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1开展中学物理微型实验的背景
1.1中学物理实验存在的问题
近年来，中学物理越来越受到人们的重视，然而也存在着传统教学的弊端。在教学功利主义的诱惑下，使得学生的头脑中学到的不再是聪慧机智，仅仅是一系列枯燥的公式和一堆堆难解的方程，并且高中物理教学任务繁重，尤其是高一新生很容易觉得物理枯燥无聊，不能高效的构建物理模型解决问题，甚至无从下手，丧失学习物理的兴趣。然而，在教学的生涯里，在物理实验的课堂上，常常被学生高涨的学习热情震撼到，由此可见实验对物理教学、对激发学生学习兴趣有着不可替代的作用。
然而，2009年有关部门对陕西省114名高中物理教师及他们所任课的两千余名学生进行了相关的调研调查，涉及到全省陕南白河一中、平利八仙中学、关中韩城西庄中学、扶风高中、陕北子洲中学等32所中学43个高一、高二的班级，对调查数据利用Excel处理。总结Excel所得的数据，在中学物理实验中存在的以下3个重大问题：
①实验器材、实验员存在的问题：近些年来实验室整体条件有了较大进步，但是仍存在诸如以下的问题：教师提到所在实验室的实验器材配备与教材不完全匹配，虽然学校也会购置新器材，但是往往只是数量上增多质量上不够过关，新配的部分实验器材准确度不高，实验效果不佳等问题，很多学校没有配备专门的实验员，有的学校虽配有实验员但是大多是非物理专业，物理教师课前既要准备实验器材又要课后整理和维修器材，工作量非常之大很大程度影响实验教学效果。
②物理教师存在的问题：从调查结果来看，物理教师普遍存在问题集中在两方面：一是应试教育观念根深蒂固，实验教学意识比较淡薄，有些教师认为实验课浪费时间，影响教学进度，不如在考试前再集中突击实验，也能考个好分数，认为实验无关紧要，有也些教师为保护器材而不做实验或者演示实验让学生看，这些不当的教学观念都严重影响实验教学效果；二是实验教学投入时间不足，实验操作能力相对较差，在上述调查结果的所反应的观点影响下，很多教师忽视了实验教学的研究和探究实验操作能力日已退化。
③教学考核制度存在的问题：现行的物理教学考核制度中对学生实验能力的考查一方面只停留在书面考核且大多为实验探究内容和方法的考核，缺少真正的操作考核无法反应学生实验能力高低不利于学生动手实验能力的提高；另一方面有的实验操作考试基本由县区各学校自行组织，成绩水份较大，师生对实验都不重视。
1.2问题分析
以上的三个问题进行分析，可以发现教师在进行物理实验教学时，为了让学生认识实验过程，教师必然会经常用虚拟实验来代替学生实验，这是由于实验仪器的短缺、教师自身对实验重视程度不足所致；同时教师必然也会尽量减少物理实验课的数量，以避免课堂混乱、减小物理课程教学难度、加快教学进度，并且能有更多时间进行单纯的知识点的传授。
2中学物理微型实验的定义和作用
2.1微型实验的定义
中学物理微型实验作为实验的组成部分对物理学的形成和发展、对教育教学都起着不可替代的作用。中学物理微型实验的研究是一个宽广的新领域，通过普遍案例与微型设计案例的对比，明显的突出微型设计案例所具有的教育教学作用、对教师的促进作用，是不可缺少的，难以替代的。中学物理实验微型设计指的是按照教学需要，由教师自主设计，穿插于课堂教学中的小实验，具有环保、方便、可靠、安全、效果突出等特点。