运用多元化理论提高物理实验教学的有效性
运用多元化理论提高物理实验教学的有效性 实验在高中物理教学中有着举足轻重的地位，实验教 学也是物理教学的重要组成部分。《普通高中物理课程标准 （实验）》[1]明确给出了物理实验教学的目标：使学生较 为深入地学习物理实验的有关理论、方法和技能；进一步提 高学生的实验素养，激发学生实验探究的兴趣；
增强学生的 创新意识；
培养学生实事求是、严谨认真的科学态度；
养成 交流与合作的良好习惯；
发展学生的实践能力。
然而在现实中，实验教学往往流于形式，甚至被忽视。
“黑板上讲实验，学案上练题目”成为一些教师上实验课的 常态，这样做既不利于知识技能的传授，也不利于学生实验 能力的提高。
为了解决上述问题，充分调动一线物理教师的积极性， 笔者借鉴多元化理论，并把其精髓移植到高中物理实验教学 中来，力争通过多元化的实验设计思想、实验开发方式来丰 富物理实验教学的形式，充实物理实验教学的内容，提高物 理实验教学的有效性。
一、实验取材的多元化 1.人教版高中《物理（选修3-1）》第二章《恒定电流》 第10节《测电池的电动势和内阻》 在导入新课时，教师演示用多个小番茄并联制成的水果 电池让小LED灯发光的实验，如图1、2所示。学生通过观察， 思考现象背后可能的原因，课堂里会有一些小声地商量等。这时教师不要阻止学生思维的延续，而要趁热打铁，用一组 问题来引导学生思考产生这些现象的原因。由于学生已有一 些知识的储备（初中已接触过水果电池），所以有能力从理 论上给出回答。教师在引导后给出发光的原因，原来水果和 蔬菜（如苹果、马铃薯、小番茄、橙子等）中含有丰富的水 果酸，是一种很好的电解质，将不同的金属材料做成电极插 入水果中，用导线将电极与用电器相连，就会有电流通过。
2.分析与反思 实验取材的多元化指器材可取自于实验室传统的成品 仪器、教师自制的低成本实验仪器、生产生活中的物理实验 资源等。利用日常器具做实验，不但具有简便、直观等优点， 而且有利于学生动手，发展学生的实验技能，培养学生的创 新意识。在进行“测定电池的电动势和内阻”的教学时，许 多教师都会习惯性地选择干电池。这是因为干电池比较稳定， 实验操作也较简单方便。实际上水果电池取材方便、贴近生 活、变化丰富，所以更能激起学生探究的热情。笔者借助于 多元化理论，引导学生对水果电池进行了深入研究，收到了 很好的教学效果。
二、实验手段的多元化 1.人教版高中《物理（选修3-2）》第五章《交变电流》 第3节《电感电容对交变电流的影响》在教授本节内容时，笔者首先利用自制的教具板进行演 示实验。本自制教具板把不同规格的电感和电容元件接入同 一个电路，利用单刀多掷开关切换，用小灯泡的亮暗变化说 明电感、电容对交流电的确存在作用，如图3所示。在探究 “电感电容对交流电的影响与哪些因素有关”时，笔者提供 不同规格的电感器、电容器和其他实验器材，让学生设计电 路，并进行分组实验，小组合作开展探究。在学生得出定性 结论后，笔者借助数字化实验（又称DIS实验）系统，对影 响因素进行了定量分析（如图4所示），从而得出了感抗、 容抗的公式。
2.分析与反思 实验手段的多元化指教师演示实验和学生探究实验并 重，传统实验手段和现代技术手段交互使用。通过阅读教材 不难发现，本节内容较为抽象且远离学生的生活经验，学生 对知识的建构存在一定困难。这时，就需要我们教师为学生 搭建台阶，降低难度，帮助其完成建构。
笔者在进行教学时，加入了演示实验、学生分组实验、 数字化实验等环节，把抽象的物理知识变成形象的物理现象， 把枯燥的电学理论变为有趣的电学实验，从而为学生进一步 学习铺设台阶。通过多元化的实验手段，既可以激发学生的 学习热情，让学生主动参与、积极思考，又能锻炼学生的观察能力和归纳能力，让学生自己发现问题，得出结论，更重 要的是让学生亲历科学家的活动，在探究过程中逐步建构起 知识的“大厦”。
