电学实验是初中物理课程的.doc

摘要电学实验是初中物理课程的有机组成部分。对于初中学生来说，电学实验具有为他们学习电学概念与规律提供符合认识规律的环境，激发学习的兴趣，提高科学探究能力，培养良好的科学作风的功能。本文以当前我国基础教育物理课程改革的思想为指导，对初中物理实验教学的现状进行了调查分析，从课程标准对电学实验的要求、初中物理电学实验在教学中的作用、初中物理教材中的电学实验的统计分析、初中物理电学实验资源的开发等方面分析研究了初中物理电学实验，探讨了初中物理电学实验的教学设计，给出了初中物理电学实验教学设计的应用实例，并对电学实验教学资源进行了系统的梳理。关键词：初中物理，电学实验，实验设计，教学设计，实验教学资源AbstractElectrical experiment of physics plays an integral part in junior high school physics. For junior high school students, experiment takes on the functions that provide them with the environment to learn concepts and laws in line with the understanding of the law, stimulate the students interest in learning; enhance their capacity of scientific inquiry,and eventually cultivate a sound scientific style . Based on the current physical education curriculum reform of our country , investigation and analysis on the current level of junior high school physics experimental teaching is fully demonstrated in this passage.Besides ,the research aspects varies from the requirements of the curriculum standards on the electrical experiments, to the role of junior electrical physics experiments in teaching, and statistical analysis of electrical experiments from junior high school physics textbooks,and the resource development of the experimentations Founded on these reseach, I have probed into instructional design of junior electrical physics experiments,and systematically straighten out the teaching resources of the electrical experiments.Keywords: junior high school physics, electrical experimen, experimental design ,teaching design , experimental teaching.目录摘要1Abstract2目录31. 引言41.1研究的背景41.2 初中物理电学实验设计研究的意义和目的51.3 研究的问题和方法52. 初中物理实验教学的现状分析62.1 初中物理实验教学情况调查62.2 初中物理实验教学现状分析92.3 调查结论113. 初中物理电学实验的分析研究113.1课程标准对电学实验的要求113.2初中物理电学实验在教学中的作用133.3初中物理教材中的电学实验的统计分析143.4初中物理电学实验资源的开发144. 初中物理电学实验的教学设计研究154.1 物理实验教学设计的含义154.2初中物理电学实验教学设计的原则164.3 初中物理电学实验的教学设计174.4 初中物理电学实验教学设计应注意的问题185. 初中物理电学实验教学设计的应用实例185.1 演示实验教学的应用实例与评析195.2 学生实验教学的应用实例与评析205.3 课外实验探究的应用实例与评析226. 结论与建议266.1 结论266.2 研究存在的不足及今后进一步研究的建议27附录28附录一：初中物理电学实验设计28附录二：调查问卷55附录三：初中物理电学多媒体教学资源57参考文献58致谢591. 引言1.1研究的背景物理实验是根据一定的研究目的，运用科学仪器、设备，人为地控制、创造或纯化某些物理过程，使之按预期的进程发展，同时在尽可能减少干扰的情况下进行定性的或定量的观察和研究，以探求物理现象、物理过程变化规律的一种科学活动，也是检验物理学理论是否正确的标准，还是物理教学的有机组成部分。无论从物理教学的目的任务，还是从物理学科特点以及学生的年龄特征等诸多方面考虑，实验教学在物理教学中都占据着及其重要的地位，对提高物理教学质量，培养创造性人才具有及其重要的作用，可有效提高学生的全面素质和解决实际问题的能力。