鉴于这些特点，借鉴国内外优秀的中学实验微型设计案例，探究其中所包含的共同的促进物理教育教学的因素，从而总结出中学物理实验微型设计所需要遵循的基本要求和基本的原则：基本要求如要有明确的目的；实验要明显和直观；实验要多种感官并用、能提高感知效率；安全、可靠、确保成功；要有启发性等；而基本原则如激发学生学习物理的兴趣与求知欲望：为学生创造生动有趣的物理学习情境；发展学生能力使得学生掌握科学方法；培养学生的科学态度和科学精神等。遵循这些原则，回顾教学中存在的问题，遵循微型设计实验的要求和原则，指导教师从哪几个方面着手发挥实验微型设计的促进作用，设计微型实验克服传统物理实验案例中的普遍问题，展望中学物运实验的发展趋势，成为促进物理教学不可或缺的重要力量。本文重在通过分析中学物理实验微型设计案例，从案例中发现问题、提出问题、寻找解决办法。
2.2微型实验案例
例如在弹力与形变的教学中，需要采用实验进行教学，采用实验的微型设计教学如下：教师首先演示小实验即用手分别挤压塑料瓶和玻璃瓶，学生可直观的观察到塑料瓶明显的形变和玻璃瓶难以观察到的形变。在此基础上，从形变的定义出发，理论分析可知玻璃瓶确实有发生形变，只是难以观察，借助带细管的软木塞间接的放大玻璃瓶的形变，从而引出物理实验的思想：放大法。并且通过微型实验还得出形变按是否可通过肉眼直接观察得到的分类，并且观察玻璃瓶在撤去外力后细管中的液面恢复原来高度，为之后弹性形变的引出做下铺垫。而在形变讲解的基础上，通过演示微型实验：即在悬挂在铁架台上的弹簧上挂上钩码，用这个例子中弹簧的形变来巩固刚所学的形变，再通过受力分析引出弹力。通过微型实验，即分别让钩码与弹簧接触、挤压从而得到产生弹力的条件以及弹力的定义，让学生对弹力有一个清晰的认识。
2.3与中学物理实验普遍案例的时比
通过上述形变与弹力的教学案例，可以发现，实验微型设计教学案例与中学物理实验普遍案例直接的差别。首先，实验微型设计案例注重用许多微型实验引出或者验证将要学习的知识点，如用塑料瓶与玻璃瓶引出形变的分类、放大法思想，过程简单明了，形象直观。而相对于实验的普遍案例，不借助微型实验只能枯燥的讲解知识点，学生的学习兴趣大大降低，同时对知识点的掌握也没有微型设计实验明显。其次，如微型实验设计中借助弹簧悬挂钩码的演示实验，相对于中学物理实验普遍案例而言，前者更注重在具体的情景中分析问题，引出新内容，承上启下，更容易理解，逻辑性更强，而不是毫无铺垫的讲述新内容。最后，实验微型设计所需要的实验仪器简单，教师完全可以根据自己的教学需要自行设计，不仅与教学目的相匹配，也更能体现出启发性教学的原则，用实验来启发，可以培养从实验中发现问题、提出问题，分析问题，进而解决问题。并且实验的微型设计能够将很多难以讲解的知识点、抽象的知识点用微型实验的现象直观的表现出来，易于理解和培养学生的抽象思维，这是中学物理实验普遍案例所缺少的，其只注重于必做实验。实验微型设计案例更加关注知识点的发现过程、探究过程，符合新课程标准下的启发式教学要求。 2.4中学物理实验微型设计的意义和作用
中学物理实验微型设计对教育教学有很多的作用。中学物理实验中存在的问题，主要分为三点。
第一，从实验仪器短缺的情况出发，实验的微型设计中所用的实验仪器简单，操作方便，很适合自制教具的要求。教师完全可以根据教学目的进行设计，可以有效解决实验资金不足、实验仪器不足等问题，使得教师能够通过各种各样的微型实验来帮助自己有效的进行实验教学、知识点的传授，很大程度上促进教师对实验的重视、改变教师的观念，促进教学。
