高中物理实验设计的要点 论文

高中物理实验设计的要点

摘要:实验是高中物理教学的重要组成部分，设计好物理实验需要把握很多要点。包括：要重视实验，因为其在物理学科学习质量评价中的地位很重要；教师自身要有扎实的专业知

识；要充分了解学生，搞清楚他们的学习基础，搞明白他们喜欢什么样的实验方式；实验设计时要尽可能创造条件，采取有效措施，使得学生能够亲自去体会，甚至亲自去设计，让学

生多种感官并用，以达到对知识的深刻理解；同时可借助多媒体技术辅助物理实验教学。关键词：学科基础、分层式教学、认知结构

引言：实验是高中物理教学的重要组成部分，设计好实验是相关教学成功的必要条件，但自主创新的好的实验设计并不容易获得，这需要把握好很多要点，本文就这一问题展开探

究，这些要点包括：一、要充分认识到实验的重要性

物理学是建立在实验基础上的学科,实验是其学科基础，可以说没有实验就没有物理学，在高考理综试卷中，物理实验题有18分，占物理总分的15%，这

充分说明了实验在物理学科学习质量评价中的重要地位。这些年，我们国家一直在推行素质教育，大力推行新课程改革，但目前仍然

有很多物理教师习惯于采用传统的教学方式，填鸭式的将知识灌输给学生，对实验的重要性认识不足，这不利于学生学习和理解物理。

而对于很多学生来说高中物理又是一门枯燥、复杂的学科,他们不愿意自主、积极地投入到课堂教学中来,这就需要教师不断地去优化课堂教学，重视高中物

理实验教学,从而引导学生自主地去动手操作,去发现问题、分析问题、解决问题,让其在实验过程中对所学的物理知识进行巩固、记忆。

二、要熟练掌握实验相关知识要设计好物理实验，教师要有扎实的专业知识才行，同时实验教学时教师还

要做好引导工作，要引导学生在实验过程中发现问题、探讨问题，并最终帮学生解决问题。这就要求教师拥有很高的理论素质和娴熟的教学能力。单就实验本身

来说，需要教师对实验的原理、测量方法、数据处理等知识烂熟于胸。包括：1.实验设计的基本方法：

1）控制变量法：（即实验牵涉到三个量以上时，需要控制一些量不变，以便去研究其

他量之间的关系。例如：探究“加速度、质量与力的关系”实验中，需要合理的控制

质量或力不变；探究“单摆的周期”实验中，要合理控制摆长或摆球质量不变。

（2）等效替代法：

用易测量的量替代难测量的量，这样可以简化实验过程，甚至将不可能测量的变为可能。

例如：“库仑定律”探究实验中，带电小球间的作用力不易直接测量，可用悬绳的偏角替代力去分析，化繁为简。

（3）理想法：

即忽略次要因素。例如：伏安法测电阻时，一般直接就忽略电流表、电压表的非理想性，不再去考虑仪表内外接造成的影响。

（4）微小量放大法：

有些实验量的值很微小，不易测量，甚至没法测量，我们可以采用特殊方法将其放大，便于测量。

例如：“物体形变观察”实验，在观察桌面受力后的微小形变时，可以用特殊处理的光路变化来放大处理。

（5）模拟法：

有些实验情景不易创设或根本无法创设时，可以用物理模型或数学模型来等效模拟，尽管两个情景的本质可能根本不同。

例如：“静电场等势线”实验，我们可以用电流场去模拟静电场。（6）物理量关系转化法

有的物理量没法直接测量，我们还可利用物理量之间的关系，间接的去测量。例如：速度、加速度、力等等。（具体方法见下表）

2.数据处理

（1）平均值法：

即将多组实验数据相加求和后除以次数。2）逐差法：

（有些实验如果用平均值法，会使得很多实验数据变为无效数据，这

时需要用到逐差法。例如：“用打点计时器测量加速度”实验，逐差法要精确许多。