中学物理实验教学按照教学形式分，可分为演示实验、学生分组实验、边讲边实验以及课外实验与制作；按教学内容分，可分为力学实验、热学实验、静电学实验、电磁学实验、光学实验等部分，各部分的研究对象、实验内容以及实验的特点都不尽相同。本文主要研究初中物理电磁学部分的实验。所谓电磁学实验是指借助电磁仪表来测量和研究一些电学量和磁学量之间关系的实验，通常要涉及电源、电路、电器、电表和磁铁等。电磁学实验区别于其它几种实验除了它们在内容上的不同外，在进行电磁学实验和实验教学时还有它独特的特点和原则。本文所设计的电磁学实验主要是结合初中物理教学中的电磁学实验，是学生或教师结合教学内容，用一些电磁仪表或自制仪器进行观察和实验，测量和研究电磁学中物理量间的关系，其中既有演示实验、学生分组实验、边讲边实验以及课外实验与制作等几种教学形式。新课程改革以来，物理教学更加注重科学探究，实验是物理课程中开展科学探究的主要途径。很多中学物理教师也都意识到物理实验教学在物理教学中有着不可取代的作用。很多物理教育工作者对物理实验教学方式也已有一定的研究，很多研究成果可有效的指导实验教学的实施。现行的人民教育出版社出版的初中物理教材中，按物理知识内容来分类，电磁学的内容占有相当重要的比例，涉及大量的演示实验、学生实验和课外小实验。有很多物理教辅或其它实验教学的专门论著中都对初中物理电学实验在教学中的应用作了一些介绍。任志鸿主编的“初中新课标优秀教案”一书中就很好地将教材中个别实验应用到教学中。张德启、李新乡、陶洪、王崇光等在科学出版社出版的物理实验教学研究和张德启，李新乡，张军朋，王守江等在科学出版社出版的物理教学论中都展开论证了物理实验教学的作用和物理实验教学的开展。在很多物理教育教学的学术期刊中，如中学物理教与学、中学物理教育、中学物理教学探讨等，都有发表过初中物理电学实验设计及其教学个案。但是初中物理电学实验在内容上有区别于其它内容的实验，致使它有自己的特点。很少有研究工作者单独对初中物理电学实验进行系统地研究。物理实验教学作为物理教学的方式之一，无论是从新课程的目标要求还是从物理教学方式来看，都应该继续加强物理实验教学的研究与实践。1.2 初中物理电学实验设计研究的意义和目的电学实验教学的有效设计和运用，能为学生学习物理电磁学的概念与规律提供符合认识规律的环境，让学生获得生动直观的感性认识，从而更好地理解和掌握物理概念和规律，激发学生学习物理的兴趣与求知欲望；将电磁学的内容与实验内容有机地结合起来，学生在“做中学”是发展学生能力和技能的重要途径，也有利于学生掌握科学研究方法，培养学生形成良好的科学作风和科学精神。所以，研究初中物理电学实验的设计方法和教学应用是很必要的，也有着非常现实的意义。物理实验教学的前提是物理实验的设计，也是开展实验教学关键的一步。能否设计出合理恰当的实验，在物理教学中具有举足轻重的作用。实验设计的好差关系到实验能否成功，是否具有教学价值，甚至关系到整节课教学的成败，不好的实验设计还可能会带来负的作用。实验设计主要是指对实施实验的设想和规划，是对实验的有关影响因素和环节、实验器材、实验条件和实验方法所做的全面研究和科学合理的安排。物理教学实验设计就是在实验之前，根据实验的目的和要求，运用相关的只是和技能，对实验的仪器、装置、条件和方法所进行的一种规划，以保证得到良好的实验结果，达到其教学目标。初中物理新课程标准中内容标准的第一部分就提出了对学生科学探究能力培养的基本要求，其中就包括要求学生能够制定实验计划和设计实验，要明确探究目的和已有条件，经历制定计划与设计实验的过程；尝试选择科学探究的方法及所需要的器材；尝试考虑影响问题的主要因素，有控制变量的初步意识；认识制定计划与设计实验在科学探究中的作用。物理教学实验的设计即是新课程的要求，也是教学、教改和教研的需要，更是培养学生的实验能力、创新能力、分析解决实际问题能力，培养学生良好的科学精神的需要。同时教学实验设计的能力也是一个优秀物理教师必备的能力。通过对教学中实验的分析研究，对物理教学中进行实验设计与研究，有利于理解教材中实验的设计思想，充分挖掘实验的教学功能，更好地运用教材所涉及的实验；能更好利用最适合实际情况的实验方案进行实验教学，充分发挥现有仪器的作用；对个别实验进行改进或制作新的教具，以填充个别实验或仪器供应的不足，使其更符合教学要求，更有助发挥实验在教学中的作用；同时也有利于教师的业务水平和自身素质提高，促使教师掌握更广泛的知识，也是教师的教研能力的体现。1.3 研究的问题和方法初中物理实验的内容很多，包括力学实验、热学实验、静电学实验、电磁学实验、光学实验等部分，本文只对初中物理电学实验在物理实验教学方面进行研究。在前人研究的基础上，从教材中电学实验进行分析研究、实验教学设计入手，探索在初中阶段开展物理电学实验设计的理论依据、实践方法，组织形式、开展原则以及电学实验在培养学生的科学方法、探究能力、科学知识与技能的掌握、科学精神与态度等方面的作用进行研究。本文是在对初中物理实验教学的现状进行调查和分析的基础上，运用文献法研究初中物理电学实验教学的理论基础，再对教材中电学实验进行个案分析研究。2. 初中物理实验教学的现状分析2.1 初中物理实验教学情况调查物理学是一门以实验为基础的学科，实验是物理学中的重要组成部分，在物理教学中有着重要的地位，是物理基础知识教学不可缺少的环节。物理实验教学对培养学生实验技能及探究能力有着不可代替的作用。随着新课程标准的实施，新的教材也大大增加了实验的数量，对学生的实验能力和教师的专业技能也有了进一步的要求。初中物理实验教学的情况也成为新课程改革实施程度的一个重要的指标，也成为很多物理教育工作者关注的问题。那么初中物理实验教学开展的实际情况是怎么样子的呢？