物理學是壹門以實驗為基礎的自然科學，高中物理課程在提高學生的科學素養方面起著無可替代的作用，而其中的實驗教學更是實施素質教育的重要途徑。加強實驗教學，培養學生創新能力和實踐能力，在推進素質教育的今天，顯得尤為重要。
本案例的研究將結合本校的實際情況，體現時代發展對中學物理實驗教學的要求。其中以中學物理教學大綱為準繩，以新課改的高中物理教材中的演示實驗、學生實驗為基礎，堅持理論與實驗相結合的原則，靈活貫徹學以致用、實事求是、因材施教、突出個性的教學方法，使學生通過實驗獲得物理學基礎知識，形成基本的物理學觀點，初步掌握研究自然科學的方法之壹——實驗法，為學生的終生學習和工作奠定良好的基礎。
二、案例過程的總結及認識
1．建議增加演示實驗，優化實驗過程
要持久地保持學生學習物理的興趣，光靠課本上的演示實驗是不夠的，應充分挖掘身邊現有器材甚至是很不起眼的器材，結合特定的物理情境（如新課引入、鞏固概念規律、評講習題等），增加實驗的趣味性、直觀性、新穎性、科學性，激發學生的好奇心和求知欲，引發學生思維，引導學生發現問題，解決問題。
教材有壹些內容或實驗只作為“做壹做”或課外實驗來處理，實際上，很多內容都可以通過儀器和方法的改進來優化為演示實驗。
比如在“超重和失重”壹節中，課後的“做壹做”就可以改進為演示實驗。找壹個用過的易拉罐、金屬罐頭盒或塑料瓶，在靠近底部的側面打壹個洞，用手指按住洞，在裏面裝上水。移開手指，水就從洞中射出來。如果放開手，讓罐子自由落下，在下落過程中，水將不再從洞中射出。
對於演示超重失重現象還可以做如下的改進：
（1）在易拉罐底部開壹個出水孔（開得小壹點），在罐中水位較低時，由於表面張力的作用，水不從小孔流出。若使罐子突然向上加速運動，水就會從孔中噴出，由此可以說明超重現象。
（2）用透明的塑料可樂瓶，裏面裝入大半瓶水，蓋上瓶塞，由於重力的作用，空氣在水面的上方，水面是平的。將塑料瓶向上拋出，可以看到，瓶中的空氣在水中形成了壹個或幾個大小不同的空氣泡，呈球形。
（3）在懸掛的木板上放壹塊磚，在磚和木板之間放壹條紙帶。靜止時抽動紙帶，由於有比較大的壓力而使紙帶斷裂。如果剪斷吊磚的懸掛線，而使磚塊和木板自由下落(下方放置減撞墊)，則抓住紙帶的手可以不費力地把紙帶完好地抽出。
教材的有些章節對於公式或定律的導出幾乎是灌輸式的，在這種地方，我們完全有必要加入壹些形象而又簡單的演示實驗來說明定律或公式得出的原因或用以說明驗證。
2．變部分演示實驗為學生實驗，培養學生創新的能力
把演示實驗改為學生實驗，讓學生去做、去觀察、去想、去感悟，提高學生主動參與探究的熱情。這樣在整個教學過程中，不僅可使學生的觀察、實驗能力得到培養和提高，而且能充分展現物理課教學的特點和魅力。
（1）將部分規律課由老師演示探究過程改為學生分組探究體驗
高中物理教材中涉及的規律有很多，比如“牛頓第二定律”、“力的平行四邊形定則”、“自由落體運動”、“機械能守恒定律”、“動量守恒定律”、“單擺的等時性”、“胡克定律”、“電阻定律”、“閉合電路歐姆定律”、“楞次定律”等等。對於這些規律課，由於以前受到實驗條件的限制，及“做實驗不如講實驗”觀念的影響，物理教師大多的處理方法是采用“老師講解或演示探究過程或方法，學生聽、記”的模式，也就是人們常說的“填鴨式”教學。這種教學方法在很大程度上扼殺了學生的創造性和主動思考的能力。
我們曾經做過這樣的改革：請三位學生（二男壹女）到講臺上演示探究某個規律的全過程，並將實驗所得數據全都記錄在黑板上。目的是想體現學生主體探究地位。但是我們發現這樣的模式還是存在壹個很大的弊端——效率太低。對於演示的同學來講，真正是得到了主人翁式的探索體驗，但是對占更多數的講臺底下的同學，效率則是很低的。從整體來講，這種模式收到的效果仍然不理想。為此我們嘗試采取了學生分組探究的模式進行嘗試，做到沒有觀眾，人人動手參與。實踐證明，這種“全員參與”的方式是成功的，她收到了很好的效果——學生和老師達到了“雙贏”。
（2）將部分課堂演示實驗改為學生分組探究實驗
