物理实验教学研究(2013.1山西太谷)

1、中学物理实验教学研究北京师范大学物理系 李春密L一、实验教学的概念1、国外 在使用美国英语的国家，实验教学是“laboratory activities”；在使用英国英语的国家，实验教学被称为“practical activities”。 V.N.Lunetta等人认为学校实验这一术语是指在学校环境中，学生接触具体物体或二手的数据（例如天文照片和虚拟实验等），来观察和理解物质世界的经历（The terms have meant experiences in school settings where students interact with materials to observe and

2、 understand the natural world）。这些活动既包括学生个人的实验、小组或班级的演示实验，也包括持续数周的探究或项目研究（project），以及在校外进行的相关活动。 在韦氏大词典中，experiment的词义是为了揭示未知事物所进行的活动或过程；laboratory的词义是进行科学实验或研究的地方或建筑物；demonstration的词义是使事情变得明显、易懂的活动、过程或手段。2、国内意大利人、耶稣会士利玛窦（Matteo Ricci,1552-1610）于明末（1582年）来华，西学东渐活动开始，西方的科学技术知识开始传入中国，我国也进入近代科学的萌芽阶段。大量的

3、科学著作被带到中国，并通过口授或者翻译为国人了解。在我国物理学发展早期，对其影响最深的是由江南制造局翻译的物理学。这本书是日本的物理学家饭盛挺造编著，腾田丰八和王季烈翻译的。这是中国第一部全面系统的物理学书籍，我国的“物理学”这一术语也是在这本书中开始被使用的。在这本书中，experiment被译为“试验”。在洋务运动推动下，1862年清政府设立了京师同文馆，1866年同文馆增设天算馆，1888年增设格致馆，自此物理学在各级各类学校开始开课讲授。查找中国期刊全文数据库和20世纪我国中小学物理学科课程标准和教学大刚发现，在解放前演示实验被称为“表演实验”或“示教实验”，直到解放后1956年，“演

4、示实验”这一术语才出现在中学物理教学大纲中。雷树人最早使用演示实验这一术语。教学实验术语的变化原因可能是在解放后，教育界全面学习苏联，“演示实验”可能是由俄语翻译而来的。在解放后对我国物理教育界影响较大的是前苏联的兹那敏斯基，他的著作中学物理教学法对我国教学论教材的结构影响深远。与此同时，在前苏联教育思想的影响下，课外实验这种实验类型也在教学中出现。 3、实验教学的概念物理实验是有目的、有计划地运用仪器、设备，在人为控制条件下，使物理现象反复再现，从而进行认真观测，获取大量资料的一种科学研究方法。在物理教学中做的物理实验是物理教学实验，新课程注重科学探究，实质上是注重真正体现物理学研究过程和方

5、法的物理实验。物理实验教学在新课程实施中占有重要地位。 发现新事物和探索新规律验证理论测定常数推广应用主要作用4、物理实验的特点和作用主要特点可控性可重复性5、科学实验与教学实验的比较科学实验教学实验目的发现新现象，探索新规律帮助学生掌握知识和学习方法，培养能力，提高素质。内容由需要探索的新问题而定，内容是新的，一般是未知的。按一定的教学目的设计，根据教学实际的需要安排。比较成熟的。形式通过实验观察、测量、记录、计算和分析，总结出规律。通过探究等方法使学生形成概念，掌握规律6、物理实验在物理教学中的作用(1)激发学生的兴趣和求知欲(演示电表)(2)创设有效学习环境、促进学生对知识的掌握(3)训

6、练学生的科学方法(4)培养学生的各种能力(5)培养学生的科学态度和情感7、物理实验教学的主要任务1.获取和巩固物理学的理论知识，学会测量某些物理量。2.学会使用基本物理仪器。 （如学生电源）3.明确进行物理实验的一般规范。4.能按要求正确完成实验操作，分析和处理所得实验数据。5.学习操作物理实验仪器、观察物理现象的基本技能、技巧。6.学习和初步运用误差理论。7.明了观察和实验手段研究物理现象的基本程序。8.培养学生在物理实验中的观察、思维和操作能力。9.使学生端正实验态度，养成良好习惯，培养探索精神。10.使学生感受学习物理的乐趣，激发求知欲和动手操作兴趣。1.近30年来我国物理实验教学研究的

7、状况在近30年中，我国基础教育研究经历了三个明显的阶段，物理实验教学研究也经历了三个阶段的发展。第一阶段（19781989）：广大物理教育工作者整理出版了已有的研究成果，为一线教师提供了丰富的实验素材，满足了基础教育阶段物理课程的教学需要。这一个阶段的研究成果有：安忠、刘炳昇主编的中学物理实验教学研究、教育部（原国家教育委员会）教学仪器研究所组织人员编写的初高中物理实验教学系列著作（初中物理学生实验、初中物理演示实验、初中物理自制教育、高中物理学生实验、高中物理演示实验）以及王兴乃的三大本高中物理实验大全。这些书籍不仅系统梳理了中学物理实验的已有研究成果，并且对这些成果进行了高度的总结。这些书