第二，实验微型设计是微型的，但又不缺乏实验所具有的创设生动的物理情境、培养学生的分析理解能力等作用。同时，实验微型设计能够将抽象的知识点、相互关联的知识点串接起来，用实验直观形象的引出，在讲解知识点时起到事半功倍的作用，相对于必做的实验而已，实验微型设计具有无法替代的地位。它可以淡化教师对应试教育的观念。在实验微型设计中，教师自然而已从教学目的出发进行设计，而实验教学又能引导学生思考、提高学生在具体的问题中解决问题的能力，教师会为启发而进行教学。
第三，实验微型设计可以设计出多种中学物理普遍案例难以发现进行的实验，能够很好的提高学生学习的兴趣、热情，让学生在实验过程的集中精神。同时，实验微型设计过程简单明了，注重学生和教师共同分析的过程，不会造成课堂的混乱，反而能规范课堂教学秩序。
3微型实验在中学物理教学中的实践
3.1在课堂引入方面
在课堂的教学中，课堂引入起到承上启下的重要作用，如何进行效果良好的课堂引入是一个重要的问题。尝试将微型实验应用在具体的中学物理实验教学实践中，例如：电生磁实验。
“电生磁”这一章节，单纯的理论讲解不仅枯燥，学生难以理解，也难以起到良好的课堂引入效果。此时，将实验的微型设计应用到实践当中，例如：利用绝缘导线、铁钉、开关、电源、大头针等生活中简单易见的物品设计一个微型实验：将绝缘导线绕在铁钉上，并将铁钉、导线、开关、电源正确连接，让铁钉靠近大头针，当闭合开关后发现大头针被铁钉吸引，此时增加绝缘导线的匝数，可以发现被吸引的大头针增多。
从这个实验现象可以很好的说明：电生磁这一现象。即由于通电，而使得铁钉吸引大头针，说明通电后铁钉产生了磁场，并且随着线圈匝数的增多，磁场增强。很自然的引入的电生磁这一观点，在引入的同时，能够很多的激发学生的好奇心，使得学生对即将学习的内容产生兴趣，产生学习动机，发挥学生的主观能动性，提高了学习的效率，提高的课堂的教学效果。
3.2在改善演示实验方面：
很多实验需要的仪器复杂并且占用空间大，不利于课堂演示。在课堂的教学中，将实验的微型设计应用到中学物理教学实践中，例如：光的衍射实验。
通常光的衍射实验，是利用游标卡尺，调节卡尺缝隙平行于日光灯方向进行观察，但实验过程中，由于教室光线的影响、实际操作难等缘故，往往难以观察到彩色条纹。此时，应用实验的微型设计的启发，可以将游标卡尺固定于书的缝隙中，用书当光屏、用激光笔代替平行的日光灯进行上述的实验，不仅实验的过程更加简单明了，实验操作变的可行，所用实验仪器还有如更加简单、价格低廉，占用空间小等优点。将实验的微型设计应用于课堂演示实验中，可以很大的改善演示实验的效果，提高课堂教学的效果。
3.3在促进重难点教学方面
中学物理的重难点教学，教师往往采用单纯的理论分析，不仅内容枯燥，学习难以理解，说讲的知识点也相对抽象，不易掌握和建构。为避免这种现象，将实验的微型设计应用到中学物理实验教学实践中，如碰撞实验，涉及到能量问题和动量守恒，是重点和难点，利用实验微型设计，在教学中进行实践，如：演示让一个铁球去碰撞一个半径大小与铁球相同的静止的塑料球，碰撞后，发现铁球和塑料球一起向前运动，并且塑料球运动更快。
演示后，教师结合课本碰撞的知识点，进行讲解，引导学生思考为什么会出现上述的实验现象，可将抽象的碰撞问题变为直观实验现象，呈现在学生的面前，有利于学生对知识点进行建构。实验的微型设计应用于重难点的教学，可以将重难点以简单明了的方式传授给学生，理论联系实验，大大提高对知识点的深度理解，提高了教学效果。
随着新课程标准的实施，中学物理实微型设计不能仅仅满足于让学生去获取或验证某个结论，更重要的是让学生通过实验，培养创新思维和创新能力。总之，教师在课堂中如果根据学生学习情绪的变化，对教学的方法、手段不断作出相应的变换，就能把单调的、枯燥的东西变活，活跃课堂气氛，激发学生主动探究知识的热情。
