物理实验论文范文

导语：如何才能写好一篇物理实验论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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科学发明来源于大胆的猜想和假设，而当前物理教学中，学生按照教师预设的程式学习，缺少自由想象的空间，以致学生出现不敢猜、不会猜的状况，教师要精心设计教学问题情境，引发学生产生猜想．

1．培养学生主动参与的意识．

教师要想培养学生的参与意识，就要营造平等、民主的教学氛围，放手让学生回答问题，即使回答错了，教师也不要轻易批评甚至训斥学生．对于有一定难度的问题，学生在短时间内难以独立完成，教师要让学生进行小组交流讨论，提出有价值的观点．

2．头脑风暴法教学．

部分学生生怕发表错误的观点而引来同伴的讽刺、挖苦，以至于不敢提问．教师要强化学生的发散思维训练，鼓励学生毫无顾忌地发表自己的观点，才能产生有价值的新观点、新思路．

3．为学生搭建脚手架．

有些知识远离学生生活背景，如果直接呈现就显得有些突兀，此时，教师要为学生搭建脚手架，引导学生主动猜想．因而教师设计的问题应难度适宜，符合学生的“最近发展区”，对于难度过大的问题，教师应将其转变为若干个小问题，让学生逐层深入，各个击破．教师还要在新旧知识之间、多层次知识之间、理论与实际应用的衔接处设疑，引导学生沿着有意义、有价值的方向思考问题．

二、引导学生积极参与操作实验

1．演示实验策略．

(1)改进已有的演示实验．教师要引导学生对观察效果差的实验仪器进行改造，如在“弹簧的伸长量与所受的拉力成正比”实验中，后排的学生根据看不到刻度尺上的刻度，影响了演示效果，教师可以将其投影到屏幕上，或用白纸加以放大显示，从而增强教学效果．(2)通过多媒体演示，增强效果．有一些物理实验受时间和空间的限制，往往在短时间内无法完成．教师可以借助多媒体进行实验，利用其图文并茂、交互性强的特点进行演示．

2．分组实验策略．

教师要合理划分实验小组，按组内异质、组间同质的原则划分，以确保每组都包括不同层次的学生．小组要明确每个成员的角色和任务，包括组织者、操作者、记录员等，以保证探究活动的顺利进行．当学生在操作中遇到障碍时，教师应及时给予指导，为避免造成时间上的浪费，共性问题集中解决、个性问题个别指导，当然教师指导也不是替代学生的思考，直接将结论告诉学生，而留有让学生充分思考的时间和空间，在参与学生讨论后适当予以点拨，让他们在教师的启发下顿悟，寻求到最佳的解决方案．

三、组织学生开展自评和互评活动

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学生在物理方面的认知虽然还处于基础水平，但是对于教师的实验演示他们很感兴趣，正因为一知半解才会更有好奇心继续研究物理知识。教师应适当地将一些演示性实验改为探索性实验，这样才能够达到培养学生不同能力的目标。探索性的实验更能够激发学生的创新能力，构建更广阔的活动空间和思维空间，激发不同层次学生的探索和创新的欲望。学生在探究实验的过程中，能够将动手和动脑很好地结合在一起。在实施过程中教师应当选取合适的问题作为实验内容，在教学过程中利用探究式实验的方法培养学生的能力。创新意识的培养渗透在物理实验中，教师应当让学生对各种实验的基本环节都进行观察和处理，并对实验过程进行相应的指导，鼓励学生积极对实验过程进行探究，并将探究的实验内容和创新能力很好地联系在一起。

二、教师首先要注重观念的转变，提高自己的创新能力

要让学生具备创新意识，教师本身必须转变观念，注重提高自己的创新能力。教师要从自身做起，对整个实验课堂教学起主导作用。教师不可能像百科全书一样储存各种各样的知识，但无论物理教师的资质如何，都必须对物理教学有自己的教学思想，必须在自己的教学领域有独特的见解和创新能力。培养学生的创新意识，教师要转变自己的教学观念和角色意识，不要照本宣科，单调地传授书本上的知识，而是创造更多的机会让学生积极思考，帮助学生不断发现问题，根据学生的整体情况进行判断。综上所述，教师应当有创新教学教育制度的意识，必须转变阻碍学生创新能力发展的教育观念和教学模式。如果教师只是单方面地进行物理实验，只是为了达到书本上的要求，以完成任务的思想完成实验教学，那么这种教学是没有任何效果的，特别要注意，有些教师会单方面地传授知识并不让学生自己动手完成，如果简单地将考试分数作为衡量教育成果的唯一标准，那么就无法在实验教学中真正提高学生的创新意识。

三、注重培养学生的实验数据整理分析能力

很多学生只是抱着“好玩”的思想学习的，很多时候做完了实验就懒得进行实验整理。创新意识的培养不仅仅在实验进行的过程中，还应该在实验后的整理过程中。很多学生认为，只要学会实验操作就可以，根本不会重视实验的结果，所以数据会有很大的误差。针对这些情况，教师应当硬性地要求学生进行数据规整，让学生学会处理不同的实验数据和误差的分析，并作出相关的实验效果图。通过整理和归纳的过程，最终可以让学生认识到实验操作的重要性，整理数据的过程也能让学生再一次对实验内容作出思考，创新意识不仅能在实验过程中初步形成，在整理数据之后还能进一步强化创新意识。

四、结语

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大学物理是一门以实验为基础的学科，大学物理实验和大学物理理论占有同等重要地位，它们既有着深刻的内在联系，又有着各自的任务和作用。大学物理实验在培养学生分析问题和解决问题的能力及激发学生科学创新意识方面有着其它学科不可替代的作用。大学物理实验不但把物理理论知识用到实验上，而且更好地解释生活中的物理现象并加以科学验证。通过大学物理实验能培养学生达到以下几点科学实验能力及实验目的：

1.通过对实验现象的观察分析和物理量的测量，能够更好的加深对理论知识的学习，对定义、定律更深刻的理解；

2.通过对实验仪器的调试和使用，能够更好地培养学生动手动脑的能力及临时处理突发事件的能力；

3.通过对实验数据的处理及图像的绘制，能够更好地培养学生对数据的保留与取舍及结果的正确判断与分析；

4.通过实验能使学生以独立或合作的方式设计一些基础性实验，从而培养他们独立思考问题，合作完成工作的意识。

二、做好我国大学物理实验前的准备工作

实验课又不同于理论课程，有它自身的独特性，因此，在实验前必须做好以下几点工作。

（一）实验理论知识的学习。实验前对实验理论知识的学习是做好实验的前提条件。实验理论知识的学习主要是指在实验前要对实验目的、实验原理的熟练掌握，清楚地知道实验的要达到的任务及其所采用的方法，在实验时才能游刃有余地解决实验中所遇到的问题，才能保障实验的顺利完成。

（二）实验设备的准备及调试。在懂得了实验目的及原理的基础上，才知道实验所需要哪些实验设备，及其仪器参数的要求。不但要对所做实验设备准备齐全，而且仪器的摆放也要符合实验要求，并且要对实验仪器按照实验要求进行调试。若中间任何一个环节出现错误都可能影响实验效果，甚至导致实验失败，所以，实验前设备的准备及仪器的调试是做好实验的基本条件。

三、做好我国大学物理实验中的具体工作

（一）实验仪器的规范使用。不同的仪器设备有不同的使用方法及其操作步骤，一定要按照仪器说明书来正确操作使用。要轻拿轻放，要确保仪器设备在安全有效的参数范围内使用。不然，给实验结果会造成较大误差，甚至导致实验的失败。