对此，本人对我省个别中学进行一次抽样调查。2.1.1 调查对象调查对象主要是南海盐步中学、广州79中、广州109中、雷州第六中学的八、九年级的学生及初中物理教师，被调查的学生约200人，涉及物理教师18人。2.1.2 调查方法本次调查主要采用问卷调查法和访谈法来获取原始数据资料。问卷调查：发出学生调查问卷200份，回收有效问卷172份，回收率86%；发出教师调查问卷20份，回收有效问卷18份，回收率90%。通过问卷调查了解各中学实验设备的配备情况、教师对实验教学的观念以及学生对物理实验的态度等方面进行。访谈调查：主要是通过与各初中的物理教师或实验员进行访谈，深入了解实验室的建设及配备情况、教师对实验教学的观念及实际开展的情况。2.1.3 调查结果的统计表1：学生实验问卷调查结果统计表序号题目选项百分比%1在老师“演示实验”课上，你通常如何做？A举手，主动上台配合老师实验14.5B、认真观察全过程并积极思考50.0C、一边看教材、一边观察物理现象31.4D、毫无兴趣、做自己的事4.1E、其他0.02物理实验课前，老师 （有、无）要求预习实验内容，而你实际有无预习？有72.1无27.9A、一直有34.6B、偶尔有47.5C、无17.93你班的物理实验一般是如何开展的？A、学生动手，老师只是引导9.8B、老师详细讲解，再学生动手41.9C、老师讲解且操作一遍，再模仿42.6D、只是做实验练习题5.6而又你希望怎么开展？A、学生动手，老师只是引导28.0B、老师详细讲解，再学生动手48.8C、老师讲解且操作一遍，再模仿17.7D、只是做实验练习题5.54做物理实验时，一般是（ ）人一组进行实验的。A、1个9.0B、23个75.4C、3个以上15.65在上实验课时中，你在做什么？A、自己动手认真做实验20.9B、与同学分工合作完成实验69.4C、在一边看其他同学做实验6.6D、玩弄实验器材3.06在物理实验过程中遇到问题时你怎么做？A、请教实验指导老师59.4B、自己搞清楚问题在哪里37.1C、忽略问题，继续往下做实验2.9D、放弃实验0.67当实验难以完成时，主要的原因是A、自己动手能力不好56.6B、实验器材太过陈旧17.1C、教材要求过高6.3D、老师对实验不够重视1.1E、老师的指导能力不足4.0F、其他14.98经过物理实验课的学习之后，你自己的最大收获是A、能帮助理解实验原理48.9B、学会实验操作技能和步骤36.8C、学会数据处理1.6D、有助于做实验习题8.8E、几乎没有收获3.89在日常生活中，你对物理如何做到“学以致用”？A、尝试着维修或拆卸小家电15.5B、亲自动手改进某些生活用品18.7C、亲自动手做教材中课后小实验18.7D、运用物理知识解释物理现象34.1E、能做练习题目就可以11.0F、没有2.0表2：教师问卷调查结果统计表序号题目选项总计百分比%1本校有设立专门、正规的物理实验室吗？A、有，且配备专职指导老师 1368.42B、有，由任课教师轮流管理526.32C、没有15.262实验室已老化或损坏的仪器占总仪器量的百分比是A、10%20% 736.84B、20%50% 526.32C、50%70%631.58D、70%以上15.263您是否利用电教化技术辅助实验教学的开展？A、有设备，经常使用736.84B、有设备，有时使用736.84C、有设备，几乎没使用210.53D、没有设备315.794实验室器材能满足教材上要求的实验需求吗？A、完全能满足315.79B、能满足80左右1052.63C、能满足50左右315.79D、很难能满足315.795据您了解，您觉得培训对提高实验教学水平有帮助吗？A、有，完全能根据新课改的实验要求上课 631.58B、有，基本能按新课改的实验要求上课1263.16C、有，但很少，只是多增加点实验内容 15.26D、没有，仍按照原来的方式上实验课00.006您认为有必要开展操作性实验吗？A、有，能激发学生学习兴趣，提高其动手能力1684.21B、有，能提高学生考试成绩315.79C、没有，做实验不如讲实验 00.007在实验课上，课堂情况如何？A、纪律良好，学生积极参与 1157.89B、纪律良好，学生应付式完成631.58C、纪律较差，学生应付式完成210.53D、纪律散漫，学生常搞小动作00.008完成实验后，您会进行哪些教学安排？A、检查学生的实验结果 947.37B、归纳总结实验 1684.21C、组织交流及实验拓展842.11D、要求学生实验数据处理与分析947.37E、布置相应的实验习题1052.63F、查收实验手册526.329您认为本学校开设实验课存在的主要困难是：（可多选）A、实验器材不足 1684.21B、教材对器材要求过高947.37C、学生实验基础不好 1052.63D、教材对学生要求过高526.32E、学生兴趣不高,对实验不够重视 315.79F、教师对实验不够重视00.00G、学期教学任务重,课时较紧736.84H、应试教育的影响842.11I、教师本身缺乏实验兴趣15.26J、教师自身实验能力欠缺210.532.2 初中物理实验教学现状分析结合问卷调查的数据和实地访谈所了解到的具体情况对被调查的初中物理实验教学的现状进行分析。一、初中物理实验教学课的开出率较低在访谈中许多物理教师都认为物理实验是很重要的，但实际物理实验课的开出率并不高。总有部分演示或学生实验不能正常开展，或者是将教材中的探究性实验改成验证性实验进行实验教学；本次仅对几所城市中学进行调查，结果就不容乐观。实验课时“老师详细的讲解后学生再动手实验”的情况占41.9%，“老师讲解并操作一遍后学生再进行模仿”的情况占42.6%，而“学生自主动手，老师引导”的只占9.8%。