1.1中学物理实验存在的问题
近年来，中学物理越来越受到人们的重视，然而也存在着传统教学的弊端。在教学功利主义的诱惑下，使得学生的头脑中学到的不再是聪慧机智，仅仅是一系列枯燥的公式和一堆堆难解的方程，并且高中物理教学任务繁重，尤其是高一新生很容易觉得物理枯燥无聊，不能高效的构建物理模型解决问题，甚至无从下手，丧失学习物理的兴趣。然而，在教学的生涯里，在物理实验的课堂上，常常被学生高涨的学习热情震撼到，由此可见实验对物理教学、对激发学生学习兴趣有着不可替代的作用。
然而，2009年有关部门对陕西省114名高中物理教师及他们所任课的两千余名学生进行了相关的调研调查，涉及到全省陕南白河一中、平利八仙中学、关中韩城西庄中学、扶风高中、陕北子洲中学等32所中学43个高一、高二的班级，对调查数据利用Excel处理。总结Excel所得的数据，在中学物理实验中存在的以下3个重大问题：
①实验器材、实验员存在的问题：近些年来实验室整体条件有了较大进步，但是仍存在诸如以下的问题：教师提到所在实验室的实验器材配备与教材不完全匹配，虽然学校也会购置新器材，但是往往只是数量上增多质量上不够过关，新配的部分实验器材准确度不高，实验效果不佳等问题，很多学校没有配备专门的实验员，有的学校虽配有实验员但是大多是非物理专业，物理教师课前既要准备实验器材又要课后整理和维修器材，工作量非常之大很大程度影响实验教学效果。
②物理教师存在的问题：从调查结果来看，物理教师普遍存在问题集中在两方面：一是应试教育观念根深蒂固，实验教学意识比较淡薄，有些教师认为实验课浪费时间，影响教学进度，不如在考试前再集中突击实验，也能考个好分数，认为实验无关紧要，有也些教师为保护器材而不做实验或者演示实验让学生看，这些不当的教学观念都严重影响实验教学效果；二是实验教学投入时间不足，实验操作能力相对较差，在上述调查结果的所反应的观点影响下，很多教师忽视了实验教学的研究和探究实验操作能力日已退化。
③教学考核制度存在的问题：现行的物理教学考核制度中对学生实验能力的考查一方面只停留在书面考核且大多为实验探究内容和方法的考核，缺少真正的操作考核无法反应学生实验能力高低不利于学生动手实验能力的提高；另一方面有的实验操作考试基本由县区各学校自行组织，成绩水份较大，师生对实验都不重视。
1.2问题分析
以上的三个问题进行分析，可以发现教师在进行物理实验教学时，为了让学生认识实验过程，教师必然会经常用虚拟实验来代替学生实验，这是由于实验仪器的短缺、教师自身对实验重视程度不足所致；同时教师必然也会尽量减少物理实验课的数量，以避免课堂混乱、减小物理课程教学难度、加快教学进度，并且能有更多时间进行单纯的知识点的传授。
2中学物理微型实验的定义和作用
2.1微型实验的定义
中学物理微型实验作为实验的组成部分对物理学的形成和发展、对教育教学都起着不可替代的作用。中学物理微型实验的研究是一个宽广的新领域，通过普遍案例与微型设计案例的对比，明显的突出微型设计案例所具有的教育教学作用、对教师的促进作用，是不可缺少的，难以替代的。中学物理实验微型设计指的是按照教学需要，由教师自主设计，穿插于课堂教学中的小实验，具有环保、方便、可靠、安全、效果突出等特点。鉴于这些特点，借鉴国内外优秀的中学实验微型设计案例，探究其中所包含的共同的促进物理教育教学的因素，从而总结出中学物理实验微型设计所需要遵循的基本要求和基本的原则：基本要求如要有明确的目的；实验要明显和直观；实验要多种感官并用、能提高感知效率；安全、可靠、确保成功；要有启发性等；而基本原则如激发学生学习物理的兴趣与求知欲望：为学生创造生动有趣的物理学习情境；发展学生能力使得学生掌握科学方法；培养学生的科学态度和科学精神等。