8、籍解决了当时物理教学的需要，成为物理实验教学的里程碑，为物理实验教学的改革和发展奠定了基础。二、实验教学研究的现状 第二阶段（19902000）：我国物理实验教育工作者针对中学物理教学实际，开始了本土化研究，对实验的原理进行细致的分析。这一阶段的成果包括陶洪主编的物理实验论、罗星凯的中学物理疑难实验研究、李春密等主编的中学物理教学法实验研究等著作。这些研究从理论上深入地分析了物理实验的作用和功能，从更深层次剖析实验，解决了中学物理教师在教学中遇到的实际问题，起到立竿见影的效果。在这一时期，我国物理实验工作者在教学实际中，发挥聪明才智，针对原有验证性实验不足的问题提出了探索性实验、开放性实验、设

9、计性实验。在演示实验、学生实验、课外实验，并在此基础上进一步提出了边教边实验的方法（或称为边学边实验）。 第三阶段（2000年至今）：我国开始了新一轮基础教育课程改革，我国的物理实验教学研究开始与国际接轨，探究式教学引入到物理教学中，实验教学与其融合在一起。实验教学与前概念、建构主义学习方式、概念转变联系在一起。在这一阶段，刘炳昇主编了中学物理实验与自制教育、撰著了继承与创新初中物理新课程建设的理论与实践研究，广大物理教育研究者和一线教师也发表了大量的实验研究论文。2、博士论文情况罗星凯实验室情景下学生学习的研究一个建构主义的视角李春密高中生物理实验操作能力的发展研究朱 敏虚拟实验与教学应用研

10、究傅 骞实验技能测评自动化理论与应用研究张 伟“非常规”物理实验教学理论与实证研究王 鑫多普勒效应综合开放实验室教学系统的建构顾江鸿演示实验教学策略的理论与实践-基于学生实验观察认知特点的 POE、POAA 3、课程教材教法综述 课程教材教法创刊于1981年，它是基础教育各门学科理论研究的前沿阵地。2008年4月26日，利用北京师范大学图书馆注册号查询中国期刊全文数据库。在刊名中输入“课程教材教法”，然后在篇名中输入“实验”进行二次查询，共有312篇文章。其中有关实验教学的文章共66篇，而篇名中包含有“演示实验”的只有一篇，即2007年叶歆和李春密的主体性物理探究演示实验教学策略的建构。 对这

11、66篇文章按学科进行统计，其结果为物理31篇、化学23篇、生物5篇、数学2篇、心理2篇、小学自然2篇、地理1篇。课程教材教法中与实验有关文章的分类统计表分类内容总数新型实验研究探索性实验（84、88、99、00、01）、边学边实验（92、97）、对比实验（97）、“非常规”物理实验（07）、差异性实验（08）10教材、大纲研究高中化学教材（81）、中师物理（88）、初中物理（96）、高中物理大纲（97）、高中物理教材（98）、初中生物（99）、中学化学（06）、实验化学（07）8实验资源的开发和利用自制教具（86）、电脑模拟（94）、教育技术（99）、微型实验（07）、生物实验资源（07）5实

12、验功能创新思维能力（87）、思维训练（90）、实验能力（94）、能力（94）、实验教学目标（96）、科学素质（99）、能力（99）、创新能力（01）、化学实验思维能力（04）、设计实验能力（07）10实验教学教学（83、85、85、96）、设计（85）、实验练习课和复习课（86）、分组实验（86）、地理实验（87）、生物实验（87）、思维定势（88）、生物实验（90）、调研（91）、实验教学规范（93）、自然（94）、心理学（95、95）、实验变式（98）、数学实验（03、07）19教学方法实验引导探索（89）实验探究（95）、主体性物理探究演示实验策略（07）3实验教学效果及其评价态度（00

13、）、实验与探究能力评价（07）、2教师培养高师实验教学（84）、高师教法实验（87）、高师化学实验教学研究（06）3实验室的建设和管理建设（83）、建设（83）、2国外实验教学研究假说实验（88、88）、中外比较（01）、美国教材（07）、44、国外实验教学研究的现状science education中有关实验文章的统计分析 美国的科学教育杂志创刊于1916年，是最早专门研究科学教育的期刊，对该期刊文章的研究能窥视国外实验教学研究的历史和现状。 对科学教育（science education）杂志从1930年到现在的论文进行检索（在北京师范大学图书馆电子资源库中，没有1930年前的数据）。在题

14、名中输入“demonstration”，共有46篇文章；输入“laboratory”，共有195篇文章。两者随年代的变化情况见下图，其中系列1为题目含有“demonstration”的论文，系列2为“laboratory”的论文。 演示实验研究和实验室教学研究数量统计表年代三十四十五十六十七十八十九十世纪初总计演示实验111558303146实验室13486828186461955、我国实验教学研究的优点和存在的不足优点 在实践中探索出多种实验类型 对实验教学功能进行了翔实的研究研究内容从笼统到具体 文章类型从经验总结到理论研究 不足之处 实验教学策略缺乏细致的研究忽视对学生学习、教学效果的研