（二）实验步骤的合理安排。根据实验原理及实验内容来合理安排实验步骤是高效完成实验的关键。对于实验步骤要熟悉掌握，给够给出一个合理的分工安排体系。大学物理实验一般都是小组实验，先测哪些量，测几组数据，谁来测等的分工安排一定要合理明确，才能在规定的时间内顺利完成。

（三）实验中突发事件的处理。实验课不同于理论课，大学物理实验中的很多力学、电磁学、近代物理等实验都会用到高压电，电压可达到380伏甚至会更高，一定要保证学生和实验师的人身安全；也要保障实验室的财产安全。实验中要做好一切安全应急措施，确保万无一失，是做好实验的基本保障。

四、做好我国大学物理试验后的工作

当试验完成后并非一切都结束了，实验后的收尾工作也显得十分重要，这样更有利于下次实验及仪器设备寿命的延长使用。

（一）试验后的检查。试验后的检查主要是指数据是否记漏、设备是否完好、配件是否丢失、开关是否关闭、电源是否切断等事项的检查，以确保下组人员能够继续做实验。

（二）试验后的仪器保养及卫生。由于实验室所使用的是精度较高的仪器设备，不同于其它上教室课时使用的桌椅，对实验室仪器的保养及实验室内的卫生也有着很高的要求。实验完毕后注意仪器的保养：该擦洗的要擦洗，该涂油的涂；地面该扫的扫，该拖的拖。有些仪器怕强光照射，窗帘该拉的要拉上，好的保养及卫生更有利于延长仪器的使用寿命。

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实际上，所谓的创新物理实验室建设的根本目的是为了更好的开发学生的创造性思维，培养学生核心能力的形成，为学生自身才能的展现提供了一个良好的环境。通常研究项目主要是根据课题的形式来制定和设计，将会由专业的教师来对学生进行辅导。并且，教师要将课题提出与实验教学实际灵活的结合在一起，可以由学生自行拟题，或是由实验室提出问题。在这一过程中，无论是方案的确定，还是研究过程，都必须让学生单独完成，教师可以适当的给予学生一些鼓励和帮助，激励学生能够大胆创新的去探索问题，善于观察发现，用所学的物理知识来解决生活中遇到的难题，从而促进学生的全面型发展。其次，学生通过实践动手得出的研究成果也是学生自己努力而来的研究成果，更是学生创造能力、开拓创新、分析问题、解决问题等多方面的体现。这样一来，能够更加有效的激发学生们的学习积极性，积极主动的参与到物理实验研究活动中，逐步提升学生的创先实验能力，同时也达到了十分理想的教学效果，真正实现了教学育人的目的。

2构建研究性创新物理实验平台的可行性分析

2.1与大学人才培养要求相一致

现如今，科学技术的飞速发展，各种各样的科学技术出现在人们的生活中，逐渐呈现了综合化的发展趋势。并且，在这一新形势的发展背景下，越来越多的新问题也被不断提出，这就对高等教育提出了更高一层的要求，而随着教育体制改革的不断深入，我校也将培养复合型创新性人才作为主要的人才培养目标，通过合理的物理实验课程安排来培养学生实验操作能力，有效的激发学生的创新能力和创造性，进一步提高学生综合素质水平。因此，为了更好的满足于现代社会对全面型人才的需求，加大对研究性创新物理实验的建设是十分有必要的，改变以往传统的实验教学理念和教学模式，大力推广基础实验教学的应用。

2.2与学生实际认知能力相契合

创新实验平台的构建有利于全面培养学生的实验技能、综合分析问题和解决实际问题的能力，以培养学生的创新精神和创新能力为主线，同时符合学生的认知规律和实际水平，注重调动学生学习的积极性和主动性。研究项目是学生较熟悉的物理实验教学中出现的问题，如数据测量问题、操作难点问题、实验方法问题、调节规律探索问题、仪器结构改进问题、计算机辅助教学和管理、实验教材中存在的问题探讨等等。

2.3与教师科研能力的提高与拓展相促进

在创新物理实验室的建设过程中，在提高学生实验动手能力的同时，也在逐步提高教师的业务水平。其中，课题项目的研究不单单再是传统课本中的教材内容，而是让物理实验课教师也会课题进行了更深入的研究和思考。这样一来，教师就与学生共同学习、共同探讨、共同解决在实验探究过程中遇到的问题，并共同寻找到有效的解决办法。并且，教师还会适当的给予学生一定的启发，对其进行实质性的指导，培养学生形成很好的可行性思维。此外，教师在对学生进行教导的过程中，也在不断加强自我建设，丰富了自身的知识层面，并学习到了更多新技术和新知识。由此，我们也可以看出，构件创新物力实验平台对于教学知识水平的提升有着重大的意义。

2.4能有效地推动大学物理实验课程的建设与发展

众所周知，课题研究本来就是一项周期长、持续发展的研究工作，其中涉及的实验教学环节非常多，而创新实验平台的建设不仅能够有效的推动物理实验课程的可持续发展，还可以及时发现在实验课程教学过程中各方面存在的不足之处，从而采取相应的改善对策进行改进。其次，大部分的课题研究成果都可以应用于实际的教学过程中，让学生更好的学习到新的物理知识。并且，伴随着研究性创新物理实验室建设规模的不断扩大，在不久的将来，势必会发挥着不可预估的重要作用。

3研究性创新实验的建设

以某高校为例，其专门开设了一门研究性创新实验选修课(当时称为综合物理实验课)，课程设在大三，即修完普通物理实验之后，初设课时学校不给学分，但学生反应强烈，报名学生近2／3，经过几年实践现已单独列入教学计划，是国家级精品课《普通物理实验》的一部分。课题大部来自教师的科学研究或教学研究中正在探索的问题，也有学生自拟的课题，这些课题没有预定的结论，因而需要师生共同探讨，学生则通过查阅文献、讨论、设计实验方案后，独立进行实验、分析实验结果、提交论文，期末每个学生做15min的报告，由中心教师组成的考核委员会评定成绩。

该校12年来共开过：用闪光法测定不良导体热导率(教学研究)、用非平衡桥测铂电阻温度系数(教学研究)、虚拟仪器在电学实验中的应用(教学研究)、超导薄膜和块材制备及特性(科学研究)、扫描显微镜的数字化控制(科学研究)、超高真空扫描隧道显微镜及其应用(科学研究)、声致发光(自选)、磁悬浮力的测量(自选)等200多个课题，而且从来没有重复过。学生修完近代物理实验(1)之后，在大四上学期为成绩是优的学生开设开放性的研究性实验课，学生可以在校内任选导师，确定题目就可申请，但内容必须包括样品制备和3种以上的物性表征手段(学生必须亲自参与)，期末提交书面和口头报告，其成绩可作为近代物理实验(2)的成绩，这些学生等于提前进入毕业论文阶段，提高了毕业论文的质量。

本科生研究性学习方式为优秀生创造了良好的学习环境，营造了不同于课堂学习的学习氛围；调动了学生的学习积极性和主动性；激发了学生的创造才能；培养了学生的科研能力及书面、口头表述能力。

4结束语

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（一）阶段性总结

大学物理实验中阶段性论文撰写正是一种阶段性总结，它可以将那些很多在大学物理实验中已经复现在课堂上的所学物理理论知识的原理与结果再一次进行总结和归纳，从而实现自我分析和思考的目的，这是一种深度的分析问题和解决问题的方法。通过大学物理实验，很多物理知识得到了最为直观的展示和呈现，增加了学生的实际动手能力；而进行及时的阶段总结式的论文撰写可以使得学生将实验中的种种物理实验现象进行纪录和分析，加深其对有关物理知识的理解，给出一个相对来说是客观和真实的总结。

