(物理班)高中物理实验教学设计课件.ppt

1、高中物理实验教学设计高中物理实验教学设计北京师范大学物理系北京师范大学物理系 李春密李春密L一、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。 物理实验的主要特点有二：一是可控性，二是可重复性。 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。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

2、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，掌握规律物理实验在物理教学中的作用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

3、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。1.1.近30年来我国物理实验教学研究的状况在近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

4、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、我国物理实验教学研究的现状二、我国物理实验教学研究的现状 第二阶段（19901999）：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

5、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

6、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、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

7、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。 自从科学教育进入学校以来，对实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

8、在实验上值吗？” 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。题目题目研究内容研究内容结论结论建议或对策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

9、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： 题目题目研究内容研究内容结论结论建议或对策建议或对策把实验作为科学方法：三十年的混乱 和 扭 曲（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

10、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 （ d o i n g science ）能实现科学教育的学习科学 （ l e a r n i n g 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”

11、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。题目题目研究内容研究内容结论结论建议或对策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

12、把实验目标告诉学生的同时，也应该把实验意图清晰地告诉他们。 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。题目题目研究内容研究内容结论结论建议或对策建议或对策科学教育中的实验教学：21世 纪 的 基 础（2004）对从1 9 8 2年到2 0 0 2年 2 0 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

13、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

14、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； 学生在实验活动时只操作仪器，而没有“操作”思维等等。对我们的启示：对我们的启示：（1）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。（2）在我

15、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。（3）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

16、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。 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

17、）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，还应培养他们的有效实验教学能力、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。四、实验研究的基本方法四、实验研究的基本方法（一）实验研究的一般方法 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

18、意事项。（二）计算机在中学物理实验教学中的应用 1.用计算机处理数据 2.计算机模拟物理实验 （1）课堂演示，强化学生的直观感觉 （2）建立物理模型 （3）展现宏观或微观世界 （4）显示实验的中间过程 （5）代替危险性较大的实验演示3.3.用计算机采集处理数据用计算机采集处理数据（1）工作原理传感器模拟量线性放大电路A/D转换器模拟通道数字量A/D转换器I/O通道待测物理量去计算机总线图1 采样原理图（2）断电自感的采样实例图2 断电自感实验电路图4图 3图5（3）通电自感现象实验的讨论 图1图2图3图4图5图6图7图8图10图9（4）用力传感器研究瞬时力的问题 实验一、测量最大静摩擦力和最大

19、静摩擦系数 实验二、冲量实验按实验操作主体：按实验操作主体：演示实验、学生实验演示实验、学生实验按授课时间、空间：按授课时间、空间：课内实验、课外实验课内实验、课外实验按实验教学组织形式：按实验教学组织形式：学生分组实验、边教边学生分组实验、边教边实验或边学边实验实验或边学边实验中学物理实验的分类：中学物理实验的分类：五、中学物理演示实验教学设计五、中学物理演示实验教学设计按实现的不同教学目的和作用： 以培养学生观察实验现象，认识物理概念和规律为目标侧重点的演示实验； 以培养学生科学探究能力为目标侧重点的探究性实验； 以培养学生实验操作能力和良好实验习惯为目标侧重点的验证性实验、测定性实验、练

20、习性实验； 以培养学生物理学习兴趣和创新能力为目标侧重点的设计性实验。中学物理演示实验教学设计中学物理演示实验教学设计 物理演示实验是为了展示物理现象，揭示物理过程的发生、发展，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，它是物理教学中最富有活力的部分。 简单生动的演示实验把抽象复杂的物理概念、规律生动直观地展示在学生面前，帮助学生在物理现象和物理知识之间建立必然的联系，培养学生的实验观察能力，物理思维能力和对物理思想方法的认识及创新意识，激发学生学习物理的兴趣，启迪学生的思维，对增强学生分析和解决问题的能力，对课堂教学有极好的辅助作用。 演示实验的教学效果一方面取决于实验能

21、否顺利演示，能否出现预期的物理现象和过程；另一方面取决于教师自身的实验技能和教学基本功以及教师对演示实验教学所采取的教学策略和对教学过程的设计。 比如，在物理课堂演示实验教学过程中，演示实验如何辅助于物理概念和物理规律的教学？安排在教学的哪个环节？以何种形式促进学生的概念转变和对规律的认识等等，都需要在教学设计的过程中进行深入的分析和研究。中学物理演示实验教学设计的基本过程中学物理演示实验教学设计的基本过程 确定演示实验主题确定演示实验主题1 明确演示实验教学目标明确演示实验教学目标2选择实验内容和设计实验方案选择实验内容和设计实验方案3设计演示实验教学策略设计演示实验教学策略4设计完善演示实