15、究教师专业化发展研究不足中外实验研究交流缺乏三、国外实验教学效果研究 在建构主义理论的影响下，从上世纪70年代末、八十年代初开始，国外研究逐渐显示实验的教学效果与教育功能之间存在一定的差距，由此引发了科学教育界对实验教育功能与实验教学效果之间的不匹配、及其产生原因和对策的研究，这一研究主题成为30年来实验研究的热点问题。 这一浪潮对实验教学和实验教学研究产生了重要影响。当然，这一波浪潮的目的并不是动摇或削弱实验的地位和作用，更不是把实验从科学教育中清理出去，而是为了重新评估实验的教学功能，找出影响实验效果的因素，为提高实验教学效果献计献策。（一）实验教育功能研究 自从科学教育进入学校以来，对实

16、验教学就存在着两种对立的观点。 一种观点认为实验是科学教育中理所当然的事情，实验对于科学教育就象厨具对于厨房一样是不可置疑的。 另一种观点认为“花那么多的时间、人力和物力用在实验上值吗？”在科学教育发展过程中，由于科学教育工作者的不懈努力，实验已成为科学教育的特色和不可或缺的组成部分。 为了回答“实验在科学教育中的作用是什么？”，人们总结了系统而丰富的实验功能。 1962年J.K.Kerr在总结实验研究成果的基础上，把实验的功能总结为20项。1966年他把这些功能概括为10项，并对各项内容进行了准确界定。 1.培养观察和记录能力； 2.培养科学思维习惯； 3.训练操作能力； 4.训练解决问题能

17、力； 5.满足实验考试要求； 6.帮助理解理论知识； 7.证实科学事实和科学理论； 8.发现科学事实和科学理论； 9.激发和保持学习科学的兴趣； 10.感受科学现象的真实性。J. F. Kerr. Practical work in school science M. Leicester University Press, 1963:20-41. J.K.Kerr认为各项之间并不是孤立的，而是相互联系的，根据各项之间的内在联系，他绘制了实验功能关系图，有连线的项目之间表示他们之间有联系。实验功能关系图 （二）实验教学效果研究 D. Hodson通过分析认为传统的实验教学是基于以下几点假设之上的

18、： 科学开始于观察； 科学观察是可信的、无偏见的； 从观察得出客观、无价值倾向的数据； 从这些数据中通过总结可以得出事实和规律； 从这些数据中通过归纳可以得出以原理和理论为形式的解释； 通过进一步的观察和实验可以直接和明确地证实理论。 以上这种研究方法是基于“客观、中立的观察观”之上的归纳方法。 D. Hodson. Laboratory work as scientific method: three decades of confusion and distortion J. Journal of Curriculm Studies, 1996,28(2):115-135. 十八世纪休谟提

19、出的“归纳问题”早已是困扰归纳方法的难题，在上世纪六十年代，美国科学哲学家Hodson提出了“观察渗透理论”哲学观点，这一观点不仅对哲学产生了重大影响，而且也动摇了传统科学教育的哲学基础。 与此同时，从上世纪七十年代开始，对学生认知结构的研究不断揭示了学生前概念的顽固性和科学教育效率低下这一现实。在这一大背景下，从七十年代末、八十年代初人们开始对实验教学效果、对实验的教育功能提出质疑。题目研究内容结论建议或对策科学教学中实验的功能：研究中所忽略的方面（1982）对有关实验功能的研究进行总结和评述在教学中，虽然实验对实现多方面的目标起着重要的作用，但是由此断定实验对实现所有的目标都是高效的是不合

20、理的；实验的功能几乎与科学课程的目标一致，实验能实现科学课程的所有目标，实验好象是万能的。应该根据实验的具体贡献来界定实验的功能。演示实验对学生理解大气压的影响（1994）演示实验对小学五年级学生理解大气压的影响。观察实验和课堂活动并没有对学生的理解产生很大的影响，有三分之一的学生仍然用自己以往的知识和经验解释实验现象，演示实验反而强化了他们原有的认知。有多个实验演示时，选取的实验应围绕一个主题；应该避免让学生看到无关的变量；所有的学生都能清楚观察到实验现象；不能为了实验而实验，实验应该对学生的认知有检验作用。有代表性的研究： 题目研究内容结论建议或对策把实验作为科学方法：三十年的混乱和扭曲（

21、1996）分析从上世纪60到90年代，在发现学习、程序导向学习（process -led）和个人建构学习中，实验在各种教学中的实质在发现学习、程序导向学习（process -led）和个人建构学习中，实验是对科学探究的歪曲；科学研究不存在适合于任何情况的方法、规则或步骤。做科学（doing science ）能实现科学教育的学习科学（learning science）、了解科学（learning about science）和做科学（doing science）的目标。演示实验达不到教学目标的原因是什么？物理学习中的社会活动观（1997）探索演示实验达不到目标的原因原因是：学生不拥有从“噪音”