（二）阶段成果固定

大学物理实验中阶段性论文撰写可以使得其阶段性成果得到巩固。大学物理实验不应该只是按知识分类简单串联起来构成的一系列的实验，而是一个有着确定的培养目标和培养计划的能力培养过程，在此过程中，学生通过参与物理实验来感知物理知识的应用并亲身操作和体验，此后，学生需要将自己在实验中遇到的问题和得到解决的问题都得以记录和反思。这就是一个阶段成果固定的过程。在此阶段，学生可以将物理知识在实践中的反映以论文的形式总结并巩固，有利于培养学生的科学思维能力和创新能力，从而为学生今后的个性发展创造条件。

（三）阶段性修正

大学物理实验中阶段性论文撰写也是一种阶段性修正。在物理实验中，为了实验结果的客观和准确，往往会尽可能地排除外界的许多干扰或是影响因素，突出其中的主要因素，其目的是使得物理知识的获取既要源于实践又要高于实践，可以说，它是一种发现物理学理论而又检验物理学理论的标准且具有唯一性。然而，在物理实验中，学生会发现自身在学习中的一些问题，即是对于物理知识本身的理解或是对于实验中各种结果的分析等，这些都可以在大学物理实验中阶段性论文撰写中得到修正。

二、大学物理实验中阶段性论文撰写形式

大学物理实验中阶段性论文撰写形式因其研究内容、研究方法等不同而有所不同，下面就其中的方法性论文、反思性论文以及结论性论文进行介绍，希望对于大学物理实验中阶段性论文撰写有所帮助。

（一）方法性论文

大学物理实验中的阶段性论文可以是以方法性论文的形式进行撰写。大学物理实验的目的就是希望通过控制实验研究对象来发现与确认客观事物间的因果联系的一种科研方法，因此，在此过程中必须通过某些方法来加以实验和研究，从而撰写出最后的阶段性论文。通过方法性论文，可以将大学物理实验中的观察和调查应用其中，以干预研究对象的前提下去重新认识和检验对于研究对象所形成的理论知识。由于物理实验会在实际操纵中受到实验条件等限制，或是人为地改变研究对象的存在方式、变化过程等，都会使得实验结果产生差异性，所以，一定要使得物理实验符合科学认识的需要，这就需要科学的方法观和方法论，将论文撰写之前的基础———科学实验按照要求和研究需要来操作和实践，借助各种可行性的方法技术来减少或消除各种可能影响科学性的无关因素的干扰，展开实验和对比，从而完成最后的论文撰写。

（二）反思性论文

大学物理实验中的阶段性论文可以是以反思性论文的形式进行撰写的。如前所述，由于物理实验会在实际操纵中受到实验条件等限制，或是人为地改变研究对象的存在方式、变化过程等，都会使得实验结果产生差异性，这就需要在论文撰写中得到体现，从而有了反思性。在大学物理实验课中，学生可以将物理理论知识得以验证和检验，使得很多平时难于理解或是不好理解的物理理论知识直观化和形象化，可以说，物理实验是物理学的基础，许多理论就是多次实验而得出的结论。因此，在我们进行大学物理实验操作之后，必须要进行反思和深度思考，并将其展现在论文撰写之中，从而达到物理理论与实验实践相结合，在撰写中体现反思，凸显出实验者的主动性和分析问题、解决问题的能力。在进行物理实验误差分析时，论文中需要将其中的各种条件所限进行反思，例如，“为何每一次的测量值与真值间会存在一定的差异？”学生在论文撰写中就会提出诸如此类的问题，并在之后的论文撰写过程中进行诸如实验方案、测量技术以及实验条件等方面进行不断的反思和探索。

（三）结论性论文

大学物理实验中的阶段性论文可以是以结论性论文的形式进行撰写。大学物理实验通过总结性的方法对于物理实践活动中的具体情况进行归纳与分析，使之系统化、理论化，从而上升为更深层次的理解并将其撰写为结论性论文。需要做到：第一，通过物理实验的操作和分析可以进行探讨性研究，然后进行讨论内容的最后归纳、总结，从而形成新的发现或是新的认识或是新的观点；第二，结论性论文中的对于研究对象的本质和规律性的知识和理论可以进行具有科学性和高度性的总结和概括；第三，总结性论文中还需要指出本研究的理论意义和今后的应用意义；第四，在总结性的论文中还需要指出今后的研究方向和可以深化的课题等。总之，结论性论文是以“讨论”为前提的，是对包括在整个讨论中所有研究内容的总结，具有确定性和概括性，给出最终的结论。

三、大学物理实验中阶段性论文撰写内驱引领作用

大学物理实验中阶段性论文撰写内驱引领作用是指在论文的撰写过程中，会起到发现性引领、启发性引领和阶段成果驱动性引领作用。对大学生来说，论文是一个阶段的学结，也是学习成果的重要体现，也是同行进行学术交流的媒介。这种内驱动性引领，可以推动学生的专业知识、技术技能应用能力和实践创新能力快速的成长。具体到大学物理实验中阶段性论文的撰写来说，它可以起到帮助大学生将物理理论知识进行内省化，从而实现其内驱引领作用。

（一）发现性引领

大学物理实验中阶段性论文撰写具有发现性引领作用，这是指在论文的撰写过程中通过对于大学物理理论以及知识在实验中的重现和检验，对于这种物理知识和理论由客观事物到人的主观认识的“意化”并到最后的书面表达的“物化”。在这个过程中，一些新的发现或是新的认识或是新的观点会随之出现，这就是发现性引领作用的体现。在大学物理实验中，通常某一物理现象被作为基本的探究内容并最终以撰写论文的形式进行完善，使得学生在此过程中可以充分自由表达、质疑、探究和讨论，完成对于新发现或是新认识或是新观点的发现，从而最终使得学生得到了分析和处理问题的能力，实现了学生的学习方式由被动接受式学习向主动探究性学习的根本转变。可以说，当物理实验中有新的发现、出现新的结果时，学生在撰写论文时就会得到新的灵感和动力，以此来促进其对自然规律的探索向广深推进。

（二）启发性引领

大学物理实验中阶段性论文撰写具有启发性引领作用，这是指在论文的撰写过程中通过实验性的操作，很多物理理论和知识会重新给予论文撰写者一些具有启发性的认识，启发他们进行研究和探讨。可以培养学生的逻辑思维能力和科学的世界观，这是科学实验能力的基础和最终目标。大学物理实验中阶段性论文可以不断地促进学生对于以往所学的物理知识和理论进行崭新的认识和思考，学生在撰写论文的过程中得到不断的启发并进行探究，从而实现其启发性引领作用。

（三）阶段成果驱动性引领

大学物理实验中阶段性论文撰写具有阶段性成果驱动性质的引领作用。通过每一次的物理实验，物理知识可以在有效的实践内得到检验和巩固，并使得其中的那些较为抽象或是晦涩的内容给以具体化和形象化，使得学生在此阶段的学习中尽快形成自己的学习观点并取得一些成果性收获。大学物理实验中的阶段性论文可以有助于学生在接受物理理论和知识的基础上进行物理科学的研究工作，从而促进其物理学知识面和知识结构的扩充和增加，从而在某一阶段中形成具有成果性的研究论文，并将其中的物理学具有崭新的某些思想方法和研究成就得到体现和归纳总结。

四、结语

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运用信息技术有利于把需要引起注意的实验现象凸显分离，有利于教学目标的实现。物理学科中有很多实验通常都伴随有多种现象，教师要用科学的方式将某一现象凸显出来引起学生重视，使得学生积极从中发现问题、思考分析问题、进而解决问题。信息技术可以将某一现象明显化，如用加深不同现象的颜色突出实验现象，这些都有利于学生观察，提高课堂教学效率。