遵循这些原则，回顾教学中存在的问题，遵循微型设计实验的要求和原则，指导教师从哪几个方面着手发挥实验微型设计的促进作用，设计微型实验克服传统物理实验案例中的普遍问题，展望中学物运实验的发展趋势，成为促进物理教学不可或缺的重要力量。本文重在通过分析中学物理实验微型设计案例，从案例中发现问题、提出问题、寻找解决办法。
2.2微型实验案例
例如在弹力与形变的教学中，需要采用实验进行教学，采用实验的微型设计教学如下：教师首先演示小实验即用手分别挤压塑料瓶和玻璃瓶，学生可直观的观察到塑料瓶明显的形变和玻璃瓶难以观察到的形变。在此基础上，从形变的定义出发，理论分析可知玻璃瓶确实有发生形变，只是难以观察，借助带细管的软木塞间接的放大玻璃瓶的形变，从而引出物理实验的思想：放大法。并且通过微型实验还得出形变按是否可通过肉眼直接观察得到的分类，并且观察玻璃瓶在撤去外力后细管中的液面恢复原来高度，为之后弹性形变的引出做下铺垫。而在形变讲解的基础上，通过演示微型实验：即在悬挂在铁架台上的弹簧上挂上钩码，用这个例子中弹簧的形变来巩固刚所学的形变，再通过受力分析引出弹力。通过微型实验，即分别让钩码与弹簧接触、挤压从而得到产生弹力的条件以及弹力的定义，让学生对弹力有一个清晰的认识。
2.3与中学物理实验普遍案例的时比
通过上述形变与弹力的教学案例，可以发现，实验微型设计教学案例与中学物理实验普遍案例直接的差别。首先，实验微型设计案例注重用许多微型实验引出或者验证将要学习的知识点，如用塑料瓶与玻璃瓶引出形变的分类、放大法思想，过程简单明了，形象直观。而相对于实验的普遍案例，不借助微型实验只能枯燥的讲解知识点，学生的学习兴趣大大降低，同时对知识点的掌握也没有微型设计实验明显。其次，如微型实验设计中借助弹簧悬挂钩码的演示实验，相对于中学物理实验普遍案例而言，前者更注重在具体的情景中分析问题，引出新内容，承上启下，更容易理解，逻辑性更强，而不是毫无铺垫的讲述新内容。最后，实验微型设计所需要的实验仪器简单，教师完全可以根据自己的教学需要自行设计，不仅与教学目的相匹配，也更能体现出启发性教学的原则，用实验来启发，可以培养从实验中发现问题、提出问题，分析问题，进而解决问题。并且实验的微型设计能够将很多难以讲解的知识点、抽象的知识点用微型实验的现象直观的表现出来，易于理解和培养学生的抽象思维，这是中学物理实验普遍案例所缺少的，其只注重于必做实验。实验微型设计案例更加关注知识点的发现过程、探究过程，符合新课程标准下的启发式教学要求。 2.4中学物理实验微型设计的意义和作用
中学物理实验微型设计对教育教学有很多的作用。中学物理实验中存在的问题，主要分为三点。
第一，从实验仪器短缺的情况出发，实验的微型设计中所用的实验仪器简单，操作方便，很适合自制教具的要求。教师完全可以根据教学目的进行设计，可以有效解决实验资金不足、实验仪器不足等问题，使得教师能够通过各种各样的微型实验来帮助自己有效的进行实验教学、知识点的传授，很大程度上促进教师对实验的重视、改变教师的观念，促进教学。
第二，实验微型设计是微型的，但又不缺乏实验所具有的创设生动的物理情境、培养学生的分析理解能力等作用。同时，实验微型设计能够将抽象的知识点、相互关联的知识点串接起来，用实验直观形象的引出，在讲解知识点时起到事半功倍的作用，相对于必做的实验而已，实验微型设计具有无法替代的地位。它可以淡化教师对应试教育的观念。在实验微型设计中，教师自然而已从教学目的出发进行设计，而实验教学又能引导学生思考、提高学生在具体的问题中解决问题的能力，教师会为启发而进行教学。