教学中“以讲代做”、“黑板实验”的现象时而出现。据了解，这种现象在农村中学更为严重，是一个较为普遍的问题。影响实验课开出率的因素有很多，在众多的因素当中，哪怕只有一个因素不具备都有可能导致实验课不能正常开展，或是影响到实验教学的效果。（一）实验器材不足是实验课开设的主要原因当问及学校开设实验课存在的主要问题时，84.21%的教师认为“实验器材不足”是导致实验课不能正常开展的主要原因。大多数学校的实验室器材只能满足教材中实验需求的80%左右，实验器材的老化程度也比较严重，大部分学校的实验器材老化程度都超过20%，有的学校的器材老化程度在50%以上。实验器材不足具体主要体现两个方面的不足，一是同种实验器材的量不够；很多教师反映，由于实验器材的量不够，班级过多，实验课的安排经常出现冲突，并跟不上教学进度，致使很多时候先讲实验再做实验的情况。有时由于学生分组实验是人数过多，进行实验教学所取的效果不佳。二是实验器材的种类不足；教材所要求的实验仪器学校没有或是已经损坏。这也使得实验课没法开展。（二）学生实验基础薄弱也是实验教学难以开设的主要原因一半以上的教师认为，学生实验基础差也是实验课难以开展主要原因。也有56.6%的学生认为自己的动手能力差是难以按时完成实验的主要原因。访谈时老师们反映，学生实验能力差，没有具备初步的科学探究能力，实验课没有得到应有的教学成果。再加上现今的各项考试对实验的实际操作要求并不高或是没有对实验的实际操作和学生的创新与创造能力的考核（除广州市的其它城市还没有组织实验操作考核），而考察的主要内容还是学生的实验报告和实验步骤等方面。针对这样的考核方式，“教师讲实验，学生背实验”对比实验教学而言耗时少，见效更快。（三）教学任务重、课时紧张和应试教育成为第三原因40%左右的教师认为新课改后的课时更为紧张，再加上升学指标的压力也是影响实验课开展的原因。新课程实施注重学生的探究能力的培养，现行教材也大大增加物理实验的量，也将很多验证性实验变为探究性实验，但是教学的课时并没有增加。实验教学注重学生的科学探究能力的培养，耗时多，教学的见效慢，因而出现了“做实验不如讲实验，讲实验不如背实验”的荒谬做法。二、初中学生对物理实验的兴趣较高，教师开展的实验课形式上未能满足学生要求当问及学生希望物理实验课如何开展时，有28%的学生喜欢“自己动手，教师引导”，但实际只有9.8%的教师做到在实验课中让学生自主探究，教师只给必要的引导。大多数教师还是对“老师详细讲解，再学生动手”或“老师讲解且操作一遍，再模仿”，而希望老师讲解并实际操作后，自己的在模仿操作的学生不多，只占总数的17.7%，更多是喜欢老师详细讲解后学生自己动手实验。据访谈和以上数据得知，学生对物理实验的兴趣还是挺高的，有很多学生希望自主探究实验。但是由于初中生科学探究能力及实验动手能力较低，使得很多时候自主实验不容易成功，且需要的时间较长，学习效果不明显。因此，大多数学生还是希望在老师详细的讲解后再动手实验。这样，实验的成功率很高，学生有成就感。这也就是很多教师不过多开展探究实验教学的原因。而学生不喜欢老师进行操作后自己再去模仿进行实验，这样的教学模式很大程度抹杀了学生对物理实验的兴趣。也有一些教师认为，有些实验示范还是很必要的，特别是有一定危险的实验。三、教师对实验课的重视不够，应试教育思想有一定的影响从调查的数据来看和访谈内容的表面来看，每一个物理教师对物理实验都很重视的。但侧面一看，教师对实验课的重视还是不够的。主要表现为对课外实验并不重视；对有些实验没有仪器时，很少自制教具进行教学，而就以这为由进行“讲实验”；甚至个别老师失去开展实验的热情，就只想着怎么样把知识内容灌输给学生，无所谓挖掘实验的内涵，拓展实验的价值，更谈不上培养学生的探究能力。这种现象的产生一是因为个别教师的教学观念还存在一定的偏差，二是收到应试教育思想的影响。现金教师的工作强度大，部分学校领导和教师在升学压力下形成一种急功近利的思想，片面追求升学率，始终把学生的考试成绩放在首位。很多教师绝大多数精力都投在做题上，根本顾不上实验的教学。2.3 调查结论通过以上对实验教学现状调查的分析，从整体看初中物理实验课的开出率并不高，造成这样现象的原因有很多。从客观方面，主要是个中学实验器材不足很大程度上影响实验课开设的量及实验课的教学效果；教学任务重，课时紧张，初中阶段学生的动手能力差也是初中物理实验难以开展的另一客观原因。从主观方面，主要是个别教师对实验教学的观念还有一定的偏差，应试教育的思想在一定程度影响教师开设实验课的热情。3. 初中物理电学实验的分析研究初中物理电学实验内容是初中物理实验的一个重要组成部分，在初中物理实验教学中有着它独自的内容特点。新课程标准对初中物理电学实验提出了具体的要求。3.1课程标准对电学实验的要求在标准中指出，科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一。将科学探究列入内容标准，旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。在标准中也对科学探究基本能力提出基本的要求。电学实验作为初中物理实验的部分内容，因此必须遵循科学探究基本要求。在内容方面，标准的第三部分科学内容标准中对初中物理电学实验有明确的要求。3.1.1 电学一、从能量转化的角度认识电源和用电器的作用生活中广泛使用的电源和各类用电器都涉及到能量之间的转化，从这能量转化的角度认识电源和各种用电器在生活中的作用，贴近生活，体会电源和用电器的重要性。该标准对内容的要求是“认识”水平。