高中物理教学中创新实验的设计与实践

摘 要：在整个高中理科学习的过程中，高中物理是一门非常重要的学科，在学习的过程中占据着非常重要的地位。但由于时代的发展和教学方法的限制，当下高中物理教学的过程中，很多学校主要采用的还是传统的教学模式，既没有重视物理实验的重要性，也没有很好地重视物理实验创新性和设计性的重要性。从教学的结果来看，很多学生都在物理学习的过程中慢慢丧失了对物理学习的兴趣，最终使得物理学习的质量降低。因此，在高中物理学习的过程中，尤其要重视对物理实验的设计与实践，通过对实验全方位的设计来更好地提高学生物理学习的主动性，从而更好地提高物理教学的质量。

关键词：高中物理；物理教学；创新实验；实验设计；实践过程

一、 引言

从特点的分析来看，物理学是一门以实验为基础的自然科学，它的根本出发点不仅仅是为了培养学生根本的实验技能，更重要的是为了更好地培养学生的发散性思維，并通过实验更好地增强学生的创新能力和创造能力。而到了高中之后，物理学的学习重点和难点正慢慢凸显出来，传统的实验方法已经不能够很好地满足学生学习的需求，更重要的是要通过将实验中的某些设计方法从根本上得以改变，并更好地通过采用创造性的科学方法和思维的方法来提升学生的创造性思维，从而从根本上培养学生的科学精神。本文主要就高中物理教学中创新实验的设计和实践进行了具体的分析和介绍，希望能够给大家以参考性的意见和建议。

二、 目前高中物理教学中存在的缺陷

1. 无法充分展示学生的主体地位

当前物理教学的过程中，采用的都是传统课堂的教学模式，就算已经把学生引到了实验室中去，老师还是会侧重对实验的讲解，从而忽视了学生才是做实验过程中的主角。整个做实验的流程还是以老师先去示范，之后学生再去进行相对应的模仿为主，这样做根本没有办法很好地显示学生的主体地位。很多学生反应做了实验之后还是没有办法理解其中的原理，根本的原因就在这里。而且传统的高中物理实验方式根本没有办法培养学生独立创新思考的能力。

2. 没有办法很好地将教学中的价值体现出来

很多高中在进行物理实验的过程中采用的还是说教的模式。老师先在上面示范实验，然后再把所得的信息整理归纳出来。这样就没有办法很好地凸显实验设计给学生带来的重要性，最终这种先做实验然后再归纳整理的方法就会让学生觉得枯燥无味，久而久之也就对物理学习失去了兴趣。因此在高中物理教学中，创新实验的设计和实践才显得非常重要。

3. 验证实验和实践的匮乏

在高中物理实验新改革和创新的过程中，需要对一些所囊括的要素进行深入的探析，在这个过程中，学生经常容易进行独立的思考和设计，并最终加入到设计的整体过程中。但是，在实际操作的过程中，一些高中物理教学的过程严重缺乏创新和实践的因素，导致最终高中物理的教学质量没有办法被有效地提升。

三、 高中物理教学实验设计的主要原则

1. 趣味化的原则

提倡对高中物理教学创新实验的设计，需要更好地遵循趣味化的原则。因为高中物理的知识本身就非常的枯燥，教师必须通过设计一些妙趣横生的实验来更好地向学生展示一些实验的原理，并通过这样一个过程来更好地激发学生学习物理知识的热情和兴趣，这样学生在做实验的过程中也不会觉得物理是一门非常枯燥的学科。在对自然现象进行教学的过程中，传统的教学实验是用电感线圈和小灯泡来进行实验的演示，总体实验的效果并不会很好，而如果我们可以加入日光灯整流器或者是二节干电池的加入来进行触电实验的设计，让学生更加深刻地感受到自然现象的存在，而且通过这样趣味化实验的设计，学生就不会觉得物理实验是枯燥并且单调的，更多体现的是一种新奇和生动的特点。

2. 生活化的原则

从上面的静电除尘和摩擦力比较的实验中，我们可以懂得物理这门学科是一门应用性和生活性都非常强的学科。而物理知识渗透到生活中的例子也是非常多的，各种物理现象和物理变化时不时都会在我们的身边和工作中发生。因此在高中物理实验设计的过程中，我们一定要将学到的物理知识更好地与生活中的经验相结合，并选择与学生生活相近的素材，这样才能够更好地激发出学生本人的兴趣。例如，老师可以通过引入自行车轮胎上的一些花纹材料来更好地让大家明白摩擦力的原理。在生活中我们经常可以看到自行车的轮胎上有很多凹凸不平的花纹，很多学生乍一看会认为是为了让自行车变得美观而设计的，而实际上，花纹的运用就是为了让它的摩擦力进一步增大。