22、中筛选出教师所发信号的理论知识；物理课程中其它概念的干扰；表面相似的其它物理现象的干扰；与实验有关的知识评价少；学生不能把实验所给的分散信息联系起来；学生缺少机会评价自己对实验的描述和解释。讨论实验设计、做实验、解释现象、建立新概念等所有活动都应该是社会活动，是师生共同讨论的结果。题目研究内容结论建议或对策实验的教学意图是什么？学生能从实验中学到东西吗？（2000）在实验教学中学生是否意识到教师的意图实验教学目标是实验活动所要达到的结果，实验意图是实验活动安排的原因。当学生了解到教师安排实验活动的意图时，在认知和情感方面将到达预期的目标。教师在把实验目标告诉学生的同时，也应该把实验意图清晰地告

23、诉他们。 演示实验：是教学工具还是娱乐之物？（2004）验证演示实验的效果，探讨预测、讨论对演示实验的作用被动观察实验并不比没有观察教学效果好，预测和讨论能提高演示实验的教学效果预测和讨论能提高演示实验的教学效果。题目研究内容结论建议或对策科学教育中的实验教学：21世纪的基础（2004）对从1982年到2002年20年间的实验研究进行总结和评述 “菜谱式”的实验教学材料导致学生机械的操作；忽视学生的实践知识和能力的考核；教学人员和教学管理人员对合格的实验活动标准不了解；教师缺乏与探究相适应的实验资源。实验在促进学生科学学习方面具有潜力；要使学生不仅动手，而且动脑，教师需要有知识、技能和资源方面

24、的保证；学生的行为和感受受教师的期盼、评价和教学资源导向的影响；教师要有能力了解学生在实验中的表现。实验活动真的有用吗？科学教育中实验活动效果的研究（2008）了解实验教学在操作领域和思维领域的效果实验教学对学生操作实物有效，而对用所学知识指导实验等“操作”观念的效果不好；研究还为评价和探讨实验的效果提供了一实用模型。无论多么仔细地指导，理论不会从观察中浮现出来。教师只要认识到这一点，实验的教学效果将会提高。 从上面的代表性研究可以看出，研究人员大多来自美国、澳大利亚、加拿大、以色列、英国等科学教育研究较发达的国家。研究方法有教学实验、课堂观察、师生访谈、文献综述和思辩研究等。在这些研究中，除

25、了一篇研究认为实验对学生的学习有积极作用外，其余的观点或研究的基础都是实验的功能与教学效果不匹配。 具体的表现是： 学生不能观察到教师想让学生观察的现象； 演示实验反而强化了学生原有的错误认知； 在实验中，学生按照“菜谱式”的实验步骤，寻找答案； 在实验活动中只操作仪器，而没有“操作”思维等等。 影响实验的教学效果，造成实验的教育功能与实验的实际教学效果不匹配的原因包括哲学基础、课程设计、教学行为、教师素质、教学资源等方面。 实验所依据的哲学理论落后。传统的实验受“观察的客观、中立”观影响。认为观察是客观的、中立的，任何人所看到现象都是一样的，并都能从现象中归纳出规律和理论。这种哲学观忽视了学

26、生在学习科学之前就对相关的现象有自己的认识，而这些认识将影响他们的观察结果。同时由于他们没有教师所具有的理论知识，不能从背景中筛选出教师释放的“信号”。在课程上，认为实验是无所不能的，这种观点影响实验教学功能的界定和教材的编写。 在教学上，缺少对学生实验技能的评价，教师没有对学生的实验描述和解释进行及时的反馈，也降低了学生兴趣和动机。在教师素质上，教师缺乏实验指导能力，不能准确把握成功实验教学的评判标准，这些都影响了实验教学效果。 另外缺乏适合学生概念转变的实验教学资源也是其中的原因。改进实验教学效果的措施包括以下方面： 在哲学上，要抛弃归纳实证的哲学，采用哲学界和科学教育界广泛接受的科学哲学

27、认识论。 在课程上，要根据实验的具体贡献来确定实验的功能。 在教学中，要把实验的教学目标落在实处；通过利用预测-观察-解释演示策略把实验与学生的前概念联系起来，使学生原有的认知与所学的科学对话；通过讨论使实验与学生个人原有认知、同伴的观点发生共鸣，最终实现学生概念的改变等等。四、对我们的启示1、从社会建构理论和科学本质观的角度重新审视实验教学 传统实验教学是建立在归纳方法基础之上的，不仅科学研究的过程是归纳的过程，而且学生学习的过程也是归纳的过程。由于这种理论与科学研究的过程和学生个体的学习过程不一致，因此导致了实验功能与实验教学效果之间的不匹配。早在1990年D. Hodson就呼吁“归纳模