22、验本身设计完善演示实验本身5演示实验教学效果与反馈演示实验教学效果与反馈6 根据物理课程标准，教材内容安排和具体教学内容分析，确定演示实验主题。 确定演示实验主题确定演示实验主题1 思考：针对思考：针对“通电导线在磁场中受到力的作用通电导线在磁场中受到力的作用”的教学内容，的教学内容，需不需要安排演示实验？安排什么演示实验？需不需要安排演示实验？安排什么演示实验？ 你认为确定演示实验主题的依据是什么？你认为确定演示实验主题的依据是什么？ 课标解读： 普通高中物理课程标准（实验）（普通高中物理课程标准（实验）（20032003年）选修年）选修3 3系列系列 3-13-1模模块块（三）磁场的内容标

23、准要求：三）磁场的内容标准要求：（4 4）通过实验，认识安培力。会判）通过实验，认识安培力。会判断安培力的方向。会计算匀强磁场中安培力的大小。断安培力的方向。会计算匀强磁场中安培力的大小。 解读：解读：要求“通过实验，认识安培力”，对具体的实验形式没有要求，而定量测量安培力是高中物理教学中的难点，对于刚接触磁场内容的学生来说，进行独立的定量实验是比较难以实现的，所以建议这里安排演示实验显示磁场对电流的作用。通过观察演示实验掌握判断安培力方向的方法，重在让学生体会怎样用简单的方法来表示几个相关物理量间的关系。在演示实验的基础上，推导安培力的公式，理解公式中各物理量的物理意义，并能计算安培力。教材

24、内容安排 针对安培力的大小安排有“磁场中的通电导线”实验； 针对安培力的方向安排有“平行通电直导线之间的相互作用”的实验； 课后的“做一做”栏目安排一个趣味实验旋转的液体。 在人教版高中物理在人教版高中物理教材选修教材选修3 3系列系列3-13-1模模块中，设置了块中，设置了“第三第三章章 磁场磁场第四节第四节 通电导线在磁场中受通电导线在磁场中受到的力到的力”一节一节 安培力的方向和大小是本节重点，弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系是本节难点。三者都是比较抽象的概念，可以借助演示实验使学生分析磁场、电流和安培力三者方向间的关系，总结归纳安培力的大小，使直观形象和物理规律有效的结合

25、起来，加强重点知识的教学。 由此可以确定针对该教学内容的演示实验主题是：实验演示影实验演示影响安培力的大小的因素；响安培力的大小的因素；实验演示实验演示决定决定安培力的方向安培力的方向的因素的因素；实实验演示安培力的具体应用。验演示安培力的具体应用。教学内容分析 例如：北师大二附中彭梦华老师在讲授例如：北师大二附中彭梦华老师在讲授“通电导通电导线在磁场中受到力的作用线在磁场中受到力的作用”时安排了如下实验：时安排了如下实验：系列演示实验内容演示实验演示实验1 1：影响安培力大小的因素：影响安培力大小的因素演示实验演示实验2 2：影响安培力方向的因素实验一：影响安培力方向的因素实验一演示实验演示

26、实验3 3：影响安培力方向的因素实验二：影响安培力方向的因素实验二演示实验演示实验4 4：安培力方向、电流方向和磁感应强度方向：安培力方向、电流方向和磁感应强度方向之间的关系之间的关系演示实验演示实验5 5：通电平行直导线间的相互作用：通电平行直导线间的相互作用演示实验演示实验6 6：自制教具模拟线圈在磁场中的受力和运动：自制教具模拟线圈在磁场中的受力和运动演示实验演示实验7 7：旋转的液体：旋转的液体 明确演示实验的教学目标明确演示实验的教学目标2为什么进行演示实验？为什么进行演示实验？要实现什么教学目的和作用？要实现什么教学目的和作用？ 依据教学内容和三维教学目标，明确演示实验要实依据教学