再比如，老师不用特意地进行物理实验，单从讲解我们人体行走时的一些原理时，就可以让学生更好地明白一些力学原理。其实行走过程中的每一个环节都包含着很多力学的原理。在走路或者跑步的过程中，我们人体其实会受到空气的阻力、自身的重力和地面对我们的脚部起到的支撑力等关系。里面涉及竖直向上的压力、水平方向的摩擦力和其他种类的力组成的合力，那其实这些就是根据生活中的例子来更好地进行高中物理教学中创新实验设计的有关过程。

3. 以培养学生的动手能力为原则

要对高中物理的概念进行全方位的理解，最重要的原则就是要全方位地培养学生的动手能力。例如在做“匀变速直线运动”这个分组实验的过程中，只有让学生自己懂得打点计时器的主要结构和工作原理，并让学生通过打出的点判断物体运动的状态，然后再让学生自己通过记录距离来更好地明白匀速直线运动的状态。而所谓的在物理教学中进行创新实验和设计实践指的就是让学生在做实验的过程中有一种做主人翁的感觉，从而能够全方位地进行物理实验。物理老师应该从传统的主导物理实验的角色转变成引导者，让学生能够通过一步步的实验而从中找到乐趣。

4. 科学性原则

在进行高中物理教学实验设计的过程中，科学性是最根本的要求。不管做什么实验，设计的方案和实验的过程都不应该出现错误，而且整个实验的过程要能够真实而客观地揭示其中的规律。如果实验的过程中一旦没有对相关实验的数据进行科学的处理，那么就会产生科学性的错误。用单摆测定重力加速度是高中物理中常做的一个实验。如果不慎在摆动的过程中形成圆锥运动的话，如果摆角过小，甚至小于5度的话，那么测出的重力加速度的值就会因此而不准确。所以在进行高中物理教学实验的创新过程中，尤其不能设计违背科学性的实验，不仅测出的数值不准确，而且也会让学生对于高中物理严谨的形象大打折扣。endprint

5. 社会性原则

不管在进行哪一种高中物理实验的过程中，也一定要遵循社会性的原则。在做实验的过程中尤其要重视合作学习，并在这个过程中不断地进行合作和交流。学生们不仅可以交流实验设计的知识方面的内容，而且还可以交流做实验的方法和做实验的思维模式。而且老师可以通过让学生合作做实验的方式让他们更好地学会互相合作，并在这个过程中区分出实验能力强和实验能力弱的学生。

6. 直观性原则

高中的物理实验就是通过实验的方式更好地让学生去理解物理实验的本质，因此在进行高中物理实验的过程中，直观性是一种非常重要的原则。磁感线在高中物理中是一个非常重要的概念。首先可以将铁屑均匀地撒在玻璃板上，然后再把它放置在磁铁上，之后再轻轻地敲击玻璃板，这样就可以观察到铁屑在空间中形成了有序的排列。但是仅仅这样，整个磁感线还只是在水平的方向上進行排列，看起来还不是很直观清晰。如果能够在实验之前事先准备好一张白纸，然后在白纸的一面涂上胶水，之后再利用白纸的胶水面将玻璃板上的铁屑紧紧地黏住，在之后就可以由水平展示磁力线转变为竖直展示磁力线。不管做任何物理实验，最重要的就是要使得实验的可见度大大地增加，从而让教学的效果得以增强，同学进行实验观察的时候也就可以更加地直观和清晰。

四、 高中物理教学中实验设计与实践的范例

1. 铁球单摆实验

在让学生明白重力的定义的基础上，老师应该改变传统的实验操作方法，更好地采用铁球单摆实验的方法来让学生明白重力的含义。具体实施的步骤如下：先用一个细线穿过球上面的小孔，再在细线的一端稍稍打一个比较大的结，制成一个单摆；用铁夹固定在铁架台的一段，然后注意把铁架台放在实验桌的一边，把单摆很好地固定仔铁夹上，之后再让摆球呈现自由下垂的态势；后面再采用刻度尺和游标卡尺来全方位地测量摆长，再用所设置的单摆拉开一个角度，之后再进行自由摆动的测试，当单摆完成一轮全振动的时间之后，再按单摆的运动轨迹进行测量。传统的实验方式只是通过这样反复地测量让学生更好地明白重力的含义。而为了使得实验能够更加地完善，可以改变单摆实验中的摆长，并通过反复的几次测量来更好地求出重力加速度，从而计算出重力加速度的平均值。其实通过这样一次单摆实验的改良设计，为的是让学生能够更好地理解所谓重力的概念。

