产生持续的压力”的形象比喻；对“电磁波的发射，传播和接收”，用“船运货物”来形象说明，即发射天线――始发港――高频电流――船音频电流――货物；接收天线――终点港；调制――装货；传播――运输；检波――卸货。再如，凸透镜成实像时，像的大小随物距与像距的变化规律，比喻成“敌强我弱”、“敌进我退”、“敌退我攻”、“敌衰我胜”。
(2)对教学内容的实际进行“举例”――活跃课堂教学气氛，加深学生印象。许多物理概念和规律都是从大量的具体事实中抽象出来的。因此，从有关概念和规律所包含的大量事例中，精选出那些包括主要类型的、具有明显的新颖、典型的事例来进行教学，必会收到很好调动起学生学习积极性的效果。例如，进行“压强”概念教学，举例不局限于用手按图钉，履带拉机、滑雪板、火车的铁轨在枕木上等，还应结合楼房地基的开挖，向学生介绍“压强”概念，进行“热力学第二定律”教学，例举电冰箱，说明热量不能自发地从低温物体传到高温物体，再比如“功”概念教学，例举用桶提水事例，说明做功的两个必要因素。总之举例既要新颖典型，又要生动有趣。
3 努力培养学生的自学能力
在课堂教学中努力培养学生的自学能力。使学生独立感知和理解物理教材及有关课外书籍，从中获取知识和方法，并能应用这些知识和方法处理实际问题。
（1）问题情境，使学生处于“愤悱状态”，激发学生的自学欲望，从而使学生主动自学物理教材和有关书籍中的相关知识内容和解答方法，比如，在学习“布朗运动”时，问：①什么叫布朗运动？②产生布朗运动的原因是什么？③布朗运动证明了什么结论？④布朗运动与扩散现象有哪些异同？通过层层问题的提出 ，为学生自学过程设立“路标”引导学习。
（2）突出重点引导学生重点性与针对性自学，例如学习“电场强度”概念时，学生很难理解它是电场本身的一种性质。因而设计下列问题：①电场强度是用来表示什么意义的物理量，如何定义的？②在电场中某点，如果不放置任何电荷，该点是否还具有电场强度？③电场中某点场强的大小到底有哪些因素决定？通过这种针对性自学，学生自己解惑排难，既可让学生享受到克服困难后获得成功的喜悦，提高自学兴趣，又可增强自学信心，使学生学会把握自学的重点和难点。
4 保障课堂教学的宽松、民主气氛，营造一个轻松、宽容的课堂气势
（1）正确看待教学任务，教师决不消极完成途径。而是从学生实际出发，为了使学生学得更好，改变自己“自觉不自觉地沿袭”，“精心设计”，“滴水不漏”的教学模式。评价自成怕课堂效果应看学生是不是真正学会了“学”，是不是有了真正意义上的“收获”；看学生是否真正投入到了“乐学”、“会学”、“学会的”的进程中去。
（2）不将固定的目标加在每一个学生头上，因材施教。“吃不饱”的学生可以自己去吃，“不想听”的学生可以自学，“异口异音”可以通过辩论达成一致。
（3）课堂做到“三结合”。即：启发与发现的结合、动手与动脑的结合、智力因素与非智力因素的结合。
【关键词】实验;兴趣;考核
物理实验不仅可以使学生对一些物理现象获得足够的感性认识, 留下比较深刻的印象, 还可以揭示物理现象的本质, 有助于他们建立概念和掌握规律。因此，作为高中物理教师，在实施素质教育的过程中, 有必要进一步总结经验, 寻找差距, 不断探究物理实验教学的新模式和新方法, 这对培养学生的实际动手能力, 观察思考能力, 为技术基础课和专业课的生产实践教学打好基础, 提高学生综合素质, 加快应用型人才培养步伐有着十分重要的意义。
在物理实验教学中，教师要围绕物理课的教学目标以及学生的年龄特征和认知水平进行实验教学, 以观察、操作、形象思维和定性讨论为基础, 以形成基本概念, 掌握基本规律和培养基本技能为中心, 并以发展能力和联系实际为原则, 注意不断探索新的方式方法, 才能不断提高物理课的教学质量, 特别是物理实验课的教学质量, 使素质教育在实践教学中发挥更新更大的作用。
1. 注重课堂演示实验 课堂演示实验是物理课教学的一个重要环节。大纲规定的课堂演示实验应全部开出。
讲解要有演示配合, 演示要为讲解服务。要使学生在较短的时间看到清晰的现象, 得出正确的结论, 教师必须在课前做好充分的准备。教师要不怕麻烦、钻研实验, 克服困难, 不打折扣地开出实验, 包括自制一些简单仪器, 开出部分替化性实验, 这样才能保证演示实验取得明显效果。
惯性、热膨胀、横波与纵波等演示实验虽然简单, 但能激发学生兴趣, 烘托课堂气氛, 引导学生思考, 一定要边讲述, 边实验。一些仪器不便搬动的实验, 如观察阴极射线和洛仑磁力等, 可安排在晚自习组织学生去实验室观看, 同样可以收到良好的效果。
2. 注重分组实验 由于学生分组实验是物理实验教学的主要形式, 所以实验小组的大小直接影响着实验的效果。
要让每个同学都能亲自操作, 得到锻炼, 必须充分发挥现有仪器的作用, 像做《验证力的平行四边形法则》、 《伏安法测电阻》等实验的仪器价廉且数量较多, 可以把已分好的较大的实验组再一分为二, 变成2一3 人一组, 让每个学生都有事可做, 人人学有所获。而《用气垫导轨测即时速度, 平均速度和加速度》等实验, 由于实验仪器价值昂贵, 相对缺乏, 则可采取仪器不动、人员轮换的办法, 将全班并进式变成分组轮换式实验, 只要安排好时间, 同样可以达到让所有的同学都能动手操作, 观察现象, 记录数据, 参与实验的全部活动的目的。