对电源和用电器的认识也没有具体的要求，这给教学工作者提供很大的自由空间，可根据实际情况让学生去认识电源和用电器。一般应让学生认识生活中和实验室使用的电源和生活中常用的用电器，但对它们的工作原理没有具体的要求。因此，教育工作者可通过布置课外实验或课外课题让学生自主探索电源和用电器在生活中的作用，通过一些讨论和课外活动增强学生环保意识和节能意识。二、通过实验探究电流、电压和电阻的关系；理解欧姆定律，并能进行简单计算；测量小灯泡工作时的电阻，画出电阻随电压变化的图线，并进行讨论标准要求是通过实验探究，让学生经历和体会完整的科学探究过程，在教师的引导下自主探究得出电流、电压和电阻的关系。通过自主探究，学习科学探究的方法，培养初步的科学探究能力，形成实事求是的科学态度，体会探索的乐趣。通过参与科学探究，初步认识科学研究方法的重要性，控制变量法的应用以及信息处理的能力。在实验探究的基础上分析归纳出欧姆定律，并能用欧姆定律进行简单的应用。教材中主要是安排一节实验课“探究电阻上的电流跟两端电压的关系”和两个演示实验来达到课标的要求。“测量小灯泡工作时的电阻，画出电阻随电压变化的图线”是对欧姆定律的实际应用的实验技能要求。三、会读、会画简单的电路图。能连接简单的串联电路和并联电路。能说出生活、生产中采用简单串联或并联电路的实例标准中要求“能连接简单的串联电路和并联电路”，是对串、并联电路实验动手技能的要求。要求根据设计好的电路图进行独立操作连接串、并联电路，尽可能让学生自主设计一些简单的应用电路，然后实验操作，更能培养学生知识的应用和技能的提高。这个技能的培养主要是通过在教学中融入其它电学实验中进行。四、会使用电流表和电压表正确的使用电表进行测量是探究电学物理规律的必不可少的实验技能，也是学生在日常生活中使用电表进行一些电路测量的必备技能。标准要求会使用电流表和电压表是属于实验技能要求。要求正确使用电流表和电压表测量和读数，会用电流表和电压表探究电流规律。五、通过实验探究，知道在电流一定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比标准要求让学生经历实验探究的过程，继续学生科学的研究方法，发展初步的探究能力。但由于学生的认识能力等方面的限制，对导体消耗的电功率与导体的电流、电阻的关系的要求“了解”即可，当电流一定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比。教师还应拓展讨论日常生活中的一些用电器的发热量和连接导线的发热量大小对比，从生活中发现物理规律，培养学生勇于探究生活中的物理规律或应用物理知识；在生活现象中建构物理规律，培养学生生活中联系物理的好习惯。六、通过实验，探究影响金属导体电阻的因素影响金属导体电阻的因素很多，标准中只要求通过实验对金属导体电阻进行定性分析，得出定性的结论，对定量公式没有要求。从而让学生了解到导体的电阻是导体本身的一种性质即可。因此本实验一般采用演示实验达到标准中要求的教学效果。3.1.2 电和磁一、通过实验，探究通电螺线管外部磁场的方向通过实验探究通电螺线管的磁场方向与通入线圈中电流方向的关系，在教师的引导下归纳出安培定则。二、通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，力的方向与电流及磁场的方向都有关系要求通过实验观察通电导线在磁场中收到力作用的现象，了解导体中电流方向或磁场方向改变时都会改变力的方向，但对力的方向、电流方向和磁场的方向之间的具体关系不做要求。也就是说不要求掌握左右定则和力方向的判断。三、能用实验证实电磁相互作用。能举例说明电磁波在日常生活中的应用主要是通过实验验证“电生磁”、“磁生电”。四、通过实验，探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件标准要求通过实验探究归纳出产生感应电流的条件。注重实验的过程，归纳出的条件不要求设计到本质性，不用涉及磁通量的变化等方面。3.2初中物理电学实验在教学中的作用电磁学实验在电磁学发展中起到至关重要的作用，它是发现新事物探索新规律的基础，是验证理论、检验假说的依据，也是进行电学测量的途径。在初中物理教学中，电磁学实验在教学中也起到不可取代的作用和地位，即是物理教学的方式，也是物理教学中的重要资源，还是学生学习物理的重要途径。一、电学实验创设物理环境，符合学生认知规律在电学的教学中，由于电学知识比较抽象，单独地给学生教授物理知识既不符合新课标的要求，也不能使得学生接受。从人的认知心理角度来看，人的认知一般是从感性认识到理性认识的飞跃，感性认识是理性认识的基础，而电学实验就是为学生提高对电的感性认识的重要途径。因此，在教学中，教师应想方设法开展实验教学，创设以学生为主体的学习物理的环境，提供丰富的感性材料，让学生在这种环境下自主认识物理世界，获得感性认识。通过实验为学生理解电学的概念和规律提供素材，有助于学生形成正确的物理模型，符合学生的认知规律。二、电学实验贴近学生生活，联系生活实际，激发学生学习物理的兴趣与求知欲在现代生活中关于“电”的现象到处都有，学生对生活中用电有一定的感性认识，但由于学生没有学习过物理知识，在平时生活中对电的现象没有太多的注意。而在教学中的电学实验就是将学生生活中电现象引入课堂中，大大增加学生对物理的亲切感，学生会觉得很多现象都是自己常见的现象，却不知道产生这种现象的原因，从而增强学生对物理学习的兴趣与求知欲。三、电学实验有利于突破电学教学难点在电学教学中，由于电流、电压、磁场等在日常生活中学生比较难观察到，要让学生形成正确的物理概念和规律，凭空“讲授”学生是很难理解的。