28、型早已被科学哲学家抛弃，现在科学教育工作者也应该抛弃它”。应该用社会建构观和科学本质观对我国的实验教学进行反思。在课程、教材、教学过程、实验评价等实验教育的方方面面对归纳方法进行清理，而树立更能反映科学探究和学生学习规律的哲学观。2、关注实验教学效果 虽然我国实验教学具有自己的特色，但是中外实验教学肯定有共同点，国外实验教育功能与教学效果之间存在差距，在我国也应该具有同样类似的现象。因此，应该开展对我国实验教学效果的研究，找出实验教育功能与实验教学效果不匹配的原因，为提高我国实验教学水平寻找对策。在研究中可以借鉴国外的先进经验，例如Miller的实验教学评价模型，他通过比较实验教学目标、实验教

29、学设计、课堂上学生的实际活动和学生实际学到的内容，来评价实验教学效果。这一模型不仅为确定教学效果提供理论支持，而且能为一线教师落实实验教学目标提供实践工具。3、用新理论指导学生实验学习 在我国，对实验制作和改进等硬件方面的研究较多，而对实验的教学和教学过程等软件方面的研究却不多。国外的实验研究浪潮告诉我们应该关注实验教学的细节，不仅关注教师的教，而且更应该关注学生的学，把这些细节放大，从中勘察学生实验学习的特点及其影响学习的因素。例如：在演示实验教学中，教师的教学目标是什么？教师计划如何实现这些目标？在教学时教师实际行为是怎样的？学生的学习活动与教师的教学设计有何差别？学生的学习结果与教师的预

30、期有何差别？哪些因素影响实验教学效果？如何提高实验的教学效果？教师和学生的实验观现状是什么？哪些因素影响教师和学生实验观？等等。4、针对学生的前概念设计和选择实验及其教学方式 学生不是空着脑袋走进教室，等待教师向里面“灌”知识；学生也不是白板，等待教师在上面刻画知识的痕迹；学生是自主建构的主体，在走进教室之前，他们已经形成了个人自洽的日常概念体系。在课堂上，只有当学生的日常知识与所教的科学知识发生对话时，学生的日常概念才可能向科学概念转变；只有当学生与同伴之间相互交流时，学生才可能体会科学的本质。因此如何利用实验创设这样的教学情景是需要研究的问题。 首先，根据学生前概念设计和选择有针对性的实验

31、。 其次利用有效的教学策略实现概念转变。 再如，通过讨论，既可以使学生对实验的描述和解释得到反馈，与同伴的观点相互比较，又可以使学生所学的内容与原先的知识、日常经验相联系。5、培养胜任实验教学的教师 国外研究显示教学人员不能完全胜任实验教学也是导致实验教育功能和实验教学效果不匹配的原因之一，这就为教师的培训提出了新的挑战。常规的教师培训，特别是教师的职前培训主要是熟悉实验器材硬件方面的内容。单有这些还不够，在以后的教学中，除了训练师范生对仪器的熟悉和操作能力外，还应该培养他们正确的哲学观和科学本质观、使他们具有有效实验教学能力、实验教学评价能力和开发适合学生认知发展的实验资源的能力。五、实验研

32、究的基本方法（一）实验研究的基本方法1、明确实验的目的、内容和要求；2、认真研究实验原理；3、确定实验关键；4、对实验装置、器材和实验条件提出要求并进行选择5、明确操作要点和注意事项。（二）实验原理的科学性和可行性1.设计的实验方案从原理上讲并没有错误，但在实施过程中受到装置、器材、实验条件等限制，而无法实施。2.有些实验虽然在科学性上并没有错误，但其主要的实验原理学生不易理解，或还未学到。3.原理无误，学生也易理解，但运用教学中，把他们放在一起就会出现逻辑错误。原理的正确性原理的确切性原理的可行性1.不能弄虚做假，制造假象，欺骗学生。但可采取一定的必要的技术手段。2.原理无错误，但允许有误差

33、。原理与教学中需要说明的问题要一致。（三）实验方法和实验方案 实验归纳法 这是一种由个别到一般的认识方法。其特点是，实验在前，结论在后，实验就是探索规律的主要手段。这种实验人们常称为探索性实验。 实验验证法 这是一种推理、判断在前，实验验证在后的研究方法（即演绎法）。实验验证法是与想象、推理、判断等思维形式紧密结合起来的方法，是人们的认识能力充分发展的表现。 理想实验的方法 理想实验是人们头脑中想象的实验，是一种思维活动，是在已有实践的基础上，经过推论、判断得出理想条件下的物理规律的方法。1、根据知识结构建立实验模型2、根据实验和教学要求建立实验模型3、用相同的实验方法解决不同实验中相同的问题