学生分组实验要体现以教师为主导, 学生为主体的原则。为取得明显的效果, 必须由教师提前一周告知学生实验题目, 指导其预习实验内容, 熟悉操作步骤, 做好心理准备。进人实验室后, 要进行个别提问, 抽查实验预习和准备情况, 并检查出勤情况。
只有在教师详细讲解了仪器性能, 使用方法, 读数要领, 具体步骤, 学生明确了实验目的、原理、方法之后, 他们才能头脑清晰, 心中有数地投人实验, 进行操作。
学生实验要在教师的组织和指挥之下进行。教师既不能包办代替, 束缚学生手脚, 影响学生主动性的发挥; 也不能不问不管, 放任自流。学生操作时教师的巡行指导十分重要。如发现错误的操作, 必须及时给予纠正, 随时解答疑难问题, 帮助消除仪器故障, 核对审查实验数据, 以保证学生能在实验中正确地进行测定, 减少误差, 防止不应有的事故出现。
3. 注重课外物理兴趣小组的培养 兴趣小组实验为适应素质教育的发展, 可以在教学班级组建课外物理兴趣小组。一个十人左右的兴趣小组, 可以完成教材中的“小实验” , 开展物理实践活动, 做些与现代科技紧密相关的社会调查, 进行比较简单的物理课题研究, 还可对全校所有小组进行物理科普讲座, 尝试创新精神和创新能力的培养。兴趣小组中能力较强, 作风踏实的同学, 可以参与简单仪器的制作, 学生分组实验的准备工作, 他们熟悉物理实验, 也就是实验小组的核心成员。他们可以撰写科普小论文, 编写“学习园地” 和简报, 这对激发学习兴趣, 树立班级良好的学风和班风, 搞好实验教学十分有益。
4. 注重物理实验考核 物理实验考核大纲要求把物理实验作为单独的一门课程进行考核, 不合格者要进行补考。
实验考核以操作考核为主, 每学期末进行一次。
象《用单摆测定兰州地区的重力加速度》、《感应电动势方向的研究》等实验就是很好的实验操作考核题目, 每个学生用20 分钟时间独立实验、记录, 通过计算得出结论, 分析误差写出报告交老师评分, 对学生是一次很好的考查和锻炼。
在期中、期末考试的试卷中, 还可按选择、填空等题型加人约8 % 的实验内容进行测试, 比如基本物理测量工具游标卡尺、电表等的读数, 气垫导轨等重要仪器部件的名称等。实验内容的笔试测试可以进一步引起学生对实验教学的重视。试验考核应将操作和理论结合起来。
平时实验报告的成绩、实验出勤记录都应是期末实验成绩总评的组成部分, 因此也要加强平时的考查和考核。
关键词：高中物理 学习 策略 实验
中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（b）-0080-02
物理实验是物理学习的基础，高中物理中的观察演示实验、操作实验使学生对物理事实获得具体而又明确的认识，这正是理解概念和规律的基础。实验还可以培养学生的观察能力和实验能力，这也是高中物理学纲要求的一个重要目标。按照实验的阶段顺序和层次，将物理实验的学习策略分为：实验准备的策略、实验操作的策略、实验总结提高的策略。
1 实验准备的策略
要做好物理实验，必须在具体操作之前做好精心的准备。实验的准备并不是像一些同学那样仅仅看看书或者翻翻实验讲义、敷衍了事，而是要认真、全面、具体。主要包括以下几个方面。
1.1 积极的心理准备
实验本身是一个一个的科学探索或验证过程，它能够培养学生尊重科学、实事求是、一丝不苟的精神，来不得半点虚假和马虎。所以不要以为实验好玩就敷衍了事，而应该在思想上引起足够的重视，做好心理准备，以积极的心态面对实验。
1.2 实验理论知识的准备
要清楚实验的目的，了解每一步操作与实验目的的关系；确定实验的原理、方法，列出所要测量的物理量涉及的公式，推导出所测量的物理量的表达式。例如“研究平抛物体的运动”实验，首先先了解其实验目的是：描绘出平抛运动的轨迹，利用轨迹求出平抛的初速度。其次是熟悉其操作程序，有两大步：一是采取巧妙方法描迹法画出轨迹；二是建立坐标系、测量数据、计算初速度。最后利用水平方向的位移公式和竖直方向的位移公式， 推导出初速度表达式。
1.3 实验操作过程的准备
做实验之前，必须列出需要进行的实验操作步骤，防止由于准备不充分在实验时“卡壳”而不知所措；还必须了解实验的注意事项，尤其是影响实验成败的关键注意事项。例如平抛运动的实验中，必须保证斜槽末端水平、保证小球每次从同一位置由静止滚下等都是关键注意事项，实验前学生必须熟练掌握才能严格准确操作。
1.4 实验能力提高的准备
在实验准备过程中，学生还可以有更积极的准备活动。例如，学生了解实验目的、原理之后，可以先不看书和讲义，自己试探列出实验步骤，包括器材的选用、注意事项的整理、操作的难易以及可能的误差等；或者对该实验的作用进行分析总结；或者尝试找出该实验所能用到的以前学过的、用过的实验方法等。从而为自己实验能力的提高做准备。
2 实验操作的策略
