基于新课程理念下的高中物理实验教学
物理学是以实验为基础的自然科学。物理实验是培养学生能力的一个重要方面，能使学生在知识、智能、技能等方面的综合素质得到很好的发展，尤其是在现在的新课程改革下，物理实验对科学研究起着极其重要的作用。新课程实施中，教师应授以物理实验的基本方法，更多地让学生去思考：“我要做什么？我会怎么做？我为什么这么做？我还能怎么做？”。另外，从近年全国高考物理实验题来看，试题注重考查能力和方法，体现新课标要求，试题源于教材又高于教材，具有基础性、典型性、开放性、拓展性、探究性和设计性等特点。因此，在新课程理念下，教学中如何提高学生的科学素养，在素质教育考试中提高实验的得分，成为我们所面临的棘手问题。
一、新课程理念下物理实验的转变
新课程方案将“态度与价值观、过程能力与方法、知识与技能”三方面整合起来，作为各学科课程目标的共同框架，体现了新课程的价值追求，即由以知识为本位转向以发展为本位。充分挖掘物理实验的教育功能，研究制订高中阶段各个物理实验具体的学习目标，使之成为实现知识、能力、态度有机整合的载体，并进一步形成高中物理实验学习的总体目标，为物理实验学习明确了方向。
1、“物理实验”提法的转变
高中物理新课程标准将“物理实验”的提法变为“物理实验与科学探究”,使物理实验有了更广泛的含义。它包含“提出问题,设计实验，收集、处理、分析数据，形成实验结论和进行表达交流等一系列过程。
2、物理实验教学的转变
物理实验，既要发挥教师的主导作用，又要突出学生的主体地位，充分调动学生的积极性和主动性，使学生积极主动的参与实验。课本让学生看，实验让学生做，思路让学生想，疑难让学生议，错误让学生析，并且多给学生提供独立设计实验的训练机会，最大限度地发挥学生的探索潜能，培养学生的实践能力和创造能力。在实验教学中，授以学生实验的基本方法，在学生已经掌握基本仪器的使用方法与物理规律、物理原理的基础上让学生自行设计实验方案，自行完成实验探究过程。
3、新课标所要求的实验数目增多
以往的《教学大纲》所要求的实验中，必做的有19个，选做的有3个，共22个。现在《课程标准》所要求的必做实验有39个，范例有33个，活动建议17个，必做和选做总共有89个，很明显，新课标对实验数目的要求比以前大纲的要求更多。 在必做实验的39项中，比较容易让学生动手做的大约有21项，在选做实验的50项中,比较容易让学生动手做的大约有13项，再加上像游标卡尺、螺旋测微器、多用电表这样常规测量仪器的使用等等，比较容易实现的学生分组实验大约有40项。这充分说明了高中物理新课程比以往更加注重物理实验的教学。
4、新课程对实验要求的呈现方式不同
课程标准与教学大纲相比，对实验要求的呈现方式上有所不同。对于必做、选做的演示和分组实验，在《教学大纲》中有明确的规定，而《课程标准》则是以不同的行为动词对实验给出了明确的要求。比如：用“测量、测定、操作、会、能、制作、设计”等行为动词表示对独立操作的不同层次要求。用“观察、实验、探究”等行为动词表示对实验经历的不同层次要求。
二、影响当前高中物理实验教学的主要问题
1、过分迷恋现代技术
随着科技的飞速发展，多媒体进入课堂，使得部分教师过分迷恋多媒体的模拟实验，使一些原本可以给学生演示或让学生动手做的实验却用多媒体来展示，让学生看看了事，不重视学生的实际操作。
2、程式化实验
学生根据教师讲解或教材中的实验目的、器材、步骤、注意事项，按照规定的步骤进行操作，进行简单的机械操作去获取所要求得到的实验数据或实验结果。
3、试题实验
教师编制的大量实验试题，让学生用笔“做实验”， 大量的物理规律和公式代替了新奇有趣的物理实验，挫伤了学生动手实践的积极性，使实验教学仍陷入“应试教育”的泥潭。
4、变学生实验为演示实验
高中阶段的物理教学任务较重，部分教师为节约时间，不注重学生的主体性，把学生实验由老师一人包办，形成“教师演，学生看”的单一模式。