利用信息技术进行物理演示实验，可以不受时间、空间、实验仪器的限制，又具有操作方便、可视度高、信息容量大的特点。可以利用信息技术进行模拟实验展示，将一些在现实环境下很难进行或者效果不明显的实验更好地完成，这样使比较复杂的、抽象的物理现象或物理过程简单化、具体化，便于学生形成感性认识，帮助学生加深对现象的记忆和知识的理解。

如在讲授《天平测量固体或者液体的质量》时，如果教师在讲台上做实验，学生很难观察清楚，而运用信息技术把这些实验过程扩大化，使得学生能够更加清楚地观测到整个实验过程。同时，对于一些关键的、学生没有看清楚的实验环节，还可以利用信息技术展示给学生以便其多次观察，这样就大大提升了实验教学的效果。又如在讲《浮力》时，如果教师仅凭语言来为学生解释浮力产生的原因，很多学生会感到困惑，因为对于中学生来说这是一个比较复杂的物理现象。

在此可借助信息技术进行展示：教师以动画的形式为学生展示出一个浸没在水中正在上浮的空心立方体，通过动画模拟演示让学生观察四周和上下两个面的形变程度，从而让学生得出立方体在水中前后左右四个面所承受的压力是相等的结论，而且在动画展示中因上下两面的压力差使得立方体向上浮动的原因也显得很直观，这时再利用液体压强公式推出浮力计算公式，学生就更易理解了。

二、在初中信息技术物理实验教学中应用信息技术的注意事项

1.切莫运用信息技术模拟实验替代学生动手实践

运用信息技术模拟实验有很多的好处，但是有些实验技能、实验体会只有让学生亲自动手才能感受到。因此，教师在进行模拟性实验时一定要注意有所选择。只有在学生动手实验现象不明显、效果不理想时，才可通过信息技术展示实验，让学生更易理解。另外,在数据处理方面,不能完全由信息技术取而代之,必须要让学生处理数据的能力得到培养和发展。

2.运用信息技术时应注重学生探究能力的培养

只有学生积极主动地投入到学习活动中，才能收到良好的学习效果。运用信息技术时应更多注重引导学生自己提出问题、猜想与假设、分析与论证、评估、交流与合作。使用信息技术时不能太直接，该设问时要设问，该演示时才演示。

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1929年哈勃宣布：“宇宙正在膨胀着。星系之间的空间随时间线性增加，星系本身并没有改变；而且星系越远，离去得越快”〔1-P115〕。而后，由列梅特、伽莫夫等人发展为大爆炸理论，基本要点是：在100-200亿年之前，宇宙生之于一次大爆炸，物质、能量、时间和空间都由爆炸中创生，爆炸前那种原始的无限稠密被称为“奇点”,由爆炸引起的膨胀，现在仍在继续着。从30年代开始，膨胀的宇宙模型已经为大多数宇宙学家所接受，现在被称为现代宇宙学标准模型。现代宇宙学被定义为：“以广义相对论为理论基础，以哈勃定律为观测依据，并在宇宙学原理的假设下,研究整体宇宙的结构、运动和演化规律的一门学科”(2-P85)。

此前15年，斯利弗在美国天文学协会的一次会议上，公布的观察结果是：“一些明亮星云(后来被证实是星系)，既有蓝移的，也有红移的”；更远的弱光星云，“全都展示红移”(1-P111)。没有做出任何解释。哈勃有效地以“宇宙梯”法解决了确定星系距离的问题之后，通过对自己测定的24个河外星系距离的分析，发现红移量大致同星系距离成正比，即(λ1-λ0)/(λ2-λ0)＝D1/D2。当时普遍认为，这个结果“唯一可能的物理学解释便是河外星系都在以正比于它们距离的速度退离我们而去”〔3-P140〕，由此得出的H＝V/D，被称为哈勃定律。其中H为哈勃常数，D为星系距离，V为星系退离速度。D和V“都不是可测量的量”(8-P403)。

哈勃定律作为膨胀宇宙论的基础原典、现代宇宙学的观测依据，存在如下纰漏：1、该定律中既没有可观测的物理量，何以能成为“观测依据”?又缺乏作为必要条件的观测数据，如何判定其正确?

2、设星系在t内退离距离D=Vt=HDt；依据哈勃关系式λ/λ=D/D，λ应随时间线性增加，即该定律成立的必要条件是红移谱线持续移动而不是红移。

3.取H=3×10-2m/s光年，代入λ/λ=D/D=Ht=3×10-2m/s光年·t=10-10/年·t可知，任一星系的λ/λ都将以每年10-10持续增加。60年代观测精度(λ/λ～2.5×10-15)已达这个数据的4×104倍，要证明哈勃定律成立，就必须提供对同一星系λ/λ随时间线性增加的观测证据。

近40年来，新理论与新技术的结合，相继发现了一些不调和的红移现象。海尔天文台的阿普80年代末就宣称：“我们已知有38个不调和红移天体与24个星系相关联。这个数字之大，不允许我们将它一笔勾销”(1-P151)。依据这些佐证，至少在某些情况下，关于红移跟膨胀关联的传统解释是错的。

红移跟运动的关联确实并不具有唯一性。依据狭义相对论，运动物体发出的光被静止者观测时将发生频移，和声波频移机理相同，用多普勒效应解释没有错。依据广义相对论，具有强引力场的静止物体发出的光，在引力势较高处观测也要红移。即光的频移有两种机制，声波频移却仅有一种，用多普勒频移解释光现象就必然会丢失引力频移机制。通常的解释是：“引力不能定量解释星系的普遍红移，引力效应至少不占主导地位”(4-P509)，可以忽略不计；霍金的说法是：“星系的引力场没有足够强到对它有明显的效应”(5-P47)。

哈勃宣布宇宙在膨胀时，全世界能够理解广义相对论的人寥若晨星，“据记载，本世纪20年代初有一位记者告诉爱丁顿，说他听说世界上只有三个人能理解广义相对论，爱丁顿停了下，然后回答：我正在想这第三个人是谁”(5-P83)；50年代之前，“广义相对论大体上是数学的一个分支”，60年代之后才“从考察数学结构到开始按照物理来思考”(6-P72)；尤为重要的是，这个时期利用穆斯堡尔效应在高度差H=22.5m的条件下，“极其精密地测得57Fe的一条γ谱线的紫移，波长相对变化仅有λ/λ≌gH/C2～2.5×10-15，与理论预告值在误差范围内符合”(7-P94)。引力频移被精确地测量出来后，就不得不承认“引力是一种极其巨大的力量”(6-P66)。即此不难算出，在地球引力场中γ光子通过22.5m，需时t1=h/C=22.5m/3×108ms-1=7.5×10-8s。

由哈勃关系λ/λ=D/D=Ht=10-10/年·t；当λ/λ～2.5×10-15时，t2=2.5×10-15×3.15×107s/10-10=7.88×102s。

依据平直而各向同性的宇宙学原理,当λ/λ～2.5×10-15时，引力效应/哈勃效应=7.88×102s/7.5×10-8s=1.5×1010。很显然忽略引力效应肯定是个重大失误。

大爆炸——膨胀宇宙论被称为标准宇宙模型，存在3个问题：其一、不考虑引力效应就不符合现代宇宙学的定义；其二、40年前就测出的引力频移比膨胀效应大1010数量级，早已粉碎了“唯一的物理学解释”神话；其三、“广义相对论用时空结构的几何性质来表示引力场”(8-P328)，哈勃当时并不理解，用多普勒效应解释红移属于以偏概全；时至今日如果仍不考虑引力效应，宇宙常数偏小、退离速度偏大的错谬，将永远不可能得到纠正。