“百聞不如壹見，百見不如壹練”。變部分演示實驗為分組實驗，就是在教師的啟發指導下將演示的過程轉化為學生自己獨立地運用實驗去探求知識，從而自己去總結得出結論的過程。這樣做的好處是可以在課堂上增加學生動手動腦的機會，加強實驗基本功的訓練。對學生來說，按照思維發展獲取新知識的過程，本身就是創造的過程。變部分演示實驗為分組實驗，增加的就是學生的創造體驗。這種效果是單純的演示實驗所不能達到的。
（3）將部分驗證性實驗改為學生分組探究實驗
新課改教材中把很多以前屬於驗證性、測量性的實驗改成了探究性實驗，例如以前“驗證牛頓第二定律”、“驗證機械能守恒定律”……傳統的物理實驗教學常常是教師把實驗目的、內容、步驟詳細而周密地安排好，甚至連結論也預先說給學生聽，學生只得依葫蘆畫瓢地被動實驗。這樣做的結果是，學生失去對實驗的“神秘”和探索欲望。如果教師能選取壹些靈活性、變通性大的問題，積極創設情境，鼓勵學生發散思維，進行多方位、多角度觀察、思考、探索、想象，從而提出多種設想和解決問題的方案，並在此基礎上，再引導學生進行收斂思維，確定解決問題的最佳方案。這不僅能培養學生的基本操作技能，而且能訓練學生思維的流暢性、變通性和獨創性(發散思維的三個維度)，從而激活創造思維。
教材中的“探究力的平行四邊形定則”“探究碰撞中的動量守恒”“驗證機械能守恒定律”“探究小燈泡的伏安特性曲線”等驗證性實驗都可以采用此法進行分組探究。
3．變學生實驗為學生動手設計實驗，提高學生的實驗能力
實驗教學中學生實驗能力的培養十分重要。實驗能力是壹種綜合能力的表現，從實驗前的設計，實驗中的操作和觀測，實驗後的數據處理分析等，都是實驗能力的表現。
在抓好演示實驗和分組實驗的同時，努力開拓實驗教學的新構想，探索設計性實驗教學的新思路，這對培養學生的實驗創新能力非常重要。
設計物理實驗不僅需要學生綜合地運用所學的物理以及相關學科的知識和技能，而且需要學生：（1）查閱相關資料，設計該實驗的原理和方法；（2）根據實驗要求，正確選擇實驗器材和實驗條件；（3）設計獨特的實驗構思；（4）獨立或協同進行實驗操作；（5）獨立完成實驗數據處理和實驗報告。因而利用設計性實驗能有效地培養學生實驗創新能力及正確對待實驗的態度。
在實驗教與學過程中刻意加入方法、能力的滲透式培養，這樣就會通過老師的“變教為導”，來實現學生的“變學為思”“變學為悟”，從而使實驗教學深入到“以誘達思”的境界。
例如在用單擺測定重力加速度這個實驗中，除了書上介紹的這種方法，學生還設計了幾種測定重力加速度的方法。如1．用平衡法測“g”，分別用天平和彈簧測力計測出某物體的質量m 和重力G，則有G=mg。2．用自由落體運動規律測“g”，方法壹：用落體法，將鋼球從某壹高度h處自由下落，用秒表計時為t，則有g=■；方法二：用打點計時器和紙帶，將打點計時器豎直固定放置，讓重錘帶動紙帶自由下落，利用打點計時器打出壹系列自然點，測出相鄰的等時間內的位移分別為s1,s2,s3，sm則有g=■。3．用氣墊導軌測“g”，調節好氣墊導軌的傾角，使得滑塊m沿導軌運動時滿足mgsinθ=ma①，用計時器測得滑塊在導軌上從靜止開始移動S距離的時間t．s=■at■②，由①②式聯立可得： g=■。 4．用平拋運動規律測“g”，用閃光照相機對小球做平拋運動的全過程進行拍照，當閃光的快慢為每秒30次時，由於小球在豎直方向上做勻加速直線運動，設 △y為連續相等時間T=■s內豎直方向上的位移差，若算得物、像比例為 時，則有g=■。5．用滴水法測“g”調節水龍頭，讓水壹滴壹滴地流出，調整盤子的高度，使得耳朵剛好聽到前壹個水滴滴在盤上的聲音的同時，下壹個水滴剛好開始下落。首先量出水龍頭口離盤子的高度h，再用秒表計時，計時方法是：當聽到某壹水滴滴在盤子上的聲音的同時，開始計時，並數“1”，以後每聽到壹聲水滴聲，依次數“2、3、4……直數到“n”時，按下秒表按鈕，讀出秒表的示數為t，則有 g=■。6．用圓周運動測“g”，取壹根細線穿過光滑的細直管，細線壹端拴壹質量為m的砝碼，另壹端連接在壹固定的測力計上，手握細直管轉動砝碼，使它在豎直平面內做完整的圓周運動，停止轉動細直管，砝碼可繼續在同壹豎直平面內做完整的圓周運動，如圖1所示此時觀察測力計，得到當砝碼運動到圓周的最低點和最高點兩位置時讀數分別為F1和F2，則根據機械能守恒定律有：