物理实验的操作是整个实验过程中最关键的环节，实验中有许多操作要进行，最常用的包括：基本仪器使用的操作、实验过程的操作等。有关实验操作的策略主要包括以下几个方面。
2.1 基本仪器使用的操作策略
通过阅读仪器使用说明书，首先了解仪器的基本构造、组成部分、是否精密仪器、使用注意事项；然后熟悉仪器的使用方法和规则、如何调整、测量的范围及操作的顺序；再看读数的方法规则。例如，电学中的直流表正负极不能接反、电表有多个量程而自己使用的是哪一个量程；自己使用的游标卡尺是哪一种规格，如何读数等。
2.2 实验过程的操作策略
了解了仪器的使用方法，就可以进行实验操作了。先是进行仪器组装，注意组装顺序及仪器安全；第二步是检查仪器连接是否正确，检查无误才能进行正式实验操作；第三步是根据实验要求操作步骤该快则快、该慢则慢。例如电学实验中，干电池通电电流不宜过大、时间不宜过长，从安全保护的角度宜采用电键瞬间闭合方式。
实验过程的操作策略还包括：（1）学生能对自己的整个实验过程进行良好的自我监控，随时提醒、监控自己的操作是否正确。（2）学生应具备良好的观察力思维力，准确观察物理现象，积极思考解决实验中出现的问题。（3）学生应具备良好的分工合作的能力，实验小组中每人各司其责，而又团结协作，能大大提高自己的实验操作能力。（4）学生应具有实验补救的操作策略。实验一旦出现错误和失败，能够迅速分析原因，修正错误环节，重新操作实验，达到理想的实验效果。
2.3 书写实验报告的操作策略
要养成书写实验报告的操作习惯，把实验原理、方法、仪器、操作步骤、现象、数据记录、数据处理及产生误差的原因分析都一一记录下来，并能写出心得体会。
3 实验总结提高的策略
实验做好之后，要对实验进行反思、对方法进行总结，提高逻辑性实验思维能力，最终达到灵活设计实验的目的。实验总结提高的策略主要包括以下两个方面。
3.1 实验方法归纳概括的策略
纵观高中物理实验常用的方法有以下几个方面。
（1）放大法。例如显示微小形变时，可以利用毛细管中的细液柱来显示手挤压玻璃时的微小形变。卡文迪许利用放大法测出了引力常量；库仑也利用同样的放大法测出了静电力常量。
（2）比较法。它是将被测量与标准量进行比较而得到测量值的。例如，将物体的长度与直尺、游标卡尺或者螺旋测微器的标准量进行比较，得到物体的长度。
（3）累积法。累积法就是将难以直接测量的物理微小量进行累积测量的方法。例如，测量单摆的周期时可以测出50次全振动的总时间，然后得到一次全振动的时间；再如，测量金属丝的直径时，可以先测出紧密绕在一起的100匝金属丝的直径总和，再求出一匝金属丝的直径。累积法的优点是可以减小误差。
（4）补偿法。例如在验证牛顿第二定律的实验中，为了平衡摩擦力，实验操作中将木板一侧垫高，使小车的下滑力与摩擦力平衡，这样细绳对小车的拉力就是小车受到的合外力。这就是补偿法的具体应用。
（5）模拟法。例如，用恒定电流场模拟静电场画等势线；用被磁化了的铁屑来模拟磁感线等。
（6）替换法。很多物理量，由于其属性关系，无法直接用仪器测量时，常常可以将其转化成其他物理量的测量。例如，在探究平行板电容器的电容决定因素时，学生无法用仪器直接测量电容值的变化，就替换成观察两极板间电势差的变化，再利用公式，确定电容值的变化。
（7）微元方格求和法。在油膜法测量分子的直径时，需要测量油膜在水面上的表面积，由于形状不规则，可以方格分成微元，通过方格数求和得到面积；再如，通过放电测量电容器的带电量时，可以通过电流表测量电流画出电流i与时间t的图像，由于形状不规则，也可以采用微元方格求和法得到电量。
3.2 自己设计实验的策略
自己设计实验的策略是指打破现成的设计方案，在一些特定的要求和条件下，自行设计一些新的实验方案和步骤，完成其实验要求的方法。设计型实验是一种培养创新能力和实践能力的一些实验，由于设计型实验仪器的可选择性、设计方案的多样性、应用知识的灵活性和解决实验问题的新颖性，因此学生要经过长期训练才能具备自己设计实验的能力。自己设计实验的策略实施包括一些几个方面。
（1）搞清实验的目的和要求，弄清每一种仪器的基本用途和使用方法。
（2）寻找可行的方法，将实验目的和要求与仪器所能测量的物理量联系起来，找出中间的必然的规律性的联系，从测量的物理量出发，通过什么样的过程，达到实验的目的和要求，写出整个过程的全部内容就是设计方案，并通过分析选出最佳方案。
（3）设计实验步骤，根据实验的方法确定恰当的实验步骤。
（4）设计减小实验误差的方案。实验误差不可避免，但是设计实验必须考虑使误差最小，选用更精密的仪器或更准确的方案。例如，电阻的测量，可以使用伏安法测电阻，但该方法由于电表本身的影响，有明显的电路不完善的系统误差；可以改进为等效替代法，就解决了电路不完善的误差，但还存在电表不准确的误差；如果使用惠斯通电桥法，电表不准确的误差就解决了，但还存在电表灵敏度的问题。
综上所述，自己设计实验是实验策略的综合应用，但设计实验很难，它一定要在理解原理的基础上，灵活应用相关知识，并有自己的创新才行。
参考文献
[1] 邵瑞珍.学与教的心理学[M].上海：华东师范大学出版社，1999.