（3）图像法：

图像法是高中物理实验基本方法之一，其最大的特点是简便、直观，我们可以利用图线的斜率、截距、所围面积等特殊信息，快速找出物理

量之间的关系。但作图时需要注意一些细节，包括：合理连接图线，尽量使所选点

合理分布在线的两侧，不必刻意连接所有数据点。还要尽可能使所作图线为直线，避免画弯曲线，因为曲线很难画准，

而且其数据也难于处理。例如：分析“理想气体方程”实验中p-v关系时，我们一般画p与v

倒数的关系图线，利用求倒数的方法使图线线性化，达到了“化曲为直”的目的。

三、充分地了解自己的学生，为其创建合适的实验过程兵书云：知己知彼方能百战百胜，鱼在水中，看不到也摸不着，那么想把它

钓上来，你就必须要了解它的生活习性才行。同理，老师想要想教好学生实验知识，也要充分了解学生，搞清楚他们的学习基础，搞明白他们喜欢什么样的实验

方式。这就要求教师在设计实验时，要充分考虑到学生的情感因素、考虑到各

种层次学生的基础因素、考虑到学生的兴趣因素，以此来调动学生的学习积极性。

实验过程要按循序浙进、由浅入深的分层式教学方式来进行，最终将学生培养成自主独立、习惯良好、综合能力强的“实验高手”。

例如：研究“失重现象”，设计实验时可以从学生们熟悉的事物入手，可以选择易拉罐或塑料瓶等，在靠近底部的地方钻个洞，堵住洞再装满水

备用。实验时，打开洞后水就会呈细柱状流出，然后将瓶罐举高后自由释放，这时学生们会观察到水不再流出，前后差别一目了然，这样直观的印象对

学生思维的冲击力是很大的，非常便于印证理论知识。四、尽可能的让学生亲自参与

皮亚杰认为，在人类的认知活动中，认知结构是通过主体、客体间的相互作用而逐步建构起来的，活动是主、客体之间的联系点。联系到实验教学，就是要

尽可能的多让学生亲自参与。研究表明，学习方式直接影响学习内容的巩固程度。据统计，学生一般对老

师讲解的知识只能记住15%左右，而对自己亲手操作过又描述过的知识则能记住90%，所以，建立实验设计时要尽可能创造条件，采取有效措施，使得学生能够

亲自去体会，甚至亲自去设计，让学生多种感官并用，以达到对知识的深刻理解。如果可以做到使每个学生都利用自制的实验器材去探索科学奥秘，而不受时

间、空间的限制，一定会使他们获得满足感、成就感，一定会让其在享受诸多实验快乐的同时获得知识，我想这才是我们教育的真正目的。

五、应用多媒体技术辅助实验有的物理实验受空间、时间、仪器等诸多因素制约，导致实验效果不理想，

甚至没法做，遇到这种情况，我们还可以利用多媒体技术来辅助实验。“多媒体技术”可以将文字、数字、声音、图形、图像、动画等各种媒体有机结合起来，具

有极强的可视性、模拟性，利用其进行实验教学有以下优点。1.实验过程直观形象

利用多媒体技术进行物理实验，可使实验过程更加直观形象，因为多媒体可以随意调节事物的远近、大小、时空、动静、快慢等，且可重复再现。

2.可以化抽象为具体

对一些实验室无法完成的实验现象，多媒体同样可以进行模拟甚至仿真。如天体的运动、核反应、微观粒子运动等实验，实验室根本没法做,我们可运用多

媒体技术进行仿真模拟，将这些学生未涉及过的过程，变为直接感知，变抽象为形象，非常有利于学生观察形成表象，使学生在短时间内获得认知。

3.实验环保且安全

多媒体实验最大的优点是实验环保且安全，因为其实验的设备仪器等都是虚拟的,既不耗资金,也没有任何污染,同时还可多次使用，更不存在危险性。

有鉴于此，我觉得凡是设备损耗大、器材昂贵、实验