只有通过电学实验化无形为有形，通过具体的实验现象帮助学生理解和掌握电学知识，突破教学难点。四、电学实验对培养学生能力和技能具有重要意义通过电学实验不仅能促使学生理解物理知识，更重要的是培养学生观察和实验能力。在电学实验教学过程中，通过学生对实验的设计、操作实验、电路故障排除、记录数据、分析数据和归纳结论等将实践与思维、动手和动脑联系起来，能很好得培养学生思维能力和技能。五、电学实验教学有利于学生掌握科学研究方法在教学中，通过较为完成实验探究，让学生经历探究过程，体会科学家的经历，领悟科学研究的方法。六、电学实验有利于养成良好的科学精神和科学态度。实验过程是一个严格的科学过程，从实验设计到信息的处理都不容一丝的马虎，必须一丝不苟，踏踏实实的进行，实验才可能获得成功。让学生经历这样的过程，有助培养学生实事求是、严谨的科学态度。3.3初中物理教材中的电学实验的统计分析表3：人教版初中物理教材中电学实验的统计实验内容实验总数演示实验学生实验探究性实验电学21个14个11个21个电和磁10个6个6个10个从以上统计可以看出，在新课程下的教材特别重视实验，电学部分的实验总数高达31个，学生实验的也占了很大的比例。从实验性质来看，教材中所安排的实验都具有探究性实验的性质，大大减少验证性实验的比例，为培养学生科学研究能力创造很多机会。3.4初中物理电学实验资源的开发课程资源是新课程改革提出的一个重要的概念，随着新课程的实施，课程资源收到一定的重视。但很多教育工作者对课程资源的地位和作用认识还不够，或是对课程资源意识薄弱，致使许多很好的课程资源没有得到充分的利用或是埋没与闲置，也有很多课程资源需要教育工作者勇于去开发。3.4.1 初中物理电学实验资源的内涵与筛选一、初中物理电学实验资源的内涵初中物理电学实验资源属于初中物理课程资源的一部分，在这里笔者将其分为硬件资源和软件资源。硬件资源主要是指实验室电学实验、日常生活中关于电学实验的硬件设备和仪器；软件资源是指在能过作用于电学实验课程的多媒体资源和文本资源等。电学实验资源与实验教学关系密切，电学实验资源是电学实验教学的前提。二、初中物理电学实验资源筛选在中学物理电学实验教学中，教师首先要明确哪些实验资源具有开发和利用的价值，必须考虑到资源的取舍问题。特别是现代信息技术迅速发展，电学实验的多媒体资源多并乱，只有对文字、多媒体等素材进行有效的筛选后才进行开发和利用。筛选时要遵循一下原则：第一，电学实验资源要有利于实现教育目标，有利于实验教育的理想和办学宗旨；第二，实验资源要符合课程知识的需求和科学性；第三，实验资源要符合学生身心发展的特点，满足学生的兴趣爱好和发展需求。不仅要注意学生的群体需求，而且要注意学生的个体需求。3.4.2 初中物理电学实验资源的开发利用一、硬件资源的开发利用新课改的实施注重科学探究，物理课的教学很多时候都是进行实验教学为主，而实验设备和仪器是物理电学实验的基础，对实验教学的质量起到很大的影响，合理、充分地开发和利用这些硬件资源成为我们十分重视的问题。（一）开放实验室，创设探究条件，提高实验室设备的利用率实验室、实验器材就是宝贵的实验资源和条件。而目前还有很多中学的实验室只有于实验课，学生平时是不允许进去的，使得物理实验资源尚未得到充分的利用。在物理课程中，很多活动都是实验探究活动，学生可在教师的引导下开展一些探究性、创新性实验，培养学生科学探究能力。开放实验室是为师生创设探究的条件，让他们随时可接触、熟悉各种实验仪器和设备，可在教师的引导下进行设计实验、进行实验，丰富了学生的探究课题，提高了学生的创新能力，也提高了实验室设备的利用率。（二）开发实验室中闲置的实验器材，充分利用师生身边的物品、廉价材料进行实验在实验室中还存在很多仪器在平时教学中很少用或不用的情况，让这些器材得到充分的利用，发挥它们原有的价值也应该值得教育工作者的重视。因此，在物理实验探究活动中，探究的课题不能仅仅局限于教材中的几个课题，更应该想方设法拓展实验探究的内容或提出新的实验方案，使得充分利用实验室中闲置的器材和师生身边的廉价物品。这样更有利于学生动手，发展学生的实验技能，培养学生的创新意识。比如，在学习电动机模型时，教师对电动机的工作原理讲解再详尽，很多学生听起来也是寡然无味，如果教师在讲解后让学生利用一块磁铁，一段细铜丝和一节电池制成一个简易电动机，比一比看谁做得好，学生在动手进行电动机制作的同时，也动脑对电动机的原理进行了学习，对学习电动机的一些疑难问题也就迎刃而解了。（三）不断增加和更新电学实验设备仪器在电学实验中，有部分实验电表或仪器因损坏或是老化影响到学生实验的开展，这也是物理实验教学难以开设的原因之一。这就要求学校不断增加和更新电学实验的设备仪器，为学生科学探究活动创设可靠的物质条件。二、软件资源的开发利用初中物理电学实验教学离不开现实的物理情境。但是，学生的直接经验、学校的实验室条件，都是有限的。比如通电导线中电流的概念的建立是很抽象的，直接说明和观察实验学生未必能理解，若通过导体中电荷移动的动画展现，教学效果就很大的不一样了。因此，切合学习实际的音像资料、动画是十分必要的。收集一些学生平时比较少观察到，有符合电学教学意义，实验室又没法进行的电学物理现象的音像资料。比如蒙古包外的风力发电机、悬浮列车的超导现象等。开发一些动画，将物理抽象的概念、规律具体化，帮助学生对概念和规律的理解。4. 初中物理电学实验的教学设计研究4.1 物理实验教学设计的含义教学设计是指教师以现代教学理论为基础，依据教学对象的特点和教师自己的教学观念、经验、风格，运用系统的观点与方法，分析教学中的问题和需要，确定教学目标，简历解决问题的步骤，合理组合和安排各种教学要素，为优化教学效果而制定实施方案的系统的计划过程。