[2] 沈健民.高中物理学习策略及其教学对策浅谈[J].课程与教学，2002（5）：31-34.
[3] 史耀芳.二十世纪国内外学习策略研究概述[J].心理科学，2001，24（5）：586-590.
我校金属材料工程专业作为具有传统优势和较强的区域性需求的专业，为首批被教育部批准的国家级特色专业建设点，也是河北省品牌特色专业[3-5]。随着生源的改变和高素质创新型人才培养目标的提出，该专业的培养目标和培养要求也提升到了更高的层次。根据教育部《关于加强“质量工程”本科特色专业建设的指导性意见》，作为特色专业建设核心的新的人才培养方案对实践教育环节进行了较大的改革，实行将原来嵌入在各专业课和专业基础课中的实验与理论课程分离，重新优化整合，与专业技能培训相结合，创建新的教学模式。
2 构造专业实验与技能一体化的教学模式，建立“四级实验平台”
为满足金属材料工程特色专业的建设和创新型人才培养模式的需求，突出并强化实践教育环节和学生能力的培养和训练，迫切需要加强实验教学的改革与创新。我校将专业实验与专业技能培训融为一体，针对金属材料工程专业多门专业课程，实行“四级实验平台”教学改革。
2.1 优化整合，编写四级实验指导书
将以往所属材料科学基础、钢的热处理、材料性能学、工程材料学、表面工程、腐蚀与防护等专业基础课与专业课程中的实验进行统一整合，按“专业基础性”“拓展技能训练”“材料工艺设计实验”和“材料性能测试与分析”四级平台进行实验设计与技能培训。其中专业基础性实验包括金相显微试样的取材与制备，金相显微镜的构造、使用与图像的采集和处理，铁碳合金平衡状态下的显微组织观察，金属的塑性变形与再结晶，热电偶与炉温仪表的成套性检定，目的是让学生掌握材料学科最基本的金相试样制备、显微镜使用及铁碳合金基本组织等。拓展技能训练实验包括化学器皿的使用及镀液的配置，电镀、化学镀设备及镀层常用检测设备的使用，电化学试样的制备，恒电位仪的使用与极化曲线的测试，综合实验—合金镀层的制备及镀层性能的检测和耐蚀/耐磨性的评价，目的在于训练学生熟悉金属材料表面处理的常用方法、操作以及表面处理设备和检测设备的使用方法，并在此基础上进行镀层工艺设计和性能评价。材料工艺设计实验包括奥氏体晶粒显示及晶粒度测定，钢的淬透性的测定，常用工业用钢典型热处理组织的观察，铸铁及有色金属显微组织观察，综合实验—热处理工艺设计及操作，目的在于让学生熟悉常用钢典型热处理后的组织形貌特征及热处理基本操作和实际密切相关的晶粒度、淬透性测试方法，同时针对所学专业知识进行热处理工艺设计、操作及组织分析等一系列综合训练。材料性能测试与分析实验包括电子拉伸试验机的使用及拉伸实验，材料的硬度实验，单摆冲击试验机的使用及系列冲击实验，断口形貌分析，综合实验—金属材料热处理工艺及力学性能测试分析，目的在于让学生了解并熟悉工程材料常用力学性能的实验方法及所用设备、失效的断口形貌特征，并在此基础上通过综合设计实验训练学生合理选材、工艺设计、性能测试与评价等综合技能。
通过建立专业基础性、拓展技能训练、材料工艺设计实验和材料性能测试与分析四级实验平台，编写实验指导书，使独立开设的实验实现操作技能与能力训练一体化，突出学生的主观能动性，培养其实验技能与独立分析和设计能力以及科研意识等综合能力，使学生具备材料科学研究的基本操作技能和研究方法，提升学生的综合素质。
2.2 集中训练，加强课程有机联系
我们将原来分属于多门课程的分散孤立的实验进行优化组合，建立四级实验平台，其中每级平台分别有5个实验，20学时，进行集中训练，安排在大三全年和大四上半年完成。集中培训，可以帮助学生将不同课程中学到的理论知识联系起来，建立起专业课程之间的有机关联。学生在训练过程中亲自动手，尤其是实验平台中综合性、设计性实验要求学生根据任务要求，自行设计工艺路线和制备方法，不但强化与巩固了课堂理论知识，而且促进了多门课程间知识的交叉与融合，培养了学生的创新精神和独立分析问题、解决问题的能力，激发了学生的科研兴趣，受到学生的广泛好评，为他们以后走上工作岗位以及继续进行科学研究打下了良好的基础。
2.3 优势互补，联合进行平台建设
在专业实验与技能一体化教学模式实施之前，分别由教研组教师与实验教师承担教学和实验任务，使教学和实验完全脱节[6]。学生在实验时是怎么操作的，理论课教师一无所知；学生在课堂上学习了哪些知识，实验教师也不太清楚。而且，随着科学技术的发展和知识的更新，一些陈旧的方法和技术已经被淘汰，而实验教师仍在使用，造成教学和实验的脱节，对学生的素质培养和就业极为不利。
通过整合实验，使授课教师和实验教师共同参与到实验平台建设中来。专业授课教师大多数是从国内外重点高校毕业的博士生，具有扎实的专业理论基础和较强的研究能力，对目前本领域研究方向的发展较为熟悉，能够把本专业的新思想、新动向传递给学生。实验教师学历虽然不高，但具有丰富的操作经验，熟悉各种仪器设备的使用方法及实验的操作步骤。授课教师和实验教师联合，优势互补，相得益彰，有助于教学工作的完成和学生技能水平的提高。
2.4 科学评价，建立统一的考核机制
