中学物理实验教学策略

中学物理实验教学策略中学物理实验教学策略中学物理实验教学策略发现新事物和探索新规律验证理论测定常数推广应用

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。主要特点可控性可重复性主要作用2020/12/182第一物理实验教学概述

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，掌握规律物理实验教学概述2020/12/183物理实验在物理教学中的地位

1.物理实验是物理教学的重要基础

2.物理实验是物理教学的重要内容⑴物理实验本身就是物理学的不可分割的重要内容

⑵实验教学是物理教学的重要组成部分

⑶实验是培养学生实验能力的保证

3.物理实验是物理教学的重要方法

⑴实验是物理学研究的重要方法

⑵实验是教师教物理、学生学物理的重要方法

4.物理实验是物理教学的重要手段2020/12/184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2、创设有效学习环境、促进学生对知识的掌握3、训练学生的科学方法4、培养学生的各种能力5、培养学生的科学态度和情感物理实验教学概述2020/12/185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。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。物理实验教学概述2020/12/186第二、学生分组实验的教学策略

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2020/12/187以验证已学过的物理规律为主要目的的实验。如牛顿第二定律的验证等。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。2020/12/188（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2020/12/189一、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

2020/12/1810一、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

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。2020/12/1811一、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

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。2020/12/1812一、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

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。2020/12/1813提出问题猜想与假设

设计实验

收集证据

分析与结论

例如：探究决定平行板电容器电容的因素2020/12/1814提出问题猜想与假设

设计实验

收集证据

分析与结论

例如：探究决定平行板电容器电容的因素平行板电容器的电容与哪些因素有关。2020/12/1815提出问题猜想与假设

设计实验

收集证据

分析与结论

例如：探究决定平行板电容器电容的因素

电容器的电容只与其自身结构有关。所以平行板电容器的电容可能与其板的面积，有无介质，两板的间距有关。学生可能会提出多种猜想，教师要注意与学生一起分析，排除无关的猜想。2020/12/1816提出问题猜想与假设

设计实验

收集证据

分析与结论

例如：探究决定平行板电容器电容的因素

根据C=Q/U，保持电容器所带电荷不变，分别改变平行板电容器的相对面积，两板间距等，用静电计测量其板间电势差的变化。

2020/12/1817提出问题猜想与假设

设计实验

收集证据

分析与结论

例如：探究决定平行板电容器电容的因素

保持正对面积S不变，改变两板间距离d。结果是：电容器两极板间的电势差随两板间距离减小而

，随两板间距离增而

。

保持两极板间的距离d不变，改变两极板的正对面积S。结果是：电容器两极板间的电势差随正对面积减少而

，随正对面积的增大而

。保持正对面积S和板间距离d不变，在两极板间插入玻璃板或硬纸板等电介质。结果是：电容器两极板间的电势差在两极板间插入电介质时减小。2020/12/1818提出问题猜想与假设

设计实验

收集证据

分析与结论

例如：探究决定平行板电容器电容的因素

通过上面的实验可以得出，平行板电容器正对面积越大，电容越大；两极板间距离越小，电容越大；有电介质时电容变大。通过精确的实验和理论的论证可得出：平行板电容器的电容跟正对面积成正比，跟两极板间距离成反比，跟极板间电介质的介电常数成正比。计算平行板电容器的电容的公式是:2020/12/1819二、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。2020/12/1820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

2020/12/1821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。2020/12/1822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。2020/12/1823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。2020/12/1824第三物理演示实验教学策略

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2020/12/1825第三物理演示实验教学策略

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。2020/12/1826第三物理演示实验教学策略

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2020/12/1827第三物理演示实验教学策略

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，更不能弄虚作假。2020/12/1828第三物理演示实验教学策略

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。只有掌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。2020/12/1829第三物理演示实验教学策略