27、内容和三维教学目标，明确演示实验要实现的教学目的。现的教学目的。中学物理演示实验教学目的（1 1）创设情境、激发学生的学习兴趣创设情境、激发学生的学习兴趣（2 2）提供必要的感性素材，帮助学生建立概念和认识规律）提供必要的感性素材，帮助学生建立概念和认识规律（3 3）展现逻辑层次，发展学生实验思维能力）展现逻辑层次，发展学生实验思维能力（4 4）应用已知物理知识，加深理解）应用已知物理知识，加深理解选择实验内容和设计实验方案选择实验内容和设计实验方案3 选择实验内容、设计实验方案需根据： （1）所选演示实验目的、内容；）所选演示实验目的、内容； （2）演示实验教学的基本要求；）演示实验教学的基

28、本要求； （3）学校实验资源情况；）学校实验资源情况； （4）学生的情况；）学生的情况； （5）实验时间和教学所允许的时间；）实验时间和教学所允许的时间； （6）演示实验之间的协调衔接关系。演示实验之间的协调衔接关系。（1）依据演示实验教学目的选择具体实验内容）依据演示实验教学目的选择具体实验内容 例如：例如：“通电导线在磁场中受到力的作用”彭梦华老师课堂教学实录中安排的系列实验： 演示演示1 1：实验演示通电导线在磁场当中受到力的作用，此力安培力的大小受磁场强弱、电流大小和导线有效长度影响 演示演示2 2：实验演示安培力存在，且其方向受电流方向和磁场方向影响； 演示演示3 3：电流方向改变或

29、者磁场方向改变都能使线圈所受安培力方向发生改变 演示演示4 4：实验演示安培力的方向和电流方向、磁感应强度的方向三者之间是相互垂直的，并且满足左手定则； 演示演示5 5：实验演示平行直导线通电后的相互作用情况，分析解释左手定则； 演示演示6 6：自制教具模拟线圈在磁场中的受力和运动情况；演示演示7：旋转的液体目的性目的性 发现规律、理解规律，从而掌握规律直观性直观性 现象明晰易见，装置简单明了中学物理演示实验教学的基本要求中学物理演示实验教学的基本要求科学性科学性 从实验的设计、操作到分析都必须坚持实事求是稳定性稳定性 实验装置要牢靠稳固，要有很好的现象重复性启发性启发性 启发学生思考和探究指

30、导性指导性指导学生进行观察和思考 根据演示实验教学目标和实验方案，选择适当的教学策略和教学结构模式，并对整个教学思路进行总体设计，确定大致的教学环节和程序。设计演示实验教学策略设计演示实验教学策略4（1 1）演示演示观察观察解释解释归纳归纳的演示实验教学策略的演示实验教学策略（2 2）演绎演绎演示演示观察观察检验检验的演示实验教学策略的演示实验教学策略（3 3）预测预测观察观察解释解释检验检验的演示实验教学策略的演示实验教学策略中学物理演示实验教学基本策略中学物理演示实验教学基本策略提出问题创设情境实验事实现象观察分析归纳科学抽象得出结论巩固应用（1 1）演示演示观察观察解释解释归纳归纳的演示

31、实验教学策略的演示实验教学策略 包括针对教学情境或问题，进行实验演示，实验现象的观察解释，实验分析归纳结论的基本过程。常规下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归纳。操作规范操作规范 演示成功演示成功 现象清楚现象清楚 有效引导有效引导 缜密讲解缜密讲解演示演示观察观察解释解释归纳归纳的演示实验教学策略的演示实验教学策略应用注意事项：应用注意事项：（2 2）演绎演绎演示演示观察观察检验检验的演示实验教学策略的演示实验教学策略提出问题演绎推理实验检验应用巩固 首先针对问题，进行理论的演绎推理，再进行实验演示，实验现象的观察，对演绎推理的实验进行检验以判断推理正确与否的基本

32、过程。常规下演示实验教学是师生共同演绎推理，教师演示实验，学生观察实验，师生共同进行实验检验和判断。提出假设进行预测实验事实现象观察分析归纳科学抽象实验检验得出结论（3 3）预测预测观察观察解释解释检验检验的演示实验教学策略的演示实验教学策略 在实验演示前，针对教学问题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分析抽象和解释，判断能否检验最初的预测。 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

33、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。(1)把握学生的前概念把握学生的前概念 在预测阶段，应使学生充分暴露前概念，教师准确地判断出各种前概念的实质、产生的原因及其合理性和局限性，为课前实验的设计和课堂上学生认知冲突、概念转变提供依据。(2)设计系统化、生态化的实验设计系统化、生态化的实验 为了把学生的前概念充分暴露出来，实验的设计应具有针对性。预测预测观察观察解释解释检验检验的演示实验教学策略的演示实验教学策略应用注意事项：应用注意事项：设计完善演示实验本身设计完善演示实验本身5 在演示之前，一定要让学生明确为什么要做这个实验，以及打算怎样进行；