而物理教学设计就是根据现代教育科学理论的基本观点和主张，依据物理学科的特点，学生的实际情况和教学的目的要求，通过对教学过程中各种相关要素的系统分析，优化教学活动的模式，并形成有序的操作流程，以指导教学工作的实施。物理实验教学设计就是对物理实验进行设计并应用于物理教学中物理教学设计，是物理教学设计的重要组成部分。物理实验教学设计要综合考虑各个要素及其相互之间的关系，在这个基础上设计合理的物理实验并贯穿教学当中，是指相辅相成，构成一个完整的有机整体以指导教学工作的具体开展，起到提高教学效率，确保教学质量的作用。4.2初中物理电学实验教学设计的原则一、实验设计要具备科学性原则物理学中的很多概念和规律都是通过多次实验的结果总结归纳得出，作为电学实验，是物理实验的一部分内容，在物理实验设计中要符合物理学原理、教育学原理和学生的年龄特点及认知水平。比如，进行实验磁场对通电导线的作用时，只要求学生知道通电导线在磁场中会受力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线的方向存在着关系，只是定性的分析。对力的大小进行定量分析考虑到初中阶段考虑到学生的认知水平，在这里没有要求。二、实验设计要有针对性、实用性原则在实验教学中，每一个实验的设计必须具有针对性、目的性。不同的教学内容，对学生的认识程度不同，因此要针对教学内容和课标的要求，结合实验的趣味性进行设计实验以激发学生的求知欲和达到教学目的。当然，实验的设计也要讲究实用性。在设计时力求简洁实用，适用于教学，又要结构简洁，对问题的解决具有很强的针对性。在实施过程中，不用花费过多的时间和精力。实验器材可实验室直接可得或生活中便于取得的，能用最为简单的设计达到教学效果是最好的了。三、实验现象明显性原则在实验教学中，实验现象明不明显对教学的效果有非常大的影响。现象不明显的实验没有说服力，引起学生的质疑，削弱学生实验的成就感及实验兴趣。比如，在设计串、并联电路的电流时，要考虑到电表的量程及电路中的电阻情况，使得电表指针偏转较为明显。引起学生视觉刺激和感受，对接下来的教学有很大的帮助。四、实验安全性原则初中生对用电安全意识不够强，缺乏安全用电的技能及应急处理能力。因此，在电学实验教学设计时，必须考虑学生的用电安全问题，在仪器的选择、操作的规范性等教师都要精心考虑和设计，尽量避免可能对学生身体有危害的实验方案。五、发展科学探究能力与获取知识相结合在传统的教师备课中，只注重设计知识内容的传授和讲解方法，一般都是先讲解知识点然后再进行实验验证，学生也接受式得获得知识，但不利于学生能力的发展。新课标下，提倡素质教育，教师是主导地位，学生才是教学的主体地位。在电学实验教学设计上应注意，指导学生的实验探究过程，发展学生科学探究能力，自主获取知识与技能，做到发展学生的科学探究能力与获取物理知识相结合。六、趣味性原则实验是物理实验教学的活动同时也是学生学习的活动，学生不能完全依靠教师的督促着完成，而是通过设计优秀的实验教学方案提高学生学习的兴趣和求知欲，从而让学生进行自主的探究获得知识和技能。这里主要是通过设计多种实验手段进行进行实验、实验的现象与学生的原有认识发生矛盾或是利用日常生活的一些用具进行实验等，从而很好的引起学生进行探究的兴趣。七、可行性原则在进行实验教学方案的设计时，要注意所设计的教学方案的可行性。必须考虑到学生的认识水平，不能超越学生的年龄特征及知识范围；考虑到实验的操作难度和学生的实际动手能力，不能低估或高估学生的水平；还要考虑到实际的实验设备是否达到所设计的实验的硬件要求。4.3 初中物理电学实验的教学设计物理教学设计的内容主要是包括教学内容分析、教学对象分析、教学目标设计、教学策略设计、教学媒体设计和教学评价设计等6个方面。教师通过对教学内容、课程标准以及学生的实际情况进行详细的分析，有针对性的确定教学目标及教学策略，对教学的个要素进行合理的安排，使得全面提高学生的素质，达到最好的教学效果。初中物理电学实验的教学要尽量避免在教学中的失误，提高教学效率，达到最好的教学效果，也一样要进行这样的教学设计。一、对电学实验内容的分析在进行初中电学实验教学设计时先要分析实验的内容，教师要明确，通过实验教学，学生要从中获得那些知识和掌握这些知识的程度。同时还要考虑学生技能的提高，从实验中学生能习得那些技能与方法，并将知识内容与技能方法有机结合，从而确定教学的重点，体现课标的要求。为下一步教学目标的确定、教学策略和教学媒体的设计提供依据。二、对教学对象分析在教学中，学生是学习的主体。美国心理学家的探索发现法提到，通过实验探究，让学生自主获取知识技能和方法，促进形成正确的价值观。即是学生的学习不是简简单单地将信息的传输过程，而是要根据学生的原有认识水平和所具备的知识与技能，让学生通过自主探究的过程来获取新的知识与技能。因此，在开展电学实验教学前，应该要分析学生的此前所具备的一般特征，认识结构的特点，学生的知识准备情况，动手能力以及处理故障问题的能力，从而进行有针对性的实验设计，是教学设计的基础。三、教学目标的设计通过对实验内容和学生的实际情况分析的基础上，依据课程标准的要求，针对某个电学实验，明确该实验的特点、实验操作的难以程度和教学的实际设备来确定该实验的教学目的。使学生的学习活动有目的的进行，从而获得知识技能和方法，促进学生形成正确的价值观。四、教学策略设计在教学目标确定的基础上，根据学生的认识特点和实验内容特点进行有针对性地组合各教学活动，选择适当的教学方法和组织形式，并计划和安排教学时间，考虑实验教学时尽可能出现的情况和突发事故，事先做好应付准备，从而形成具有实际效率的教学方案。