第三，实验微型设计可以设计出多种中学物理普遍案例难以发现进行的实验，能够很好的提高学生学习的兴趣、热情，让学生在实验过程的集中精神。同时，实验微型设计过程简单明了，注重学生和教师共同分析的过程，不会造成课堂的混乱，反而能规范课堂教学秩序。
3微型实验在中学物理教学中的实践
3.1在课堂引入方面
在课堂的教学中，课堂引入起到承上启下的重要作用，如何进行效果良好的课堂引入是一个重要的问题。尝试将微型实验应用在具体的中学物理实验教学实践中，例如：电生磁实验。
“电生磁”这一章节，单纯的理论讲解不仅枯燥，学生难以理解，也难以起到良好的课堂引入效果。此时，将实验的微型设计应用到实践当中，例如：利用绝缘导线、铁钉、开关、电源、大头针等生活中简单易见的物品设计一个微型实验：将绝缘导线绕在铁钉上，并将铁钉、导线、开关、电源正确连接，让铁钉靠近大头针，当闭合开关后发现大头针被铁钉吸引，此时增加绝缘导线的匝数，可以发现被吸引的大头针增多。
从这个实验现象可以很好的说明：电生磁这一现象。即由于通电，而使得铁钉吸引大头针，说明通电后铁钉产生了磁场，并且随着线圈匝数的增多，磁场增强。很自然的引入的电生磁这一观点，在引入的同时，能够很多的激发学生的好奇心，使得学生对即将学习的内容产生兴趣，产生学习动机，发挥学生的主观能动性，提高了学习的效率，提高的课堂的教学效果。
3.2在改善演示实验方面：
很多实验需要的仪器复杂并且占用空间大，不利于课堂演示。在课堂的教学中，将实验的微型设计应用到中学物理教学实践中，例如：光的衍射实验。
通常光的衍射实验，是利用游标卡尺，调节卡尺缝隙平行于日光灯方向进行观察，但实验过程中，由于教室光线的影响、实际操作难等缘故，往往难以观察到彩色条纹。此时，应用实验的微型设计的启发，可以将游标卡尺固定于书的缝隙中，用书当光屏、用激光笔代替平行的日光灯进行上述的实验，不仅实验的过程更加简单明了，实验操作变的可行，所用实验仪器还有如更加简单、价格低廉，占用空间小等优点。将实验的微型设计应用于课堂演示实验中，可以很大的改善演示实验的效果，提高课堂教学的效果。
3.3在促进重难点教学方面
中学物理的重难点教学，教师往往采用单纯的理论分析，不仅内容枯燥，学习难以理解，说讲的知识点也相对抽象，不易掌握和建构。为避免这种现象，将实验的微型设计应用到中学物理实验教学实践中，如碰撞实验，涉及到能量问题和动量守恒，是重点和难点，利用实验微型设计，在教学中进行实践，如：演示让一个铁球去碰撞一个半径大小与铁球相同的静止的塑料球，碰撞后，发现铁球和塑料球一起向前运动，并且塑料球运动更快。
演示后，教师结合课本碰撞的知识点，进行讲解，引导学生思考为什么会出现上述的实验现象，可将抽象的碰撞问题变为直观实验现象，呈现在学生的面前，有利于学生对知识点进行建构。实验的微型设计应用于重难点的教学，可以将重难点以简单明了的方式传授给学生，理论联系实验，大大提高对知识点的深度理解，提高了教学效果。
随着新课程标准的实施，中学物理实微型设计不能仅仅满足于让学生去获取或验证某个结论，更重要的是让学生通过实验，培养创新思维和创新能力。总之，教师在课堂中如果根据学生学习情绪的变化，对教学的方法、手段不断作出相应的变换，就能把单调的、枯燥的东西变活，活跃课堂气氛，激发学生主动探究知识的热情。