原来分属于不同课程的实验都是单独操作的，学生的实验报告上交后由实验教师评定，但实验成绩不作为评价指标计入学生的总成绩。因此，学生做不做实验，实验质量优劣都不会影响其最终成绩，这对于学生实践动手能力的锻炼是非常不利的。
将分属于不同课程的实验打乱，重新组合，建立四级实验平台，每个平台中的实验都由学生自己动手完成，根据学生实验中的动手能力、团队合作能力、创新能力等表现以及最后提交的实验报告分别给 出评定，学生获得各个平台的实践成绩。这样的评价方式，能科学地反映出学生对理论知识的掌握水平，同时在实验中锻炼了他们独立思考、提出问题和解决问题的能力，有助于学生综合素质的提高。
3结束语
对金属材料工程专业各课程实验进行整合，独立开设专业实验，打破了课程之间的界限，建立了专业基础性、拓展技能训练、材料工艺设计和材料性能测试与分析四级实验平台。通过编写四级实验指导书，集中训练；授课教师与实验教师联合授课、科学评价等措施，突出了实践技能和综合能力的培养与训练，培养了学生独立思考、分析解决问题的能力；综合性、创新性实验的开设突出了学生的主体地位，体现了个性化教育的培养理念，有助于学生综合素质的提高。
参考文献
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[2] 马松涛,臧志和,刘冬恋.教师理论实验分离教学利弊分析[J].四川生理科学杂志,2012,34(3):130-132.
[3] 胡建文,马静,李强.高校金属材料工程特色专业建设的探索[J].中国电力教育,2010(16):42-44.
【关键词】设计性 选题 大学物理实验
大学物理实验教学，不尽能够为学生提供学习的感性材料，验证物理定律而且能够提供科学的思维方法。同时加深对基本知识的认识程度和培养学生的探索能力。未来人才素质的优劣体现在其创新能力上。随着大学物理实验教学改革的发展，除加强基本实验技能的训练、扩大新的实验项目外，还应增加设计性实验的内容，使大学物理实验在内容、方法和手段上更加符合培养新型人才和社会发展的要求。在设计性大学物理实验中，以实验现象为突破口，有针对性地对大学生进行逆向思维能力的培养和训练，对发展学生的创造性思维能力是非常有益的。所以本文下面对设计性大学物理实验课内容和种类，选题、方案确定、选择仪器与实验程序、数据处理方法的种类及其选择以及设计性大学物理实验的作用进行了探讨与阐述。
1．设计性大学物理实验的内容
1.1 在大学物理基本实验阶段,所做的实验就是以基本的实验内容为本。如基本物理量的测量、基本实验仪器的使用、基本实验技的训练以及基本测量方法与误差分析等。通过这一阶段的学习，大学生应当了解物理实验的基本要求和一些最基本实验测量原理和方法，学会基本的误差处理方法,准确地处理据和书写实验报告。在完成了基本实验阶段的学习后,就以加大设计性实验的力度并且改变被动学习为主动学习的目的。
1.2 恰当安排设计性大学物理实验的内容。设计性实验要求大学生在教师的指导下,自行设计方案、备仪器、完成实验。为了能充分发挥大学生的主动性和创造性在开始阶段所安排的设计性大学物理实验内容不能太复杂,应该一些较为简单的实验。所用的知识大学生已掌握,或很容易受，所用的仪器基本上是较熟悉的。然后再逐步增强设计性验的综合性和科研性,让学生通过综合运用物理实验中所需的各种测量原理和方法,分析和解决一些有一定难度的实际问题,从而提高他们的科学实验能力和创造力。
2．设计性大学物理实验的种类及其选题种类与方案
2.1 设计性大学物理实验可分两种类型：①确定一个新的大学物理实验题目、由大学生根据所学的物理知识自拟方案、自选仪器、自己设计组装线路和设备并完成实验项目所提出的要求；②给定某种主要仪器设备，由大学生根据已知知识原理，拟定方案、选择和组装其他所需的仪器设备、完成某一物理量的测定。再深入一步可以由实验时提出一些有设计性人物的实验课题或研究项目。
2.2 设计性物理实验的选题种类：①以某一物理量为研究课题。这一类实验便于结合实际，促进大学学生把基础知识转化为实践能力。
②以某一实验仪器的特性和应用为研究课题。这一类实验要求学生自己查阅有关资料，对实验仪器和使用进行比较深入的研究，从而提高综合能力和解决一些实际问题，为以后使用和研制新仪器起到借鉴和启发作用。
③以某一测量方法为研究课题。这一类实验是让学生根据测量要求，自己选用多种不同测量方法完成测量任务。通过这类实验，可使学生学习和掌握一些科学实验和实际应用中经常使用的测量方法，提高他们的实际工作能力。
2.3 设计性大学物理实验方案。
一个待测对象，可以有若干种与之相关的物理过程来表征。而每一物理过程本身往往就规定了其具体的实验方法，因此，针对课题所要研究的对象，查阅资料，确立被测量与相关可测量之间关系的各种可能的实验方法，分析比较各种方法的适用条件，尤其应注意其中可能引入的系统误差及消除误差的办法，所能达到的测量精度和实现可能性，最后确定一个既符合精度要求又最简便、直观、经济的最佳方案。例如，测量重力加速度g可有以下几种方案：
方案1：只要能精确测定物体的重量和质量，便可以算出g；
方案2：利用自由落体运动公式便可以算出g；
方案3：利用单摆运动公式便可以算出g.