五、教学媒体设计教学媒体在物理电学实验教学中尤其重要，不可或缺的。在开展实验教学时，教师应根据实验内容和教学的方式准备好实验用具，实验室的安排以及学生分组的情况；为了使学生更容易发现实验教学的问题或规律，教师还要适当应用现代多媒体来创设鲜明生动、直观形象、具有启发性的教学情境，以激发学生学习物理的兴趣和加深对规律的理解。六、教学评价设计新课程下的教学评价中，相对于结果，过程更能反映学生的发展变化。因此，在教学评价时即要重视结果也要重视实验教学的过程。物理电学实验教学是否达到预期的教学目的，可以通过观察学生在实验课堂上的表现、与学生谈话、学生的评价、学生的实验报告等方面进行综合性的评估，总结教学的得失。通过教学评价所反馈的信息，对之前的教学设计进行改进，使之更为合理，提高教学效果。4.4 初中物理电学实验教学设计应注意的问题在初中物理实验教学设计时，除了要求实验设计的合理外还应注意一下一些问题。一、教学设计要适合学生的发展。所设计的初中物理电学实验的实施方案，是否适合实验学生的年龄特征？学生现有的生活经验和知识能力是否适合开展此项实验？该实验是否对所有的学生都适合或只适合于哪个层次的学生开展？二、在设计实验时应考虑到实验过程中可能会有哪些步骤存在某种隐患，实验过程中学生对安全事项能否严格遵守？应采用何种方法避免事故的发生，保证实验的顺利开展。三、在教学设计时还应考虑到小组成员的合理搭配，注意男女生的分组搭配和动手能力强弱与细心程度不同的学生的合理搭配。四、学生完整的完成某一实验所需的时间长短，在此时间段内学生的注意力能否维持在一个较高的水平，考虑教学内容的时间安排。五、尽可能的考虑各个教学环节可能存在的问题和应付的准备，确保实验教学顺利进行，提高教学效率。5. 初中物理电学实验教学设计的应用实例开展初中物理电学实验教学有助于培养学生观察动手能力，分析解决实际问题的能力，开拓学生思维，增强学生的创新意识和能力，提高学生的合作交流以及组织能力，培养学生学习物理的兴趣和提高其求知欲，对培养学生科学探究能力有至关重要的作用。下面通过一些教学案例分别说明不同类别的实验教学的一般程序以及在教学中所起的作用。5.1 演示实验教学的应用实例与评析一、实验名称：电荷间的相互作用1、实验分析对电荷间的相互作用的学习中，教材主要是通过演示实验引导学生发现同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的作用规律。由于该实验要让玻璃棒与橡胶棒摩擦带电的，影响该实验的明显因素还是很多，教师要留意进行实验时的天气、空气湿度，在进行摩擦起电时要注意技巧性。因此，该实验设计为由教师进行演示实验，引导学生观察并发现规律，有利于新课的学习，能很好激发学生学习的兴趣。2、实验设计实验一：实验器材：橡胶棒、毛皮、玻璃棒、丝绸布，各两套；旋转架1套。实验方法：（1）用两根橡胶棒同毛皮摩擦后，一根吊在旋转支架上，用另一根去接近它的带电部分，观察实验现象；（2）用两根玻璃棒同丝绸摩擦后，一根吊在旋转支架上，用另一根接触它的带电部分，观察棒的运动情况；（3）分别将橡胶棒同毛皮摩擦，玻璃棒同丝绸摩擦，使它们带上异种电荷，将其中一根吊在旋转支架上，用另一根去接近它的带电部分，观察旋转支架上棒的运动情况。实验二：实验器材：感应起电机1台，验电羽2个。实验方法：（1）用起电机的一个放电球与验电羽上的金属圆片接触一下，则验电羽的纸条带上了同种电荷，观察实验现象；（2）使两个验电羽靠近，用起电机的同一个放点球分别接触它们，使其带上同种电荷，观察实验现象；（3）使两个验电羽稍近（距离稍大于2倍羽长），分别用起电机的两个放点球与它们接触，给两个验电羽带上异种电荷，观察实验现象。 图1：验电羽二、电荷间的相互作用的教案（一）实验教学课题：电荷间的相互作用（二）教学目的：通过观察实验现象，认识电荷间的相互作用，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。（三）教学过程提出问题：我们知道，经过摩擦的物体带电，可以吸引小物体，那么，电荷与电荷之间有什么相互作用呢？我们又如何来研究电荷间的相互作用呢？（引导学生进行以上的“实验一”的设计）实验演示：进行“实验一”地演示，引导学生发现，两个带同种电荷的橡胶棒间是相互排斥的，在推斥的作用下进行转动；两个带同种电荷的玻璃棒也是相互排斥的；而分别用毛皮摩擦过的橡胶棒和用丝绸摩擦过的玻璃棒却是相互吸引的。总结得出规律，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。为了增强说服力，教师再进行演示“实验二”，让学生观察两个验电羽在带有同种电荷时相互作用的情况，然后再观察两个验电羽带不同种电荷时的现象。同样得出相同的结论。三、总结初中物理电学演示实验主要分类为探究性演示实验、验证性演示实验和应用性演示实验这三类。本教学片段的演示实验属于探究性演示实验，主要是通过让学生观察实验，引导学生进行发现物理现象，是归纳物理概念和规律的基础。验证性实验主要是对物理概念和规律的检验，增强说服力。应用性演示实验主要是为了巩固已学的电学物理知识，通过演示实验引导学生应用已学知识进行分析实验现象，从而达到教学目的。初中物理电学演示实验在物理电学部分的教学中起到很重要的作用。通过电学演示实验，为学生提供必要的感性认识，是归纳电学概念和规律的基础，同时也有利于培养学生观察能力和激发学生的兴趣，活跃课堂气氛。5.2 学生实验教学的应用实例与评析一、实验名称：研究电磁铁1、实验分析对电磁铁的学习中，教材主要是通过安排一个学生探究性实验让学生在教师的引导下自主探究认识电磁铁的相