2. 摩擦力比较实验

在很多高中物理实验设计的过程中，让学生更好地对物理学科产生浓厚的兴趣是非常重要的一个突破点。教师应该通过使实验器材得以丰富才能够让学生更好地进行实验，从而使得实验的效果能够更好。传统的实验过程是用光滑的木板、棉布、毛巾、刻度尺等做成斜坡的小车，然后再将小车放在斜坡上，下面铺上光滑的木板，然后让小车非常自然地滑下来，等到小车停止之后，再具体用刻度尺测出距离；之后再把小车放在同样斜度的斜坡上，下面铺上棉布和毛巾，等到小车自然滑下并停止之后再分别用刻度尺测出固定的距离。其实在这样的实验过程中，大家可以通过配置摄像器材或者是其他工具的方式，让其更好地记录下小车滑动的轨迹和图像，这样大家就能够在整体的过程中更加清楚地得出摩擦力越小，小车活动得越远这样一个结论。

3. 静电除尘实验

在讲到静电这个知识点的过程中，我们一定要懂得运用生活中的一些材料来更好地对整体实验的过程进行全方位的设计。我们可以利用静电起电机、易拉罐、蚊香等材料设计一个简单的实验。先把蚊香放入易拉罐中，然后再用打火机来点燃蚊香，当屡屡的青烟从易拉罐的内部向上冒出之后，它们会迅速接入高压，然后其烟气会迅速地消失。

4. 表面张力实验

在舞台演出的过程中，我们经常可以看到很多类型的肥皂泡四处飘散和追赶的场景，一群孩子在追赶肥皂泡的场景真是让人感觉分外高兴。这个场景就可以和高中物理实验中的表面张力实验联系在一起。先用细的金属丝围成一个环，然后再在上面系一圈略大于圆环的直径的细线，之后再将圆环放入肥皂水中，随即再把它拿出来。如果仔细观察会发现在金属环上已经形成了一层薄薄的肥皂膜，弯曲状的细线又把肥皂膜分成了两个部分，再用一个小刀轻轻地将细线一侧的肥皂膜划破，然后再让学生自己观察。最终学生可以观察到原本处于松弛状态的细线又重新紧绷了，而且已经慢慢向着肥皂膜的一侧弯曲。其实这个实验的内在原理就是表明物质分子之间存在引力，而且肥皂泡沫表面存在着张力。

5. 超重与失重现象

在高中物理的教学过程中，让学生更好地明白超重与失重的现象非常重要。可以先挑选一个平时大家使用的矿泉水瓶，在矿泉水瓶底部开一个小孔，然后用橡皮膜套住瓶口，取得一定量的有色水，慢慢地注入到瓶子内部。老师可以请一名学生上台进行实验地演示：先把瓶子提起来，然后就可以看到橡皮膜慢慢增加的情况，而如果以一个非常快的速度在增加的话，橡皮膜就会因此出现破裂的情况，橡皮膜破裂的时候就是水处于超重的状态。然后可以要求一名学生代表同样在瓶子里面注入半瓶水，然后我们可以看到扎在瓶口的橡皮膜最终形成了水球，如果此时再让瓶子从高空往下落的话，那么就可以看到水球不断消失，其实此时瓶子里面的水正处于没有压力的状态，而这就是我们所熟知的失重现象。

五、 结束语

综上所述，要想使得高中物理教学的效果变得更好，那么最根本的方法就是要把课本上的理论知识和实践操作的机会相互结合起来。只有充分重视高中物理教学中的创新实验的设计和实践，那么才能够有力通过改进实验的方法来更好地提高学生的理解能力和接受能力，并在实验的过程中有效地提升中学生的主体地位，最终起到提高学生物理学习的积极性和学习效果的目的。

参考文献：

[1]铁艳军.高中物理教学中创新实验的设计与实践[J].现代企业教育，2014（9）：25-29.

[2]田佳.高中物理教学创新实验的设计与实践研究[J].新课程学习，2015（3）：35-38.

[3]柯璋.高中物理教学中创新实验的设计与实践[J].中国校外教育，2015（4）：23-26.

作者简介：柯秋玲，福建省厦门市，福建省厦门市翔安第一中学。endprint