34、4、实验方法和实验方案的选择原则 仪器装置简单明了，易于搭配和制作。 现象清晰，效果明显，易于操作，安全可靠，重复性好。 紧密结合课堂教学。 学生容易接受。（四）实验装置和实验器材 1、分析装置的原理和特点 2、分析和掌握仪器的结构、原理和性能 （1）分析仪器的结构和掌握仪器的工作原理 （2）了解仪器的技术参数和一般用途 （3）了解仪器的调整方法和与分析其作用和原理 （4）分析仪器的结构原理与改进和自制仪器 改进方案要有理有据 改进方案必须切实可行 3、分析和了解材料的特性和用途 了解材料的特性和作用及合理应用 扩大材料的应用范围 4、实验装置和实验器材的选择 （1）实验器材的选择 器材的特性

35、，如机械强度、尺寸大小、物理和化学等性能参数。 加工方便、经久耐用。 （2）实验仪器的选择 仪器尽可能简单、明了、直观。 合理选择仪器的精度。 所选仪器要保证满足实验条件。(五)实验条件的选择和实验操作 1、实验条件的选择 （1）根据实验原理选择实验条件。 （2）根据仪器技术指标（参数）选择实验条件。 （3）根据误差理论选择实验条件。 （4）根据理论图线选择实验条件。 2、实验操作 （1）操作依据。 （2）操作的具体要求。六、学生分组实验的教学策略研究 学生分组物理实验，是指教师依据课程标准，有计划地设计实验内容、系统地训练学生的实验技能和习惯的教学方式。分组实验中，学生在教师的指导下，独立完

36、成实验操作，处理实验数据，得出实验结论。学生分组实验是培养学生实验能力和科学态度的主要途径，也是发展学生创造思维和进行科研启蒙教育的重要途径。了解基本实验仪器的构造、原理，学会基本仪器的使用探索和验证物理规律培养学生独立实验的能力分组实验的目的以验证已学过的物理规律为主要目的的实验。如探究牛顿运动定律等。分组实验的类型测定性实验：训练性实验：验证性实验：以测定物理量值和常数值为主要目的的实验。如测量玻璃的折射率等。以掌握仪器的性能和使用方法，提高操作技能为主要目的的实验。如伏-安法测电阻等。（1）实验要确保安全性，无人身危险，操作不宜过繁。要尽量减少和控制干扰因素。仪器要比较牢固。设计实验时应

37、注意让基本仪器在不同实验中重复出现，增加学生的练习机会。（2）要求学生在实验前明确实验目的、原理及现象发生的大概情况，实验结束后，要求写出实验报告。（3）引导学生理解观察内容的真实性，鼓励学生发现和分析意外现象及异常情况所发生的原因。（4）重视引导学生从观察的直接兴趣转入操作兴趣，进而通过研究实验和分析实验体会物理本身的规律。学生分组实验教学的基本要求（一）以教师设计为主的探究性实验策略 在实验教学中，为了引导学生探索、发现物理规律，获取新的物理知识，由教师提出或在教师引导下由学生提出问题，设定好实验方案，让学生自己动手，通过一系列的观察测量活动去探索研究，从而归纳总结，得出结论。 教师和学生

38、共同提出问题、设计方案，学生操作，观察探索，共同分析。准备阶段实验阶段总结阶段 教师和学生共同提出问题、设计方案，学生操作，观察探索，共同分析。准备阶段实验阶段总结阶段 教师和学生共同提出问题、设计方案，学生操作，观察探索，共同分析。 首先要选题合适。并不是所有的实验都可以作为探究性实验。所选的应是那些操作方便、涉及理论易懂、实验误差小的实验。 其次是设计实验的程序。实验程序尽可能简单一些，只要能让学生由此得出规律来就行了，不必面面俱到。 最后是实验的准备。教师要对实验器材认真检查、挑选，为学生顺利进行探究做好准备。准备阶段实验阶段总结阶段 （一）以教师设计为主的探究性实验策略 在实验教学中，

39、为了引导学生探索、发现物理规律，获取新的物理知识，由教师提出或在教师引导下由学生提出问题，设定好实验方案，让学生自己动手，通过一系列的观察测量活动去探索研究，从而归纳总结，得出结论。 教师和学生共同提出问题、设计方案，学生操作，观察探索，共同分析。进行教学时，教师先根据教学内容和目的、要求，启发学生提出问题，进行猜想和假设，使学生明确所要探索的内容。接着教师引导学生思考解决该问题将要采用的实验方法和手段，必要时做一些示范，或强调一些注意事项。然后学生在教师的指导下，自己动手做实验，观察实验现象并记录实验数据，同时在头脑中对掌握的感性材料做初步的分析、处理。准备阶段实验阶段总结阶段 （一）以教师