为了确定引力跟红移的定量关系，特作如下讨论：

一、改变高度差重做穆斯堡尔实验，依据两次测得的数据，可以确定：

1、红移相对变化量跟距离还是距离平方相关；

2、导出相关公式，为比较引力贡献和哈勃贡献提供依据。

二、有人认为，光在漫长的星际旅途中会受到无数恒星的影响，其左弯右折必然使红移量产生较大改变，无法予以判定。其实并非如此，可依据右图阐明如下：图中A为发光恒星，M、N为两个恒星，P为太阳；光线AB受它们影响的实际传播线路为AB、BC、CD、DE、EF；F为地球，FA为依据经验认定的光传播线路。实际上BC是光在M附近沿能级相同的测地线通过的轨迹，能够影响红移的仅为B′C′。即此可得如下推论：

推论1、光无论受多少恒星影响发生左弯右折，决定红移或紫移的只有直线距离。

推论2、A使光红移，F使光紫移，由于M地《M恒，地球的影响可以忽略不计。

推论3、由实验得出的公式，可以用于定量解释星系的普遍红移，同时将成为确证哈勃定律正确与否的判据。

参考书目

1、(美)巴里·派克著爱因斯坦的梦湖南师范大学出版社1989年

2、薛晓舟等著现代物理学的哲学问题河南大学出版社1996年

3、袁正光主编领导干部科普知识全书改革出版社2000年

4、大百科全书编委会大百科全书·物理卷大百科全书出版社

5、(英)霍金著许明贤等译时间简史湖南科技出版社1995年

6、(英)霍金著胡小明等译时间简史续篇湖南科技出版社1995年

7、倪光炯等著近代物理上海科技出版社1979年

8、董光璧等著世界物理学史吉林教育出版社1994年

二、光速不变与波粒二象性

在讨论这两个问题之前，首先需要廊清物理学理论中的3种观念。

1、物理学不研究“物质”，正如没有人能够讲出“水果”是什么滋味一样，因为二者都是抽象的类概念。实际上物理学只研究质量、电量、能量跟时空的关系，“物质”属于误用的哲学概念。

2、从牛顿那个时代开始，物理学就分牛顿范式和非牛顿范式，前者研究孤立质点运动的规律，后者探讨热、光、电、磁的本质；现在已经非常清楚，热、光、电、磁现象的本质都是电磁波，统称为能量。

3、现代物理学理论可以分为以质量计量、用时空描述，以能量计量、用位形描述两大体系，物理客体理应分为质量系统和能量系统两大类。同理粒子物理学就应该分清质量子(即费米子)和能量子(即玻色子)，本质差异在于有没有静质量。

据此，先讨论光速不变问题。

所谓的光速不变是一种简称，实际所指是光速与光源运动的速度无关，或曰：光总是各向同性的。依据“质量是惯性的量度”，光子没有静质量，自然就应该与光源的惯性无关。人们通常表现出的“不理解”，根源在于误认为任何“物质”都具有惯性，忘记了惯性只与质量相关，属于牛顿范式独霸天下产生的常识性错误，不清楚物理客体应该分为质量系统和能量系统两大类。

讨论光的各向同性，首先必须依据两系统结构论确立如下观念：所谓的宇宙是质量体(包括电子、质子、原子、分子到其大无比的天球)悬浮在能量海洋(即连续辐射)中的巨系统。只有当能量(子)从质量体中放出(或被吸收)时，才表现出一份一份的粒子属性，被称为光子；而这种能量(团)在连续辐射的海洋中传播时，则总表现为波。只需要以石块掷入水中后，水波总是各向同性传播为类比，就很容易理解光波总是各向同性的道理。

得布罗意提出波粒二象性，至今已有七十余年，开始时说微观“物质”既是粒子又是波，后来改为既不是粒子又不是波；由于实际测量的结果是：用干涉仪得到衍射图象，用计数器记下的是粒子数，就将微观粒子的实在性跟意识联系起来，认为究竟是粒子还是波，由测量者的意识所决定，关键在于选用什么样的仪器。直到今天波粒二象性依旧是个说不清道不明的谜。

实际上只需要摈弃掉“物质”这个误用的哲学概念，并承认物理客体分质量、能量两个系统，问题即可以迎刃而解。光子的波粒二象性已如前述，只需要将在能量海洋中传播和由质量体吸收(或放出)分开考虑，答案就已经非常明确：波属于能量系统的属性，而粒子性总跟质量系统相关。

光子属于能量子，现在讨论质量子的问题。依据量子运动的特点，粒子永远不会停止运动。按En＝n2h2/8mL2被关在L＝4A箱内的电子(m=me=9.1×10-31kg)，最低能量状态(基态)也还有2.3eV能量，通常称它为电子的动能，又是一种植根于“物质”这个误用概念的常识性错误。量子场论承认微观存在分粒子和场，每一种粒子都对应着一种场，却讲不清二者之间的关系究竟如何。只需要将电子放到质能两系统结构论的框架去考察，就不难发现所谓的电子动能并非属于电子，而是网络态的能量海洋作用于电子的结果。任何粒子实际上都处在“树欲静而风不止”的被动状态，传统将这种能量理解为电子“自能”，是基于质、能不分产生的常识性错误。试想：空中悬浮的气球不能静止的原因在于空中能量分布不均衡，水中木屑的动能亦来自于水，都不属于气球和木屑自身所有；即此为类比就不难理解粒子性和波之间的相互关系。

结论：所谓的波粒二象性，是使用分别适用于能量或质量系统的仪器，检测由质量子和能量子构成的复合态产生的不同效应。

验证实验：同时使用干涉仪和计数器对质量子进行观测，当光栅的隙缝小于粒子的直径时，放在光栅背后的计数器就不会记下粒子数。理由是通过光栅的只能是能量海洋中传递的一列波，具有静质量的粒子将被“滤”掉。

三、绝对时间和相对相间

牛顿将时间分为“自身在那里流”的绝对时间和“可感知的及外界的度量”的相对时间。狭义相对论预言“动钟变慢”；广义相对论预言“一个钟所处的引力势越低(深)，它走得越慢”。通常都说相对论的预言被证实，说明牛顿的时间观念是错的；实际上恰恰相反，即此正好证明了时间确实有绝对和相对之分。

牛顿之前，惠更斯已导出单摆周期公式T＝2π(L/g)1/2，据此发明的摆钟至今仍在使用，其走时快慢与g直接相关：g越大，T越小，走时读数即变大；反之即被称为变慢。这个结果为什么正好跟广义相对论的预言相反呢?因为物理学研究的客体分两个系统：一是由牛顿范式沿袭而来的，用质量计量、用时间和空间描述运动的质量系统；一是由非牛顿范式沿袭而来的，用能量计量、用位形描述运动的能量系统。摆钟的读数属于质量系统计量的相对时间，可以通过调节摆长L使所有的钟走时一致，其作用直接源于发条的弹性势。刚旋紧发条时走时慢些，发条松弛时走时即变快。

用原子钟实测的结果正好跟广义相对论预言一致，这又是为什么呢?由于原子释放能量子跟它所处环境的能级直接相关，而能量子的T即代表该能级的内禀时间，由能密梯度g′决定，是无法人为改变的，故而称之为绝对时间。