34、出示的仪器应当有所交待。在演示实验中，应设法创造条件，突出观察对象，排除次要因素的干扰。利用演示实验培养学生正确的观察思路，全面客观的反映观察到的事物属性。要透过表面现象抓住事物的本质，利用对比的方式进行观察使思维向纵深方向发展。例如：“通电导线在磁场当中受到力的作用” 从实验要求和教学要求来看，实验方案模型中应包含两个内容(1)磁场；(2)可以通电的，且可运动的导体。 实验主要要观察的是导体的“动”。如何使导体“易动”且“动得明显”，是实验设计中首先要考虑的问题。一般的教学过程都采用如图所示的实验装置，这个装置采用的方法是让通电导线在磁场的作用下，沿水平方向滚动。 除了“滚动”的方法外，还有

35、哪些“易动”且“动得明显”的方法呢？（1）摆动。摆动。用悬挂式水平直导线实验装置大致如图A所示。（2）转动。转动。用竖直的直导线实验装置大致如图B所示。（3）竖直平面内的运动。竖直平面内的运动。装置大致如图C、D所示。图A图B图C图D 假设确定了在水平面上演示通电导体在磁场中运动的方案。这个方案需要的主要仪器和材料是： （1 1）磁体；）磁体； （2 2）运动导体和导轨；）运动导体和导轨； （3 3）电源。）电源。 （1）磁体）磁体 磁体是使通电导体受力且直接影响受力大小的重要因素之一。装置对磁体的要求不仅要提供磁场的磁场要强，而且磁场的区域要大一些。对此，可以把若干块蹄型磁铁并起来，组成一块

36、大的磁体（如图A）或给蹄型磁铁加上一些小的强磁铁来加强它的磁性（如图B）。图A图B（2）运动导体和导轨）运动导体和导轨 通电导体在水平方向滚动，根据导体和导轨形状的不同，可以有多种组合方式。如：a.导体为圆柱体，导轨为两根金属棒；b.导体为圆管，导轨为两根金属棒；c.导体像车轮、车轴形状，导轨为两块金属平板，如图所示。图 圆柱圆柱or圆管圆管假定圆柱和圆管长度相同，圆柱的质量为m1、半径为r1，圆管的质量为m2、外半径为r2、内半径为r3。 假定导体与导轨之间的静摩擦力足够大，使得导体在导轨上只滚不滑。导体能否运动取决于两个因素：一是运动导体受到的对于瞬时转动轴的力矩的大小，二是运动导体对于瞬

37、时转动轴的转动惯量I的大小。 运动导体是否动得明显，主要决定于运动导体质心加速度的大小。通过计算这些量不难发现导体为圆管的方式优于导体为圆柱的方式。车轮型方式技术要求比较高。如两车轮要圆、大小一致、圆心同轴、两轮平行；导轨金属板表面必须平整、安装牢固等等。 在这三种组合方式中，哪一种比较好呢？下面来分析这个问在这三种组合方式中，哪一种比较好呢？下面来分析这个问题。题。器材选择：器材选择： 对圆管的要求是：一方面质量要小，要质量小就需使管壁薄一些、管子细一些（受磁体空间限制）；另一方面作为课堂演示实验，运动导体不能太小，特别是截面不能太小，管子要粗一些。 综合来看：管壁要薄一些，管子粗细要适当，

38、要让学生看综合来看：管壁要薄一些，管子粗细要适当，要让学生看得清楚。还有一个需要考虑的问题是管子的材料。显然铝管得清楚。还有一个需要考虑的问题是管子的材料。显然铝管比铜管好。比铜管好。科学探究的目的 物理课程标准：科学探究是学生积极主动地获取物理知识，认识和解决物理问题的重要实践活动，其目的是让学生通过亲身经历和体验与科学工作者进行科学探究时的相似过程，学习物理知识与技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神，理解科学的本质，挖掘智力潜能，培养科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。六、中学物理探究性实验教学设计六、中学物理探究性实验教学设计关于中学