40、设计为主的探究性实验策略 在实验教学中，为了引导学生探索、发现物理规律，获取新的物理知识，由教师提出或在教师引导下由学生提出问题，设定好实验方案，让学生自己动手，通过一系列的观察测量活动去探索研究，从而归纳总结，得出结论。 教师和学生共同提出问题、设计方案，学生操作，观察探索，共同分析。进行探究式实验的目的就是为了获取新的知识。但由于学生的思维能力还比较有限，归纳和总结都可能比较片面。因此做完实验后，最好是在教师的引导下让学生对实验现象或数据进行思考分析，进行归纳和总结，得出相应的物理规律，使学生完成从感性认识到理性认识的飞跃。准备阶段实验阶段总结阶段 （一）以教师设计为主的探究性实验策略 在

41、实验教学中，为了引导学生探索、发现物理规律，获取新的物理知识，由教师提出或在教师引导下由学生提出问题，设定好实验方案，让学生自己动手，通过一系列的观察测量活动去探索研究，从而归纳总结，得出结论。 教师和学生共同提出问题、设计方案，学生操作，观察探索，共同分析。（二）以学生设计为主探究性实验策略 在课堂教学中，由教师或学生提出问题，让学生自行制定实验计划，设计实验方案，选择实验器材，动手操作，收集并处理数据，进一步归纳得出结论的实验。 “学生（或教师）提出问题，学生设计，学生操作，探索思考，学生分析”。在此过程中，教师的主要任务则是提供仪器设备，解答学生的疑问，进行一定提示或启发，但决不能代替学

42、生设计或操作实验。 使学生经历“问题猜想设计实施分析结论”的类似科学家探索物理世界的过程。 以学生设计为主的探究实验应当注意以下几点： 选题要合适注重过程和方法 重视讨论、交流和评估 以学生设计为主的探究实验应当注意以下几点： 选题要合适注重过程和方法 重视讨论、交流和评估 所选的问题应当比较有趣；以学生设计为主的探究实验应当比以教师设计为主的探究实验简单一些；所涉及的物理量不宜过多，实验仪器和操作应比较简单，实验的时间也不宜太长。以学生设计为主的探究实验应当注意以下几点： 选题要合适注重过程和方法 重视讨论、交流和评估 教师应鼓励学生积极大胆地参与实验探究，让学生通过探究的过程体验到科学的乐

43、趣。重要的是让学生经历探究的过程，学习和体会科学的方法，不应过分苛求结果。以学生设计为主的探究实验应当注意以下几点： 选题要合适注重过程和方法 重视讨论、交流和评估 不同的学生（或不同的组）也许会采用不同的方法，得出的结论也可能有一定的差别。因此，讨论和交流是必不可少的环节。在此过程中，学生既可以有根据地发表自己的意见，又可以听取别人的见解，与此同时，评估的工作也就自然地开展起来。通过讨论和评估，可以使学生自己辨别优劣，分清正误，更好地理解探究的方法和结论。 七、物理演示实验教学策略研究 演示实验是为了展示物理现象，揭示所研究问题的发生、发展过程，引导学生进行观察、思考，并配合教学内容而由教师

44、操作示范的实验。目的性直观性 科学性 稳定性 启发性 指导性演示实验的要求 七、物理演示实验教学策略研究 演示实验是为了展示物理现象，揭示所研究问题的发生、发展过程，引导学生进行观察、思考，并配合教学内容而由教师操作示范的实验。目的性直观性 科学性 稳定性 启发性 指导性演示实验的要求 演示实验的目的是为教学服务的，为的是在实验中发现规律、理解规律，从而掌握规律。 七、物理演示实验教学策略研究 演示实验是为了展示物理现象，揭示所研究问题的发生、发展过程，引导学生进行观察、思考，并配合教学内容而由教师操作示范的实验。目的性直观性 科学性 稳定性 启发性 指导性演示实验的要求 演示实验要现象明晰易

45、见，力求简单明了、直观，能充分说明问题，有足够可见度，便于学生观察。实验装置要恰当地优化布局，力争大型化、简单化，并充分利用多媒体手段，突出其基本的结构原理七、物理演示实验教学策略研究 演示实验是为了展示物理现象，揭示所研究问题的发生、发展过程，引导学生进行观察、思考，并配合教学内容而由教师操作示范的实验。目的性直观性 科学性 稳定性 启发性 指导性演示实验的要求 从实验的设计、操作到分析都必须坚持实事求是的科学态度，教师在操作仪器、连接和装配仪器及演示现象时动作要准确、标准、规范、科学。对真实物理图像的近似或模拟，在演示时要向学生说明，以免误解。不能为了使演示的效果明显而违背了科学性，更不能

46、弄虚作假。 七、物理演示实验教学策略研究 演示实验是为了展示物理现象，揭示所研究问题的发生、发展过程，引导学生进行观察、思考，并配合教学内容而由教师操作示范的实验。目的性直观性 科学性 稳定性 启发性 指导性演示实验的要求 演示实验的实验装置要牢靠稳固，要有很好的现象重复性，达到一次就能成功的程度。 教师在课堂上演示实验必须确保成功。只有撑握实验的原理才能准确地抓住关键条件，从而成功地进行演示。 七、物理演示实验教学策略研究 演示实验是为了展示物理现象，揭示所研究问题的发生、发展过程，引导学生进行观察、思考，并配合教学内容而由教师操作示范的实验。目的性直观性 科学性 稳定性 启发性 指导性演示