如图所示，行星R从远日点N向近日点M运行时，动能(正能)逐渐增大，g亦随之增大；由M向N运行时，势能(负能)逐渐增大，g′亦随之增大。沿NM方向，正能密梯度g递增，负能密梯度g′递减。原子钟走时由g′决定，显示的是绝对时间；摆钟走时由g决定，显示的则是相对时间。

小结：绝对时间是弯曲时空(负能密梯度决定其曲率)的内禀时间，传统使用的摆钟“度量”的属于相对时间。当使用人为规定的时间标准去度量负能量海的内禀时间时，就必然会出现时间变快或变慢的实测结果。

验证实验：将在同一地点校准的摆钟和原子钟各一枚，用气球带上高空，依据电台播放的校钟讯号去校钟时，原子钟的读数要大些(变快)，摆钟则变慢。

意义：该实验可以确证：

1、狄拉克所说的负能量海即是充满连续辐射的广袤空域；

篇8

以便为课题研究提供有效事实依据，作者对九台市第一高中的全体物理教师、300名学生及部分学生家长进行了实地调查和面对面的访谈；并对收集到的有关数据进行了细致深入地研究分析。调查显示：学生反思性学习能力的好坏直接受到学校、家庭以及自身因素的影响。该市高中长期以来坚持应试教育体制，一直将考试成绩的高低视为衡量学生优劣的唯一标准。学校对物理实验课程重视程度明显不足，课时安排十分有限；课堂教学仍然延续“教师演示，学生模仿”的传统模式，大多数教师和学生认为物理实验课的目的在于完成学习任务，于是学生对实验内容不予深入理解，教师对实验问题不予过多纠正，实验过程缺乏研究探索和反复思考的阶段，学生的实践能力得不到锻炼，直接导致学生学习物理的积极性不高和学习能力不强，甚至还存在部分学生对实验讲解内容不知所云的现象。而且调查发现，大多数学生对于学过的物理实验内容偶尔反思，能做到坚持反思的微乎其微，其中部分学生根本就没有反思的意识。此外更值得关注的是，即使是偶尔进行反思的学生，反思时也缺乏一套规范、准确、合理、系统的反思理论知识。反思引导和反思条件的欠缺直接导致学生反思意识的薄弱，反思毅力的不足，应试教育下不良的学习习惯使学生没有清晰地认识到反思性学习的重要性，更没有使其养成坚持反思的良好习惯。

二、培养学生物理实验反思性学习能力的建议

物理实验教学过程中要十分注重培养学生的反思意识和反思方法，通过实验培养学生的反思性学习能力，使学生由被动接受到主动探究，有利于学生养成良好的反思习惯。此外还要认识到，反思性学习能力的提高不是一蹴而就的，需要经历一个长期的学习过程。

（一）将反思贯穿于物理实验教学的全过程

物理实验教学由提出问题、猜想假设、制定计划、设计实验、收集证据、实验实践、分析论证、评估、交流与合作等各个要素组成。培养学生的反思性学习能力，应将反思贯穿于实验教学的各个环节。在物理实验教学中常常会出现因为设计环节不合理、实验缺乏创新和灵活而无法实验，或者课堂掌握很好，但课下却找不到重点的情况，这都是因为学生没有及时进行总结规律、合理分析问题，缺少反思造成的结果。所以，在物理实验教学过程中要重视将反思贯穿于物理实验的每个阶段，尤其在实验结束后，对于实验过程、实验数据和实验结论，及时组织学生交流，鼓励学生清晰准确地总结和反思实验环节，归纳实验规律，通过对结论的延伸，使学生认识到自身不足，进而升华学生认知水平，以此提高其观察能力、实践能力和反思能力。

（二）为培养反思能力营造良好氛围

外界环境对学生成长以及各种能力的形成有着深刻的影响。本质上说，反思性学习是一种自我批判的过程，反思成效不佳极易造成情感波动，失去学习兴趣，这就需要家长和教师的正确引导，在培养学生反思性学习能力的过程中要特别注意为学生营造一个良好的学习环境。

1.学校方面

学校要努力为学生创设良好的反思性学习环境，重视培养学生在物理实验课程中的反思性学习能力。充分利用校园广播、电视、报刊等形式多样的宣传手段，发挥校园文化的作用，让学生在日常生活中学习和掌握物理知识。通过举办知识竞赛、科技创新比赛以及实验技能大赛等活动，鼓励学生积极参与，主动学习物理知识，激发热情与兴趣，从而使其将物理学习由外部督促转化为内在自省。

2.教师方面

教师要转变传统应试教育模式的教学观念，提高自身专业素质，发挥创新精神，积极开拓、深入研究、大胆实践新的教学方法。同时也要不断提高自身反思性学习能力和培养反思性学习能力的教学水平，及时总结反思物理实验教学内容：知识点讲解的是否清晰、透彻，学生理解程度是否深入，是否引导了学生对实验内容的反思，下次授课应注意的事项和调整的内容等等。新课程倡导合作学习，要求学生在学习中学会交流、合作，这一过程需要教师的正确引导。教师要主动与学生交流，促进学生间交流，鼓励学生分享学习经验，对物理实验内容交流反思，在增进情谊的同时，更有助于培养学生的反思性学习能力。

3.家庭方面

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导入新课是课堂教学的最初环节，课堂教学成功的关键在于良好的课堂导入．在每节课的开始，大部分学生精力和情绪状态都很好，教师要充分利用这一实际情况，将物理实验引入课堂，设置悬念，激发学生的探究兴趣．这样以有趣的教学内容引起学生注意，提高了学生的学习欲望，学生以良好的状态参与学习活动．例如，在讲“压力的作用效果”时，教师可以设计实验:让一个瘦小的女同学和一个高大结实的男同学同时去按压放在沙子上面的易拉罐，易拉罐陷入沙子中深者获胜．出乎所有学生的意料，结果瘦小的女生赢了，瞬间激发了学生的好奇心，纷纷猜测可能的原因．教师趁机引入课题，让学生猜测压力的作用效果与哪些因素有关?学生的探究欲望被激发出来，再回过头揭开女生赢的原因，原来是女生压的易拉罐没有底，受力面积小．

二、利用生活中的现象为基础做实验，拉近物理和生活的距离

物理科学来源于生活，并应用于生活．教师应将物理和实际生活相结合，增加课堂和生活的联系．在物理实验教学中，以生活中常见的物理现象为基础进行实验，能够提高学生的学习兴趣．例如，在讲“光的直线传播”时，教师可以选择透明的果冻为实验器材，用激光灯照射，引导学生进行实验，提高学生的参与度和积极性，促使学生意识到学习物理不仅有趣，而且有用，物理与实际生活是紧密联系的．

三、利用教材“小实验”，提高学生的动手能力

课本中的“小实验”，通常来源于生活，更加直接简单，容易操作，既能加深学生对物理知识的理解，也能提高学生的学习兴趣、动手能力、操作能力等．例如，在讲“电磁铁”时，教师提供了自制电磁铁的方法，要求学生在课后制作电磁铁，下次上课时在全班同学前展示自己的磁铁．这样，学生自己动手操作，更加牢固地掌握了知识．

四、利用分组实验教学，提高学生的主动性

分组实验的主体是学生，教师在分组实验过程中发挥着引导和指挥的作用．教师要引导学生自由选择实验目的、原理、方案、器材以及操作过程，独立分析实验结论，激发学生探究实验的热情．例如，在讲“欧母定律”时，最好安排学生分组探究，并通过讨论获得结论．学生通过合作收集证据、总结和归纳规律，提高实验能力，增强团队意识．