以上三种方案中方案3是最简单，是因为牵涉的测量量少。
3．设计性大学物理实验的数据处理方法种类
3.1 列表法列表格没有统一的格式,可让学生尽个人能力发挥。它的缺点是：对于一些实验不便计算出它的不确定度。所以此方法适合于使用在初学者。
3.2 作图法根据处理数据求出经验公式，具有简单方便的特点。作图法把数据间的函数关系形象直观化,有利于发现个别不服从规律的数据,通过描点作图具有取平均的效果,从曲线图较容易地得出某些实验结果。它的缺点是：手工绘制图线时有一定的主观随意性,所以此方法适合于使用测量结果要求不高、不要求估算不确定度的实验或者是利用图线确定函数关系和省略某些因素影响的实验。
3.3 逐差法具有简单方便的特点。但它的缺点是：逐差法处理数据有其局限性,所以此方法适用于自变量等间距变化,与因变量之间的函数关系最好为线性关系时应用。
3.4 用最小二乘法数据处理中，计算公式复杂，数据处理量较大，但结果精确。最小二乘法是以误差理论为依据,在数据处理方法中,误差最小、精确性最好；但它的缺点是：数据处理过程中计算繁杂。所以此方法适合于使用在研究性设计性实验中。
所以应提出对数据处理的要求，恰当的数据处理方法，往往可以弥补实验之不足。
4.设计性大学物理实验程序要求
4.1 根据物理思想或模型规定的条件，调整装置和仪器，使其尽可能接近理论要求的水平。严格规定某些条件或范围，以防止引起额外的误差甚至导致错误。
4.2 明确安排每一实验步骤，务必使其合理简捷。对不可逆过程的实验，要特别注意先后次序合理安排。
4.3 对操作难点，注意事项，不正确使用仪器会造成事故等重要事宜，都要明文写出。
4.4 检验实验结果做进一步修正。程序步骤确定之后，要反复操作几遍。发现实验中存在的问题，应及时予以改进。
5．设计性大学物理实验意义
5.1 可以培养学生的逆向思维。
设计性大学物理实验中，大学生设计出多种大学物理实验方案。这种由实践到理论、又由理论到实践的活动过程能使学生牢固地掌握物理理论知识。在实践的过程中，引导学生运用因果关系的可逆性解决实验中的问题。从观察到的结果去寻找原因。这是一种逆向思维。逆向思维能够很好地发展学生的创造力，有利于促进事物的变化和发展，比顺向思维具有更高的思维品质。
5.2 可以培养学生的独立分析问题，独立解决问题的能力。
设计性大学物理实验使大学生把知识转化为能力，为作毕业设计、写出科研成果报告和学术论文作初步训练。设计性大学物理实验对激励大学生的创造性和深入探索精神，培养科学实验能力以及学生的独立分析问题，独立解决问题的能力。提高科学实验素质均有重要作用。
总的来说，设计性实验不仅使学生认识仪器的本质．消除对仪器的神秘感而且引导大学生多想、多说、多问和多设。同时鼓励他们放开思维．发展科学性的幻想并且他们自然会回到现实上而发展他们的思考能力。
参考文献
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［3］ 丁慎训,张孔时主编.物理实验教程，清华大学出版社,1994.(2).
［4］ 朱鹤年编著.物理实验研究，清华大学出版社,1994.(7).