39、物理探究性实验关于中学物理探究性实验 中学物理阶段的探究性实验是指在结果未知的情境下，由教师引导，学生围绕某个问题通过实验设计、实验操作、分析综合、得出结论并对结果进行交流的一种实验形式。 探究性实验不仅让学生得到结果，更着力于让学生主动去发现问题，探求和解决问题，掌握知识的形成过程。探究性实验和验证性实验的区别 探究性实验探究性实验验证性实验验证性实验实验时间实验时间物理概念、规律建立之前物理概念、规律建立之后实验地点实验地点课内（教室、实验室）、课外课内（教室、实验室）实验内容实验内容来自教材内容或实际问题来自教材内容实验目的实验目的探究未知概念、规律，建立认知验证已知概念、规律，加深理解

40、实验过程实验过程自主或师生共同设计实验方案、步骤按部就班，实施已有实验步骤实验总结实验总结论证、评估实验结果，得出探究结论，实验报告形式灵活完成围绕实验报告要求的各项内容，实验报告形式单一探究性实验教学设计原则（1）趣味性和探究性兼顾的原则（2）能力发展和知识掌握兼顾的原则（3）开放性和适度性并存的原则（4）学生自主和教师指导相结合的原则（一）探究性实验主题和内容的选择1.依据课程标准和教材要求确定探究实验主题和内容依据课程标准和教材要求确定探究实验主题和内容第一类：第一类：课标表述为“通过实验，探究”是一类基本的探究性实验。例如： 通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。 通过实验探

41、究导线电阻及其影响因素，知道电阻定律。 通过实验，探究单摆的周期与摆长的关系。 第二类第二类：课标表述为“通过实验知道”“通过实验认识 ” “ 通 过 实 验 了 解 ” “ 通 过 实 验 理解”“经历实验过程，了解”等。 例如： 通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，能用动摩擦因数计算摩擦力。 通过实验了解物体的弹性。 通过实验理解光的折射定律。 通过实验知道常见传感器的工作原理。 此类实验，可以设计成探究性实验，也可以设计成演示实验。第三类：第三类：不适合被设计成探究性实验主要是仪器使用、操作训练等类型的实验。例如： 初步了解多用电表的原理。 用电磁打点计时器测速度。 以多用电表为测量工具

42、，判断二极管的正负极，判断大容量电容器是否断路或者漏电。人教版高中物理课程标准教材：学生分组实验人教版高中物理课程标准教材：学生分组实验1818个个用打点计时器测速度用打点计时器测速度探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律用打点计时器研究自由落体运动用打点计时器研究自由落体运动探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系探究求合力的方法探究求合力的方法单摆的振幅、质量、摆长对周期各有什么影响单摆的振幅、质量、摆长对周期各有什么影响利用打点计时器观察两小车的碰撞利用打点计时器观察两小车的碰撞研究平抛运动研究平抛运动探究功与速度变化的关系探究功与速度变化的关系验证机械能守

43、恒定律验证机械能守恒定律测绘小灯泡的伏安特性曲线测绘小灯泡的伏安特性曲线探究导体电阻及其影响因素的定量关系探究导体电阻及其影响因素的定量关系探究导体电阻与材料的关系探究导体电阻与材料的关系练习使用多用电表练习使用多用电表测定电池的电动势和内阻测定电池的电动势和内阻探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系探究气体等温变化的规律探究气体等温变化的规律测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率2.变验证性实验为探究性实验变验证性实验为探究性实验例如：例如： “验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”可以改变为：可以改变为： “探究物体运动过程中动能和势能的关系探究物体运动过程中动

44、能和势能的关系” 或者或者 “探究自由落体运动过程中机械能变化的规律探究自由落体运动过程中机械能变化的规律” （二）探究性实验教学目标的设计 中学物理探究性实验教学目标包括：知识与技能，过程与方法，情感、态度与价值观。 重点在“过程与方法”上。通过探究实验活动，让学生经历科学探究的过程，体验科学探究的艰辛，了解科学探究的程序、掌握科学探究的方法，培养科学探究的能力。基本特征基本特征探究的不同水平探究的不同水平1.问题问题直接来自教师、直接来自教师、学习材料或其学习材料或其他途径的问题他途径的问题来自教师、学习材来自教师、学习材料或其他途径，但料或其他途径，但问题不那么直接，问题不那么直接，需要