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

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。2020/12/1830第三物理演示实验教学策略

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。2020/12/1831一、课堂演示实验教学设计的基本程序4．决定教学策略、建立模型，总体构思1．选题2．制定实验教学目标3．设计与选择实验方案5．确定局部课题6．局部设计7．确定总体设计方案9．试教是11．定型（可实施）8．评价（合乎要求与否）10．评价（修改）（合乎要求与否）选题与实验教学目标制定实验方案的设计与选择局部设计与总体设计是方案评价试教与修改定型否否2020/12/1832二、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。2020/12/1833DOE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2020/12/1834三、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略体系演示实验引导观察观察实验记录信息主体参与差异发展指导分析引导假设逻辑思考建立假说主体参与差异发展分享假说引导检验收集证据验证假说主体参与合作学习提倡反思总结提高反思过程总结评价主体参与联系生活21345实验阶段2020/12/1835探究演示实验教学策略类型操作程序策略体系具体实施探究演示实验提出问题确立目标主体参与①学生自己提出或教师引导提出有层次的、难度适中的问题，让学生思考，并写下自己的观点；②让学生根据情境记录下自己的问题，并用简洁的语言陈述自己的学习目标。联系生活利用日常用品做实验，简单、方便、易懂。观察实验记录信息主体参与①积极主动观察实验；②让学生以信息的形式记录自己认为重要的现象和与自己的学习目标相关的事实；③让学生发表自己的信息，把大多数学生公认的信息展现在黑板或投影仪上。差异发展①让学生记录演示实验过程中的信息，并将其概括精练；②提供书上相应的内容，让学生研读，记录信息，提供不同的“观察”的选择；③教师切勿评论学生各自记录的信息，引导学生按重要性将信息排序，并展现自己认为最重要的2～3条信息。2020/12/1836探究演示实验逻辑思考建立假说主体参与①让学生根据自己持有的或可利用的信息进行猜测；②建立假说，让学生列举实验现象或信息作为支持；③让学生以逻辑推理的形式展现自己的思维过程；④把大多数同学认可的假设展现在黑板或投影仪上，并让学生自主选择自己要检验的一条或几条假设。差异发展①让学生各自结合自己的学习目标进行猜想假设；②让学生根据自己需要，自主选择一个或多个自己认为有意义、有价值的假设进行检验；③如果选择多个假设检验，按照重要性排序，然后从最重要的假设开始检验。收集证据验证假说主体参与①以资料式的方式来收集证据、检验假设；②以实验式的方式来收集证据、检验假设。合作学习①组成两人小组，相互讨论，相互补充；②组成“组内异质、组间同质”的小组，组长收集和整理组员的结论，进行统计。反思过程总结评价主体参与①让学生填写设计好的进行反思的表格（参考表）；②鼓励学生自己设计形式进行反思；③开展自评、教师评、小组评等形式评价，撰写报告；④利用总结语策略，让每个学生发表自己的结论。联系生活把结论运用到实际生活中去检验，解释问题或现象。2020/12/1837四、预测-观察-解释（POE）策略

预测-观察-解释策略（predict-observe-explain，缩写为POE）是在“观察渗透理论”哲学观念和建构主义、前概念、概念转变等教育理论基础上提出的一种新型演示策略。这种策略是在实验演示前，学生根据自己已有的知识先对实验现象进行预测，教师演示实验时，学生观察实验，然后学生对所观察的现象进行解释。有研究表明这种演示策略对学生对实验现象的预测和解释能力的提高具有很好的效果。

在POE策略中，预测、观察和解释的具体内容如下：在预测阶段，教师介绍实验内容，学生预测实验现象，学生在小组内讨论预测的现象，并在全班解释自己的观点。在演示阶段，教师演示实验，学生观察、记录实验现象，小组内讨论实验现象。在解释阶段，学生在全班解释实验现象、预测与实验的差别，并对学生的不同观点进行讨论，最后教师进行总结。2020/12/1838第四节实验研究及其教学实施