一、理论基础及架构
物理实验是既是科学家科学研究过程的浓缩和再现,也是学生重演科学发展历程体验科学发现过程的重要手段,更是学生科学思维发展的有效途径。
早在20世纪初美国教育心理学家杜威就提出:“教学法的要素和思维的要素是相同的。这些要素是:
第一,学生要有一个真实的经验情境——要有一个对活动本身感兴趣的连续的活动;
第二,在这个情境内部产生一个真实的问题,作为思维的刺激物;
第三,他占有知识资料,从事必要的观察,对付这个问题;
第四,他必须有条不紊地展开他所想提出的解决问题的方法;
第五,他要有机会和需要通过应用检验他的观念,使这些观念意义明确,并且让他自己发现它们是否有效。”
评价课堂实验的探究质量要抓住几个重要的要素,诸如情境、问题、方法、操作、检验等等。这些要素之间是环环相扣的,有趣的情境激发产生有价值的问题,必要的知识储备引导得出有效的方法,有质量的操作会检验自己的观点的真伪,理性的评估会促进知识、技能、思想、情感的同步提高。
二、评价标准的研制
笔者根据以上理论对物理课堂实验的探究质量的评价体系的若干维度的构建做了初步的思考:情境的营造和设计;问题的产生和形成;方案的提出和完善;操作的有效性和科学性;数据的记录和处理;实验的总结和改进。
1.情境的营造和设计
教育心理学认为,学习应该发生(或被置于)在真实场景。强调通过拟真的问题情境创设有利于学生理解和掌握知识及技能的“实习场”,以避除以往从学校获得的往往是无法迁移和应用的“呆滞”知识的弊病。
(1)新奇性。通过一些“新”“趣”“奇”“巧”的小故事、小实验、图片、视频等等,达到“意想不到”的效果。例如:在自感现象的实验中,教师要求学生注意观察合上电键和打开电键时小灯泡的亮度变化情况。可以讲,这样的实验对学生不具有新鲜感,难以激起探究的兴趣。笔者是这样创设情境的:让几个学生手牵手与自感线圈并联再与3~4节1.5V的干电池并联,当电键闭合后再断开时,学生的手明显感到被电麻。问题自然生成:为什么小小的几节电池(远比36V安全电压低)会产生如此神奇的威力?小小的实验向大家呈现了一个令人困惑或意料之外的情境,由此兴趣和欲望被激发,探究动力也就被提起。
(2)真实性。实际的教学中,我们有时是把物理实验搞成了纯科学内容的抽象讲解或探究,远离了学生的生活实际,不能激起强烈的情绪和探究欲望。我们要利用课堂实验注意情境的创设和背景的有效铺垫,缩短教材和学生之间的距离,从学生感兴趣甚至有争议的内容出发。使学生对教材由“近”感到“真”,由“真”感到“亲”,从而可亲、可近、可信。
(3)实效性。课堂实验要起到动机激发并满足学生需要的水平层次。在弹性碰撞教学中,我们设计用双线摆,摆球由两个质量相同的玻璃球制成。先是把右边的球拉开,另一球静止于平衡位置。放下球后,两球相碰,右球静止,左球弹起,当左球返回碰撞后,右球又弹起,如此反复,动、静交替多次。此时我们放上一段丁俊晖打球的视频,丁挥杆用白球打过去,靶球被撞向前后,白球停在那儿……面对这一有趣的情景.课堂气氛立即活跃起来,学生跃跃欲试,迫不及待地希望通过数学分析来破解其中的秘密。
2.问题的产生和形成
探究源于困惑。美国心理学家斯滕伯格将发现问题的能力作为创造性智力的根本,认为它是成功智力中的关键要素。
(1)自主性。问题或任务大多是由教师指定的,但最好是由教师和学生共同选定或学生自主确定。
(2)生成性。在探究学习过程中,新的问题和困惑也会不时出现。问题除了事先预定的外,还有的是在研究过程中即时产生的,因为问题的目标、初始条件或可能的转换往往是不确定的。
(3)阶梯性。实际上是对探究任务的明确,也是对相关任务的分解,问题的难易、主次、先后等等的思考能够对实施方案的提出有较强的基础和充足的准备。
(4)有效性。对所有问题的梳理和筛选,真问题、有效问题的形成(剔除无用信息或从中梳理出有效因素)。
在研究《电阻定律》时,教师引导学生根据已经学过的物理知识和生活经验大胆猜测导体电阻的各种可能相关量,学生的思维过程一定要得到充分的发挥和自由地展示。教师在带领学生构建民主开放的物理课堂的同时,不轻易放过某个看似荒诞、离奇的想法,对于其中存在的或多或少的漏洞、偏差,教师要不失时机的加以纠正,引导反思与感悟。在这一节课中,我们引导学生把各种猜测加以概括、总结,剔除干扰因素,提炼出真问题(也即有效问题)即:电阻的三个独立的主要参量(如颜色、密度、硬度、质地等都与材料有关,质量与材料、长度、横截面积有关……),并由日常的感性认识进一步猜测了R与三者的关系。
3.方案的提出和完善
所谓实验方案,其实就是通过抓本质属性和典型特征,体现设计思想、实验手段和显示方法,来建立恰当的实验模型。提出实验方案并使之完善,是实验教学中最能培养想象力和探究能力的环节之一。
(1)方案提出过程中的自主性、合作性。实验教学的最终目的是培养学生自主探究的能力,所以在实验方案提出的过程中要尽可能地发挥学生自主、合作的意识,而不是包办代替。
(2)方案的多向性。方案的提出不仅是学生自主提出,更要是多维的、发散的,要引导学生排除思维的单一性和思维定势的影响,善于找出实验中需要解决的重点、 难点和所能解决的问题,尝试各种可能的思维方法和解决的过程。例如,要测定重力加速度的大小,学生们提出了自由落体法、单摆法、圆锥摆法、机械能守恒法、滴水法等等。