■mu■=■mu■■■+mg·2R {1} 最低點時：F1-mg=m■ {2}
最高點時：F2+mg=m■ {3} 由{1}{2}{3}可得：g=■
7．用連接體測“g”，利用圖2所示的裝置，已知砝碼P和Q的質量都為M，小砝碼的質量為m，把小砝碼放在P上系統平衡被打破，設P和小砝碼下降的加速度大小為 ，Q上升的加速度大小也為 ，測出時間T內砝碼P通過的距離S，則有
□ （M+m）g-T=（M+m）a {1}T-Mg=Ma {2}s=■at■ {3}
聯立①②③可得：g=■
4．正確處理好現代教育技術與實驗教學的關系
現代信息技術的迅猛發展促使現代教育技術的飛速發展，作為高科技產物的計算機輔助教學(Computer Assisted Instruction--CAI)也正逐步融入物理課堂教學。勿庸置疑，這種現代化教學手段的使用增強了物理課堂教學的直觀性、趣味性，充分調動了學生學習的積極性。
計算機輔助教學(CAI)為物理教學提供了有利的條件。由於受物理實驗條件的限制，某些物理實驗在中學實驗室根本無法完成，學生不能獲得完整的感性材料，容易造成感知上的障礙，從而影響物理知識的學習。若利用計算機輔助教學在某種程度上可以彌補這些不足，現列舉幾種情況加以說明：
（1）拓展和超越物理時空
在現代物理的教學中，存在壹些高難技術和有危險性的物理實驗，這些實驗不適於或根本無法在課堂上演示。例如a粒子散射實驗、高能加速器、核裂變等，都可以通過計算機模擬的方式，完整、安全地呈現在屏幕上，從而起到拓展和超越物理時空的作用，使學生有身臨其境的感覺。
（2）對物體適度地縮小或放大
例如行星之大、離我們之遙遠，是不可能搬遷到實驗室的；像電子等微觀粒子無法用肉眼直接觀察。但是，人們可以利用計算機動畫技術模擬出太陽系中行星的運動情況，從而比較生動地講述萬有引力定律。同樣，也可利用多媒體技術模擬出電子等微觀粒子的運動。通過對物體適度地縮小或放大，模擬宏觀天體、微觀粒子的運動，增強學生對這些素材的感觀認識，提高教學效果。
（3）使抽象的問題或物理過程形象化
在物理課堂教學過程中，教師用難懂的語言講述壹些人眼看不見的、抽象的物理規律時，若借助計算機動畫模擬技術，化抽象為具體，如探究楞次定律時，先動手做實驗，接著結合FLASH動畫技術分析討論實驗現象；用FLASH動畫技術分析電磁振蕩過程中極板上電荷量Q、電路中振蕩電流 I、電場強度E、磁感應強度B隨時間變化的情況。
由此可見，計算機輔助教學走進物理教學，不僅能再現或模擬各類物理實驗現象，而且還能通過各種手段使復雜的、抽象的問題簡單化、形象化，將漫長或瞬間的物理演變過程變成可控、有序的演化過程，能把物理現象、規律生動地、形象地展示在學生面前，使學生完整、形象、清晰地感知物理現象，給學生的思維過程提供必需的感性材料。
唯物辯證法告訴我們，事物是壹分為二的，計算機輔助教學也不例外。計算機輔助教學對物理實驗教學有積極的壹方面，也有消極的壹方面。比如在實際教學過程中，有的人濫用教學課件，輕視動手做實驗，追求動畫模擬實驗的完美、奢華、大容量，輕視實際實驗的真實、簡潔；如學習《彈力》壹節時，用精美的課件在探究彈簧的伸長量與彈力的關系，而不去做真實的實驗，學生就會對課件中取得的“實驗結論”的真實性表示懷疑，這種做法是十分不可取的，也是不科學的。
還可充分利用數碼相機、數碼攝像機捕捉與物理課堂教學相關的動態、靜態素材。做到平時多留心、多方位、多渠道地搜集。
綜上所述，在物理實驗教學中應用現代教育技術，應正確處理好以下三個關系：正確處理計算機輔助教學與傳統實驗教學模式的關系；正確處理計算機軟件的形象效果與科學性、真實性的關系；正確處理計算機模擬實驗與實物實驗的關系。因此，在設計物理實驗教學過程中，教師要根據實驗內容、目標和學生的實際情況來選擇教學媒體和教學素材，做到適時、適量、協調、兼容、互補，追求教學效果的最優化、最大化。