近年来，高考物理实验发生了较大的改变，但仍然是白纸黑字的理论考，造成很多教师依然在有意无意地强化现成的规律与概念，强化解题技巧，甚至认为学生做不做实验不要紧，只要会动笔考实验就行。由此而引发了\"做实验不如讲实验\"，\"讲实验不如背实验\"的荒谬做法，实验的作用并没有在教学实践中得到加强。
三、提高物理实验教学的可行性措施
1、吃透教材，注重方法
1.1、紧抓教材的基本实验，探索实验原理
物理实验的“灵魂”是实验原理，要让学生知道这个实验为什么这样做，它的理论根据是什么，不这样做还能怎样做，那一种做法更好，更可行。这是培养学生实验设计能力的一个关键。 1.2、认识基本实验仪器的用途，正确选择和使用实验仪器
实验仪器是实验的工具，实验仪器的使用是实验的基础。高中物理中常见的实验仪器主要有以下十三种：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧称、温度计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等。对这些常见实验工具不仅要知道其用途，能正确熟练地使用，甚至要知道实验仪器的原理。
1.3、注重实验思想方法的渗透
在物理实验中常用的物理思想方法有等效法、累积法、控制变量法、留迹法、图像法等，在教学中应让学生逐步掌握这些常用的实验方法，这对学生准确把握和深刻领会实验是很有好处的。比如：在探究“碰撞中的动量守恒实验”中，现有条件是无法直接测量碰撞前、后两小球的瞬时速度。但是，可以利用平抛运动的规律，把难以测量的瞬时速度转换为容易测量的水平方向的位移。在验证动量守恒定律的实验中就用了等效法（用位移代替速度）、累积法（重复打了许多点）、留迹法（用复写纸留下小球落地后的点）等物理思维方法。
在实验中通过找各实验中的思维方法，并使这些思维方法深入学生的脑海中，做到举一反三，这样做可以大大提高学生的实验设计能力和和解决陌生物理实验题的能力。
2、充分发挥教材实验的作用
高考物理实验，不是简单的照抄教材上的实验，它源于教材而又高于教材。这就要求我们不能生搬硬套课本，要在弄懂课本的基础上大胆创新。
例如在人教版必修2《运动的合成》教学中，可把用来说明合运 动与分运动关系的教师演示实验，改成探究型实验，提出问题，让学 生用此器材设计实验探究结论，可深入挖掘它的功能。探究问题如下：
①、两个匀速直线运动的合运动是什么运动？
（实验：在红蜡块匀速上升的同时让玻璃管水平匀速运动，用描点法判断）
②、一个匀速直线运动与另一个匀加速直线运动的合运动是什么运动？
（实验：在红蜡块匀速上升的同时让玻璃管水平匀加速运动） ③、同向或反向的两个分运动是什么运动？
（实验：在红蜡块匀速上升的同时让玻璃管匀速向上或加速向上时，红蜡块一定直线运动） 教师对学生的结论和实验给予肯定之后，帮助学生规律整理结论。
3、演示实验中增加学生的参与
演示实验具有形象真实、生动有趣的特点，也是学生学习实验操作的重要途径。在课堂上为学生展现出丰富多采的物理现象和活生生的物理情景，能为学生形成物理概念、得出物理规律创造有利条件，利于学生接受。演示的形式不要仅仅是“教师演，学生看”，还应变为“教师导，学生演”，体现学生的学习主体性。比如，在进行《力的分解》的教学中，为了演示重力的两个分力，可准备一把塑料长尺，将长尺成倾斜放置，再将黑板擦或粉笔盒放在尺子上面，物体沿尺子下滑的同时，物体压紧斜面的力使的尺子弯曲，这样演示的效果非常明显。象这种比较简单的实验，可以让学生利用身边的物品来模拟物理过程，创设物理情景。
4、改“测量”、“验证”实验为设计型实验
在近年的高考物理实验中，设计型实验占有很大的比例，突出考查学生的分析能力、设计能力、迁移应用能力。设计性实验试题的背景多为新情景问题，其原理或方法源于教材。 实验设计的关键在于实验原理的设计，它是进行实验的依据和起点，它决定了应选用（或还需）哪些实验器材，应测量哪些物理量，如何编排实验步骤．而实验原理的设计又往往依赖于所提供的实验器材（条件）和实验要求，它们相辅相成，互为条件。因此，在教学中，把“测量”“验证”型的实验变为设计型的实验，对提高学生的设计能力大有帮助。比如可将“伏安法测电阻”实验改为如下的设计性实验：