(3)方案的优选性。对所有的实验方案要有全面的认识,引导学生对其优劣进行比较并使之完善。优选的过程其实也是理性思维上升的过程,是对方案的修正和完善的过程。在这一过程中,要考虑是否服从教学目标、教学要求,仪器装置是否易于搭配或制作。现象是否清晰、明了,尤其是要考虑学生的认知心理的可接受程度、建构水平的同化顺应的适应度。
4.操作的有效性和科学性
(1)器材应该能够满足多样化选择性的需求,而不是由教师事前已经安排好了的菜单式的提供。学生自主学习和小组合作后制定了实验方案,教师要尽可能提供他们所需要的实验器材满足其探究的需求。在器材的选择中,要引导学生不要一味追求所谓的高档仪器(那种全自动、傻瓜式的器材只要读读数据就行,使学生偏离了基本的实验技能的训练,相当有害。)我们可以用生活中的日常用品甚至包括儿童玩具等来做科学实验,达到简单、明了、直观的效果。麦克斯韦也说过,“一项演示实验使用的材料越简单,学生就越熟悉,就越想彻底地获得所验证的结果,这种实验的教育价值往往与仪器复杂程度成反比”。在探究牛顿第二定律规律的实验中,不少老师采用了先进的DIS技术,几组数据下来,图线就出来了,学生还摸不着头脑。如果我们用传统的小车、纸带、打点计时器来做,学生就会对实验步骤、数据处理、图像分析等作较为深入的思考。
(2)操作步骤的合理性、科学性要求。无论是技巧性实验还是一般性实验,操作在很大程度上影响着实验的结果。实验操作时实验实施的过程,每一步都要能说出其道理,了解其作用以及所产生的后果。操作程序的环环相扣、规范和科学,会有助于相关概念、规律自然地得出。
(3)实验操作步骤的逐步完善中对实验能力的培养,诸如仪器的性能和作用、器材的装配和要领、操作的规范和熟练、如何简化、方便地操作、如何把隐性现象呈现出来等等。
在研究自感的实验中,我们就是引导学生不断在实验的“失败”(预想结论的得不出)中完善操作和设计,在探究的层次推进中培养实验的能力。
①引入性实验:磁铁插入线圈过程中闭合回路中产生了感应电流(图1)。
②产生问题:在图2中,改变线圈中电流也会引起线圈中磁通量变化,是否产生感应电动势?实验如何显示出来?
③初步分析并验证:在图3中,分析可知K闭合时,小灯泡应该滞后发光。实验发现合上开关,灯泡立即发光。(原因是人的眼睛分辨不出来)。
④深度分析并修正:引导学生采取参比、补偿的办法(通过两个灯泡来比较发光的先后;调节变阻器使两灯泡亮度相同),设计出图4,实验操作结果表明:比延迟发光。
⑤拓展分析并验证:在图4中,如果断开S,灯泡应该延迟熄灭。实验发现两灯泡一起立即熄灭。
⑥深度分析并修正:分析可能是回路电阻太大的原因。修正设计为图5,实验证明:当S断开,灯闪烁一下再熄灭。
⑦其实在实验中还会遇到很多问题(诸如线圈自感系数大小、电阻阻值大小、灯泡大小等相互的关系),我们要把这些问题抑或困惑转变成探究的课题(而不是直接告诉学生如何做或者结论),从而可以更好地帮助学生理解相关的知识。
(4)小组合作的情况。为使实验探究有序进行,相关任务的分工要有预案。例如在运用频闪照相研究“落体运动加速度”中,学生必须完成以下任务:方案设计(直接测量的物理量是什么?如何测量?);器材的安装和调试(如何达到简便、精准?);标尺的制作;实际拍摄(如果用数码相机,如何达到多次曝光在一张底片上?);照片的分析(建立怎样的数学模型?);实验报告。尤其在操作中要做好细致的分工,在每一时段谁干什么、达到什么要求都要很明确,这样才不至于实验前茫然无绪,实验时手忙脚乱,实验后遗三忘四。
5.数据的记录和处理
(1)数据记录表格的设计要让学生自己完成,应该体现实验设计的思想,要引导关注实验目标、研究的对象、收集数据的时段、有关现象的特征以及可能相关的物理量等。在记录实验数据的同时还要注意把有些非量化的数据(诸如现象)也要记录下来。
(2)记录的忠实性、原始性、重复性。数据记录要及时、完整,注意有效数字和单位的要求。对于看似不合理数据,可以通过实验来补测,但不要轻易放弃这些数据(要好好分析其原因,有时需要修正实验步骤,有时也蕴含着新的现象或规律值得探究),切不可修改数据或编造数据以达到所谓的“准确结果”。
(3)数据处理手段科学、合理。要引导学生对实验数据要进行理性分析,对相关物理量的关系要做出猜想,尝试建立起相关的模型和关系,并进一步来验证。一是可以通过计算法来处理,二是可以通过图像法来处理数据,图像法处理数据很直观,也是常用手段,但往往不太为学生所熟知,教师可以做出示范。
6.实验的总结和改进
(1)实验目标实现的达成度。对整个实验进行评估,预期探究的目标的达成度如何?学生的主动性学习如何?不仅仅是看是否得出了“预期的数据和结果”。
(2)亮点和创新。实验所体现的原理方法、仪器装置、步骤流程、数据处理等环节有些什么创新和突破,教师如何利用差异性结果引导学生认知,激发学生探究的欲望。
(3)体现的思想和方法。要引导学生反思实验所体现的物理思想方法都有哪些(比如常用到的控制变量法、参比对照的方法等等),物理思想方法是比知识和技能更为重要的东西,是物理教育的核心。
(4)不足和改进。引导学生从原理、器材、步骤、处理来分析实验的不足(包括是否给学生留下足够的时间和空间等),尽可能提出改进的方法和措施。