五、实验教学过程中需要注意一些问题

首先，有些物理实验无法让学生动手操作，也不具有教师演示的条件，此时教师可以利用多媒体教学．有些物理实验是宏观或者微观的，是极快或者极慢的，不能操作和演示，而多媒体教学可弥补这些不足，突破时间和空间的限制，能够模拟实验场景，在学生面前展示生动形象的实验过程．其次，无论是教师演示实验，还是让学生亲自操作实验，教师都要对课堂进行有效组织．物理课堂经常要做实验，教师可以制定一些实际规范，约束学生在课堂实验中的行为，避免学生只关心各种奇妙的实验现象而忽视对实验现象的思考．教师可以在实验之前就提出学生在实验时需要观察的现象以及在实验之后需要思考的问题，引导学生有针对性地进行观察和思考，有效提高实验教学效果．

六、结语

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有人可能认为培养优秀学生主要靠课外小组和个别辅导，与课堂教学关系不大，这种看法是片面的，实际上课堂教学也是至关重要的．本文着重从高中物理课堂教学这一侧面来总结取得这些成果的经验．

我们十多年来的课堂教学经验可以总结成三句话：追根寻源真一点，实验研究多一点，能力要求高一点，简称“三点”教学法，因此我们称自己的教材为“三点”法教材．

我们的“三点”法教学完全是根据国家教委颁布的高中物理教学大纲编写的．因为我们面对的是全班学生，不可能而且也不应该把课堂教学变成物理竞赛辅导，我们确确实实通过课堂教学明显提高了学生的素质和能力，为学生在高考和物理竞赛中取得优异成绩打下了扎实的基础．

一、追根寻源真一点

一个学生学习物理，首先接触到的就是物理定律．因此，怎样搞好物理定律教学，必然是每个物理教师首先要考虑的问题．

在进行某一物理定律教学时，我们有意识补充了大量的与这一定律的建立过程有关的内容，这就是所谓的“溯源”教学．任何一个重要物理定律的建立，都有一个艰辛而漫长的过程．探索定律的工作只所以能成功，这个定律最后只所以能够确立起来，其中一定有很多科学的研究方法和正确的推理思维方式，这些内容毫无疑问是属于物理学科中最重要的东西，是人类一笔宝贵的知识财富，也是我们物理教学的宝贵财富．

在讲授牛顿万有引力定律时，我们从第谷对行星进行几十年的观测积累的大量第一手资料讲起，然后是开普勒在拥有这些数据的基础上，通过大量计算总结出描写天体运动的经验规律（开普勒三定律），最后才是牛顿用定量的动力学原理对这些规律予以解释，终于发现了对天上、地上的物体具有普遍意义的万有引力定律．在学习牛顿万有引力定律的过程中，我们还着重向学生介绍了“归纳法”、“理想化”和“间接验证”三种科学研究的重要方法．

在学习库仑定律的过程中，我们纠正了学生由于大多数教科书叙述笼统而形成的错误观念，使他们明白：1．库仑当年只用扭秤做了两个同种电荷互相排斥的实验，而未做两个异种电荷互相吸引的实验，因为在后一实验中的平衡有可能是不稳定的．库仑是用电摆来完成后一实验的；2．无论是扭秤还是电摆，精确度都是很有限的，根本无法确定两电荷之间的作用力与距离的平方成反比，更不是和距离的1．98次方或2．02次方成反比．当年的库仑（实际上还有更早的卡文迪许），以及后来的麦克斯韦、普林普顿等人都是用另一种实验方法将指数的精度逐渐提高，直至今天的2±3×10－16，终于使库仑定律成为当今物理学中最精确的定律之一．结合库仑定律的建立过程，我们还向学生介绍了“类比”和“演绎验证”的方法．

在学习欧姆定律的过程中，学生一开始都以为研究通过导体的电流和导体两端的电压之间的关系是不困难的，只要用电流表、电压表再加电源和可变电阻器等组成电路即可．可是我告诉他们，在欧姆那个年代，非但没有电流表、电压表等仪器，连电压、电流和电阻的定义和单位都没有，欧姆所面临的困难之大是可想而知的．他到底是怎样得到这个电学中最重要的定律的呢？学生顿时产生了浓厚的兴趣．在学习欧姆定律诞生过程的同时，我们还结合欧姆的实践，介绍了用图线探究新规律的方法．

此外，我们还结合牛顿运动定律介绍了“理想实验”、“推理”、“实验研究”等方法，结合气体定律介绍了“分析法”，结合能量的转化和守恒定律介绍了“综合法”．使学生比较系统地掌握了一些重要的科学研究方法．有的同学深有体会地说：物理定律是宝贵的，但研究物理定律的科学方法更宝贵．谁掌握了这些方法，谁就能不断地去探索大自然层出不穷的奥秘．

在物理定律的教学中，我们在课堂上经常采用设问的方法，不是直接告诉学生某个定律是怎样建立起来的，而是不断地提出问题让学生去思考，摆出困难让学生去克服，提出任务让学生去完成，制定目标让学生去实现．这样可以有效地发展学生的创造性思维和解决问题的能力．

我们要求学生在课外进行大量自学．早在公元前4世纪，古希腊苏格拉底明确强调过：“好的、正确的教学不是传递，而是对学生的自学辅导”．我一贯强调学生要学会自学、讨论、研究．我教的优秀学生，学得的物理知识，最多只有一半是在课堂上听我讲的，其它一概由他们自学．到一定阶段，我开始指定几个学得比较好的学生轮流给其他学生上课．每次课分两部分，前半部分由主讲同学讲，后半部分由全体同学提问、讨论．像王泰然和任宇翔在高二阶段就给其他同学作过二十几次讲座，杨亮、谢小林、陈汇钢等同学也不例外．

我们这种自学讨论式教学还延续到学生毕业以后．获金牌或学有所成的学生进了大学甚至出国留学后，有机会还回来给小同学谈自己的体会．例如1994年暑假任宇翔从美国回国探亲一个月，来学校给95、96届学生讲了10次课．他向小学友介绍物理学中一些新进展、中美物理教学中的差异以及他们当年学习过程中曾激烈争论过的问题，使听课的学生大受裨益．1996年暑假，谢小林和陈汇钢两位金牌获得者又为97、98届同学讲了十多天课．他们既讲物理知识，又讲国家集训队队员奋发学习的感人事迹，使小同学们大开眼界．

这样的训练方法也得到了权威人士的肯定．1992年10月，在上海召开的全国物理特级教师会议上，原中国物理学会副理事长、现全国中学物理竞赛委员会主任、北京大学沈克琦教授在他的题为“国际物理奥林匹克竞赛与中学物理教学”的报告中说：“我听到两名得金牌的上海学生讲他们的老师如何培养他们的情况，我认为这个经验倒很值得推广．他们说他们的老师不是采取灌输的办法，而是启发引导，要求他们给同学讲课，这对他们搞清概念原理和科学地进行表达都非常有帮助．我想这可能是提高优秀学生能力的有效方法之一．”

那么自学为什么会对提高学生的能力起这么大的作用呢？从心理学角度来看，自学与听课可能有以下两点不同：

（1）人类的思维活动表现为分析、综合、比较、抽象、概括等过程．一个学生在自学某一个新的物理内容时，少不了理解、思考、建立正确的物理模型等工作，这里面充满了分析、综合、比较等过程．因此相对听课而言，自学对学生的思维活动提出了更高的要求，从而使他们得到更大的锻炼．