45、有所改变需要有所改变学习者从所提供学习者从所提供的问题中选择，的问题中选择，据此提出新的问据此提出新的问题题学习者自己提出学习者自己提出一个问题一个问题学习者从若干学习者从若干问题中归纳出问题中归纳出的具有科学研的具有科学研究价值的问题究价值的问题2.事实事实直接给出数据直接给出数据和分析方法和分析方法直接给出数据，由直接给出数据，由学习者进行分析学习者进行分析在他人的指导下在他人的指导下收集某些数据收集某些数据自己确定什么可自己确定什么可作为证据，并进作为证据，并进行收集行收集根据问题来收根据问题来收集有关的事实集有关的事实证据证据3.解释解释证据可直接得证据可直接得出相关结论出相关结论已知

46、证据分析归纳已知证据分析归纳的可能途径的可能途径在得到指导的情在得到指导的情况下，收集证据况下，收集证据形成解释形成解释学习者总结事实学习者总结事实证据之后做出解证据之后做出解释释学习者从收集学习者从收集到的证据中提到的证据中提出质疑及解释出质疑及解释4.评价评价给出可能的联系给出可能的联系学习者被引导到学习者被引导到科学知识的领域科学知识的领域和来源和来源学习者独立地考学习者独立地考察其他事实来源，察其他事实来源，建立事实与已有建立事实与已有解释的联系解释的联系学习者将解释学习者将解释联系到科学知联系到科学知识上识上5.发表发表给出表达的步给出表达的步骤和程序骤和程序在阐述自己的解释在阐述自

47、己的解释过程中，得到广泛过程中，得到广泛的指导的指导在阐述自己的解在阐述自己的解释释 的过程中，得的过程中，得到他人的指导到他人的指导学习者用合理的、学习者用合理的、合乎逻辑的论据，合乎逻辑的论据，表达自己的解释表达自己的解释学习者阐述自学习者阐述自己的解释，并己的解释，并为之辩护为之辩护少少 学习者自主探究的程度学习者自主探究的程度 多多多多 教师和学习材料指导的程度教师和学习材料指导的程度 少少 （三）探究性实验探究水平和侧重点的确定探究的侧重点探究的侧重点 科学探究的七个要素不可能在一次探究实验活动中全部涉及，相应的基本探究能力的培养也就不可能在一次或几次探究实验活动中全部达成。 一次探

48、究性实验活动内容适合于涉及哪些探究要素，能够培养学生的哪些探究能力，怎样去达成探究目标等问题，可以通过分析具体的探究实验内容和学情来明确。（四）探究性实验教学模式的选择1.学生自主探究为主 学生围绕物理问题展开探究实验活动第一，学生小组讨论制定计划、设计实验方案；第二，进行小组实验探究过程，获取可以帮助解释所探究物理问题的证据；第三，从获得实验数据中提炼出证据和结论，对此物理问题做出解释； 第四，学生通过比较其他可能的解释，特别是那些体现出对此物理问题作出了科学性理解的解释来评价他们自己的解释； 最后，学生交流和修正小组所提出的解释。发现问题提出问题、猜想假设设计实验方案进行实验收集证据总结与

49、反思创设情境提示建议、提供必要资料巡回指导分析、评价学生学生教师教师学生自主探究为主的简要流程学生自主探究为主的简要流程学生自主探究为主的操作注意事项：v成功实施的关键是教师课前对学生的了解：学生的知识与能力能否达到自己设计、操作、验证的水平?是否能够自主进行探究？v教师在巡回指导的过程中干什么？哪些实验中的错误让学生自己去发现？哪些错误必须指出来？发现各组不同的实验思路，以便在交流环节有所选择。2.教师指导学生探究为主 教师指导探究性实验教学模式将探究教学和传统教学的优势进行整合，它可以很好地用于建立某些特定的概念和规律。第一，教师创设问题情境，启发学生思考、发现问题；第二，师生共同探讨提出

50、问题，引导学生猜想假设；第三，师生共同讨论设计实验方案，或者教师提供实验探究方案； 第四，学生进行分组实验，收集证据。实验过程中教师巡回指导，解决学生遇到的问题； 最后，学生将实验探究结果进行分享交流，教师总结。总结陈述、交流反思总结陈述、交流反思教师总结教师总结小组汇报小组汇报小组实验、收集证据小组实验、收集证据巡回指导、解决问题巡回指导、解决问题合作进行实验探究，收集数据合作进行实验探究，收集数据设计实验方案设计实验方案给予提示或实验方案给予提示或实验方案教师指导下设计实验方案教师指导下设计实验方案提出问题、猜想假设提出问题、猜想假设师生讨论提出问题师生讨论提出问题在引导下进行猜想假设在引