47、实验的要求 在设计和进行演示实验时，必须在启发性上下功夫。首先通过生动的演示实验现象启发学生产生问题；其次明确问题产生的原因，如何解决问题，从而启发学生进行探究，使学生在不断的思索、探讨中逐步掌握物理规律与知识。 七、物理演示实验教学策略研究 演示实验是为了展示物理现象，揭示所研究问题的发生、发展过程，引导学生进行观察、思考，并配合教学内容而由教师操作示范的实验。目的性直观性 科学性 稳定性 启发性 指导性演示实验的要求 教师在进行演示实验的同时，要指导学生进行观察和思考。对于观察到的现象，分析所说明的问题，以至引出规律性的认识，应尽可能由学生进行，培养学生的观察、分析能力。引入型逻辑演绎型逻

48、辑归纳型探究发现型练习型演示实验课堂教学结构模式引入型逻辑演绎型逻辑归纳型探究发现型练习型演示实验课堂教学结构模式 引入型演示实验一般在课堂教学开始时使用，作用是引起学生对将要学习的物理知识的兴趣，设置疑难点，激发学生主动学习和探索的热情。引入型演示实验能提高学生的观察能力，对演示实验的要求一般为实验现象漂亮新奇，多为定性实验。 用演示实验引入课堂教学，这种教学方法一般在新课上使用。教师应注意在教学过程中紧扣演示实验，做到在课堂中逐步解释演示实验现象，课堂结束时能完全解释实验现象。如果在演示实验引入课堂后就把实验抛开，演示实验所能起的教学作用将大大降低。引入型逻辑演绎型逻辑归纳型探究发现型练习

49、型演示实验课堂教学结构模式 逻辑演绎型演示实验主要应用于课堂教学过程中，老师利用演示实验进行分析、推理、演绎，促使学生进行知识迁移，使旧知识与新知识结合，引起学生认知结构的重组。演示方法有很多种，如由量的关系推出质的关系，原理与现象之间互相推理等，培养学生的观察能力。逻辑演绎型为演示实验中教师最常使用的类型，一般应用于概念和原理的学习。引入型逻辑演绎型逻辑归纳型探究发现型练习型演示实验课堂教学结构模式 逻辑归纳型主要在应用性演示实验中使用，通过具体实验仪器的使用或物理知识在实践中的应用举例，促使学生发散思维，巩固新知识。 利用逻辑归纳型演示实验介绍理论知识的开发和应用，有助于帮助学生认识到理论

50、的有用性，而不只是空洞的逻辑数学演绎，有助于帮助学生了解仪器的使用方法、原理，及如何改进，是理论于现实的桥梁。引入型逻辑演绎型逻辑归纳型探究发现型练习型演示实验课堂教学结构模式 科学探究包括以下几个基本要素：提出问题，猜想与假设，制定计划与设计实验，进行实验与收集证据，分析与论证，评估，交流与合作。在探究发现型演示实验教学过程中，演示实验所起的作用是向学生提供典型的现象和过程。 探究发现型演示实验教学有利于组织学生观察，引导思考，激发争辩，探究原因，分析特征，寻找规律。通过探究式学习，学生能够获得科学探究的能力和方法，能帮助学生自发地探索复杂现象的本质，发现它们之间的相互关系，从而掌握探索自然

51、规律的科学方法。引入型逻辑演绎型逻辑归纳型探究发现型练习型演示实验课堂教学结构模式 传统的习题课一般不会有演示实验，教师在课堂上主要是讲解作业答疑。而实际上很多的习题其实就是一个个有趣的实验。在习题课上如果能适当加入演示实验，有利于学生对习题的理解，并能提高学生对做习题的兴趣。（一）演示-观察-解释（DOE）策略 演示实验包括实验演示、实验观察、实验解释三个过程，常规演示实验教学是教师演示实验，学生观察实验，教师对实验进行解释。这种演示策略可以称为演示-观察-解释（demonstrate-observe-explain，缩写为DOE）策略。 在演示-观察-解释策略中，演示主要是教师操作表演实验，有时候也可以请学生充当教师的助手或在教师的指导下让学生在讲台上操作实验。观察是在实验操作的过程中，学生在教师的引导下，对实验器材、实验方法、实验过程和实验现象等进行观察和记录。解释不单单是教师对实验现象的分析，得出实验结论，从结论中总结物理规律或理论，还包括对器材的选用、器材的使用、实验方法的选择进行必要的说明和讲解。在实际演示实验教学中，这三种活动一般都是同时进行的。DOE实施过程中的注意事项 操作规范演示成功现象清楚有效引导缜密讲解 （二）主体探究性教学策略 探究演示实验教学的操作程序 创设情境激发兴趣提出问题确立目标主体参与联系生活教师活动学生活动策