（2）人们的注意可分为无意注意、有意注意和有意后注意三种．事先没有预定的目标，也不需要作意志努力的注意叫做无意注意；有预定的目标，在必要时还需作一定的意志努力的注意叫做有意注意．一个学生在自学的时候，他的目的一定是十分明确的，而且需要一定的意志努力（否则难以坚持），因此学生在自学时，可保证在绝大多时间内都处于有意注意的状态，这一点对提高学习效率和学习能力都是很有好处的．有的学生在自学中往往会十分投入，进入一种旁若无人的境地，而相对来说，这种情况在听课时就比较少．一个学生坚持自学一段时间之后，便能渐渐地从有意注意转化到有意后注意，即不需要意志努力也能够将自己的注意力长期保持在这项工作上．有意后注意是一种高级类型的注意，它既有明确的目的，又不需要用意志努力来维持，是人类从事创造性活动的必需条件．学生一旦进入这种状态，他们的物理学习效率就会大大提高，学习成绩就会有明显进步．

二、实验研究多一点

物理学是一门实验科学，物理学中的每一个概念、规律的发现和确立主要依赖于实验．因此，在高中物理教学中加强学生实验方面的训练，无疑是提高物理教学质量的一条必由之路．

目前中学物理教学大纲中安排了相对数量的学生实验和演示实验，不难发现，这些实验存在着某些不足，主要表现在下面几个方面：

第一，教材中几乎所有实验是为配合所学内容而安排的，目的是帮助学生加深对所学内容的理解，因此学生不易通过这些实验掌握一些重要的实验方法．

第二，课本中每个实验的实验原理及操作步骤都讲得十分清楚，学生只需按部就班地完成实验操作即可．这样的实验只能增加学生的感性认识，锻炼学生的动手操作能力，而对学生创造性思维的训练是不够的，也无法培养学生解决问题的能力．

第三，目前课本中的实验大多是验证性实验，学生只要学懂了书上的定律，一般都能轻而易举地完成实验．这种安排违反了教育应该走在学生智力发展前面的原则，对培养学生的能力是不利的．

针对以上不足，我们对实验教学内容和教学方法进行了改革，使实验教学为发展内容的改革方面，我们主要采取了以下三条措施：

（1）增加实验数量．

不论是在课堂演示实验，还是在学生实验或小实验方面，平均增加了60％的实验．其中有一部分新实验，学校没有现成的仪器，安排学生自己制作，对学生有较高的要求．

（2）重视实验误差讨论．

物理实验离不开测量，测量是实验科学最本质的东西．从某种意义上讲，结果准确的实验就是成功的实验，反之就是不成功的实验．因此在培养优秀学生的过程中，应该让他们掌握一些必要的实验误差的基本知识．在设计实验方案时，要求学生们尽量消除实验的系统误差；在选择实验器材时要考虑它的精确程度；在处理实验数据时，要采用尽量科学的方法．

（3）加强重要实验方法教学．

在实验领域中有一些重要的方法，比如减小实验系统误差的方法、减小实验偶然误差的方法、实验探究规律的方法、迂回测量的方法等，这些方法不是在个别实验中，而是在许多实验中都有应用，因此具有一定的普遍意义，这些方法一定要让学生很好地掌握．在必要时，我们甚至根据实验方法来安排实验内容，集中安排几个某种方法体现比较典型的实验，这样便于学生深刻领会和熟练掌握某一种实验方法．

在实验教学方法改革方面，我们做了以下尝试：

（1）在课堂上创设一些实验问题让学生研究．

在高中阶段，每周至少有4节物理课，充分利用物理课中碰到的各种各样问题，可设计一些供学生讨论的实验题目，并引导他们一步一步地探索、解决．

我在讲功率一节时，设计了这样一个实验题目：要求测定一个人骑自行车的功率．在自行车由静止启动的过程中，人做的功除了增加人和车的动能之外，还要克服空气阻力和地面的摩擦力，其中哪些因素是主要的，哪些因素是次要的？学生根据自己骑自行车的经验，认为空气阻力是很明显的，不能忽略，而地面和车轮之间的滚动摩擦一般比较小，可以忽略．接下来的问题是怎样测量人克服空气阻力做的功？学生都有这样的体会：顶风骑车时，骑得越快风的阻力越大，因此可以设风的阻力和车的速度成正比．车的速度怎样测？风的阻力和车速成正比的比例因数是多少？问题一个接着一个地出现，被大家一个又一个地解决，终于找到了一个大家都比较满意的实验方案．接着全班同学兴高采烈地到操场上去做实验，最后再回到教室里，师生一起处理实验数据，作出图象，得出实验结果．在整个实验过程中，除了实验题目是由老师提出的外，实验方案和解决问题的途径都是由学生讨论研究出来的，因此他们都觉得很有意思，收获很大．

（2）对课本中一些重要实验进行深入研究．

物理课本中有大量现成的实验，有时可以对这些实验进行一些讨论和改进．

在做直流电路的实验时，我们让学生对伏安法测量导体的电阻这个实验进行了深入的研究．用简单的伏安法电路，不论是采用电流表内接还是电流表外接，都有系统误差．结合这个问题，我给学生介绍了补偿的思想，然后由学生自己设计了电流补偿和电压补偿两种线路．补偿法解决了由于实验电路不完善带来的系统误差，但这个矛盾解决了，电流表和电压表不够准确的问题上升为主要矛盾．怎么办？经过进一步研究改进，大家认为可以用准确度高得多的电阻箱来取代电压表和电流表，再辅以灵敏度很高的电流表，便可以明显提高实验结果的准确度，这就是常用的惠斯通电桥．接下来学生分别用简单伏安法、补偿伏安法和惠斯通电桥测量了同一个标准电阻，比较测量结果，可以证实先前的想法．在历史上，从伏安法到惠斯通电桥是有一个很长的过程的，而在我们这堂实验课中，学生经历了这么一个碰到问题、分析问题、解决问题的完整过程．这样的实验课对增强学生的能力是很有帮助的．（1）和（2）实际上都是不断地给学生提出新的目标，诱导他们提高实验水平，我们有时称之为“目的诱导法”．（3）给特优学生安排一些特殊实验．

我校有一批进口物理仪器，性能比较好，涉及的实验内容面也比较广．这批仪器的说明书是英文或日文的，我指定一名学生准备某一个实验，要求他先翻译好说明书，准备好器材，然后带领其他同学做实验．这个主讲的学生还要准备好一些讨论题，在实验后供同学们讨论．学生对这样的实验非常感兴趣．此类实验虽然有时和高考、竞赛没有直接的关系，但是这种带有研究性的实验对优秀学生很有好处．

三、能力要求高一点

物理习题教学是物理教学的重要组成部分．不论是教师还是学生，都在解习题上花费了大量的时间，因此，习题教学的改革是一个很重要的问题．就本质来说，物理习题是人们编制的一些假想物理场景．毫无疑问，物理学家是不会去做物理习题的，而他们是在研究那些真实的、尚未发现的物理规律．同样，发明家也是不会去做物理习题的，他们是在力图应用已有的物理规律去解决一系列实际问题，那么我们为什么要让学生做那么多人为假想的物理习题？目的无非是要培养学生的理解、分析、推理等能力．所以物理习题教学应该围绕这个目标来进行．

我们常用以下两种方法来进行习题教学：

（1）按照解题方法组织习题教学

一般的习题都是按力、热、电、光的顺序来讲授的，但我们比较倾向于按照解题方法来讲解物理习题．例如理想化法、整体法和隔离法、等效替代法、小量分析法、叠加法、对称法、图象法等，这样比较有利于学生掌握一些重要的解题方法．到学习的某一阶段，集中将一批用解决方法相同的习题安排给学生练习，使他们由不会用到会用这种方法．在以后的学习中，每隔一定阶段让这种方法再出现一次，以加深这种解题方法在大脑中的印象，达到牢固掌握，应用自如的目的．