下面是五种不同测量电阻实验的分套器材，请根据各套器材设计不同的实验，且比较哪种方法测得电阻值较准确，分析其原因。
共用器材：待测电阻R（10Ω0.5A），电源，电键，滑动变阻器，导线若干
（1）伏特表，安培表各一个，共用器材；
（2）伏特表两个，电阻箱一个，共用器材；
（3）安培表两个，电阻箱一个，共用器材；
（4）伏特表一个，电阻箱一个，共用器材；
（5）安培表一个，电阻箱一个，共用器材；
上述改进后的实验也有利于培养学生创造性思维，并有效地巩固和应用了测量定值电阻的方法（①伏安法；②欧姆表；③替代法；④串联分压、并联分流法；⑤半偏法等）。
5、实验工具取源于生活，实验过程体现生活中的科学
物理实验教学要符合学生的认知特点，贴近学生的生活。教师要根据教学内容，有意识地精选学生生活中的事物进行实验教学。例如，在《长度的测量》的实验中，给学生准备的实验器材是笔筒，让学生用游标卡尺来测量笔筒的内、外径和深度，把学生的日常用具变成了实验器材。这些实验使学生感到物理学就在身边，利用身边的物理现象进行教学，可以活跃课堂气氛，激发学生的学习兴趣。课堂上要选取生活中常见的实例和器材，把物理教学与学生的生活体验相联系，把物理问题与生活情境相结合起来，将难以理解的物理现象以及概念原理结合日常的生活体验进行讲解，使他们充分认识到物理既来源于生活同时又是解决生活问题的基本工具，培养学生＂见物思理＂的学习意识。例如在进行“自由落体运动”的教学时，可从生活实例出发用实验来探索“自由落体运动”的概念。
实验1：让粉笔头和一张展开的纸从同一高度，同时下落。
（现象：粉笔头先落地，得出“重物比轻物落得快”的结论。教师强调指出这个结论与某些生活经验相符，进一步控制质量相等进行探究。）
实验2：让相同质量的展开的纸和纸团从同一高度同时下落。
（现象：纸团先落地。否定实验1的结论，下落快慢与质量无关，张开的纸受到的阻力比纸团的大，下落快慢与阻力有关，继续进行探究）
实验3：让质量不同的粉笔头和小钢球从同一高度同时下落。
（现象：几乎同时落地。肯定实验2的结论）
实验4：抽去“钱羽管”中的空气，观察无空气阻力时物重不同的物体下落情况。
（现象：“钱币”和“羽毛”同时下落。结论：物体下落的快慢不是由物重决定的。） 这个实验现象和生活经验相违，此时学生的情绪反映强烈，思维活动被引到了高峰，教师引导学生对上述实验进行分析、比较和抽象，从而得出自由落体运动的概念。
6、合理运用多媒体,优化演示实验
教学中利用仪器、教具进行演示是一种最基本的手段,但宏观的、微观的、极快的、极慢的物理过程就很难做到或达不到效果。应用多媒体展示课堂实验无法演示的微观的、极快的、极慢的物理过程,可突破时间和空间的束缚,进行逼真的模拟,灵活地放大或缩小物理场景,将物理过程生动形象地展现于学生眼前,使学生认识加强,理解透彻。
7、注重实验教学的启发性和趣味性
实验教学是以科学、简洁、美妙的实验为主要手段的教学，实验有展示自然神奇色彩的魅力，这就为我们实验教学趣味性提供可行性依据。启发性与趣味性是紧密相连的，二者有机结合，就能吸引学生，这要求我们设计实验要内容典型、立意明确、仪器简便、操作简单、现象鲜明。例如：在“机械能守恒定律”教学时，设计“铁球碰鼻”的实验，将大铁球用绳子悬挂在教室天花板上，将铁球拉离平衡位置，让铁球刚好碰到鼻子，然后释放铁球，铁球摆过去，又摆回向学生“打”来时，会不会打到呢？结果是全班同学都虚惊一场，学生顺利“脱险”。这一实验把机械能守恒定律生动形象地展现在学生面前，使学生留下深刻的印象，同时也启发着学生去思考和探索客观世界。
8、实验教学要注重学生的自主实践
物理实验教学过程中要给学生足够的自主空间和时间，满足他们的实践需求。例如，在演示惯性现象的实验中，让学生演示从粉笔下抽出纸条，开始学生抽出纸条的速度比较慢，粉笔倒了。于是有的学生会提出拉纸条必须快速、水平的方案，于是实验成功了。学生只有主动地亲身参与实验教学，才能真正掌握实验技能和方法，才能学会主动交流与合作，才能激发他们的好奇心与求知欲。