三、实验呈现方式的多元化 1.人教版高中《物理（选修3-2）》第六章《传感器》 第2节《传感器的应用》 笔者教授本节内容时，在参考教科书中实物图、原理图、 结构图、电路图的基础上，利用生产生活中可以找到的设备 和装置进行实验，如应变片、双金属片、感温铁氧体（如图 5所示）、光敏电阻等。在讲解一些灵敏元件时借助课件、 动画等多媒体手段全方位、立体化展示其工作原理，使知识 能生动形象地展示在学生面前。笔者还把一些无法进行学生 分组实验、时间较长且操作较复杂的实验录制成微视频，在 上课时呈现给学生，让学生通过观看视频来学习传感器的相 关实验，从而更加深刻地体会科技的魅力。
2.分析与反思 实验呈现方式的多元化指以课件、动画、微视频等形式 对物理实验进行呈现，并借助网络进行资源共享。本节内容 通过分析电子秤、电熨斗、电饭锅、火灾报警器这四个常见 电器的工作原理，让学生充分认识传感器的作用。许多学生 由于缺乏生活经验，对这部分内容很不熟悉。这时就需要教 师加以引导，努力让学生体验传感器与现代生活和科技的密切关系。由于所涉及的元件较多，所以实验的呈现方式也各 不相同。多元化的实验呈现方式，不但可以让枯燥的知识变 得生动形象，而且能激发学生学习的积极性和主动性，学习 效果也会更好。随着教育的不断变革，以微视频为载体的微 课将逐步成为高中物理教学的重要组成部分。作为一线教师， 假如平时能把一些繁、难的实验录制成微视频并进行网上共 享，必将丰富物理教学资源，推动实验教学的发展。
四、实验主体的多元化 1.校本课程、校园科技节 由于国家课程强调统一性和普适性，加上高中阶段文理 分科的现实情况，平时的授课难以考虑到学生个体之间的差 异，难以适合不同学生的需要。这时，就需要依靠开发校本 课程来满足不同学生的需求。笔者针对物理基础好、动手能 力强的学生开发了一门校本课程——“高中物理微型实验”。
微型物理实验具有体积小、省时间、效果好、易操作、较安 全、动手操作机会多、趣味性高、材料易得等特点，更适合 学生自主探究和进行开放性实验设计、创造。例如，向学生 提出“给你一个圆柱、大头针、刻度尺，测出一张纸的厚度” 的课题，然后引导学生进行分析讨论，设计实验方案，最后 得出计算表达式。这样通过学生自己的探讨和研究，消除了 学生认为用毫米刻度尺测量一张纸的厚度，必须取一百张纸 的固定思维模式。
我校科技节上专门开设了水火箭比赛。学生们依据反冲原理，利用生活中的常见物品制作水火箭。比赛时，将水火 箭灌入一定数量的水，利用打气筒充入空气到达一定的压力 后便能发射。学生们小组合作，奇思妙想，反复试验，制作 出形态多样的水火箭，在展示时取得了理想的效果。
2.分析与反思 实验主体的多元化指教师、学生、研究性学习小组、科 技社团等都可以作为实验的主体，借助物理实验室资源进行 相关的物理实验。
高中物理实验校本课程的开发充分考虑到学生才是实 验的主体，在课程内容的设置上体现了自主选择性，让学生 自由选择感兴趣的课题进行实验探究。由于校本课程的时间 灵活，地点就在本校开放实验室，所以能有效地调动学生学 习的主动性和积极性，更好地发展自己的兴趣和特长。实验 课程的实施也有助于增强学生的实验能力，激发学生科学探 索的兴趣，提高学生的科学素养，使学生能够运用所学物理 知识和科学探究方法解决实际问题。同时，还可以使学生养 成敢于质疑、勇于创新的科学品质。
校园科技节活动则鼓励研究性学习小组、科技小社团等 实验主体在业余时间有目的、有计划、有组织地合作完成想 做的实验，教师现场进行指导的研究活动。这种做中学的学 习方式既可以培养学生独立思考的习惯，又能锻炼学生的动 手能力，更重要的是能促进学生在自主选择中多元发展，为 今后投身于科学研究奠定基础。把多元化理论运用到物理实验教学中，是一项创造性的 系统工程。本文从多个方面入手，通过对实验取材、实验手 段、实验呈现方式、实验主体四要素进行多元化实践和探索， 并希望借助笔者的研究，能丰富物理实验教学的形式，充实 物理实验教学的内容，从而提升物理实验教学的有效性。