运用系统科学、心理学理论和现代教学论观点，对初中学生学物理的心理特征和教材结构特点进行分析，认为：需要补充下述六个方面的实验内容，与教材规定的实验配合，并组合成更符合初中学生认识规律，更能调动学生主动积极性的实验体系，才能更有效地发挥实验的“基础”作用。
两学年中所补充的178个实验(其中演示实验123个，学生课内探索性实验29个，课外实验26个。)按内容及其作用，可分为六类：
①引入课题，集中注意，激发求知欲的实验。如模拟自来水装置、电路中串联的电池增加电灯越高等。
②给学生思路搭桥的实验。如做托里拆利实验之前，先做水银向抽气玻管中上升的过渡实验等。
③复现书上叙述的常见物理现象的实验。如研究功、力、匀速直线运动时所补充的实验，将学生头脑中的若干表象与对真实事物有目的观察结合，消除错觉，较准确地理解概念。
④给教材上没有安排恰当实验的重、难点内容配上实验。如误差、机械效率、密闭液体传递的是压强而不是压力，熔解和沸腾的两个必要条件等方面的实验。
⑤增加练习使用基本仪器的课内外实验。
⑥运用知识研究新问题，培养分析解决问题能力的实验。
这六类实验与标准规定的实验要合理组合，形成优化结构，其整体功能才大于各单个实验功能之和，其结构体系如框图所示。
说明：①以密度一章的实验说明上述结构体系引入课题，激发动机的实验：
对比鉴别铜和铁、水和酒精、盐水和糖水后，出示颜色相近，大小形状不同的两金属块，如何鉴别它们是什么？需要进一步认识物质其它方面的特性。↓揭示物质本质特性的实验：
补充由学生测出一些铜、铁、铝、铅、木、胶木块或圆柱体的体积和质量，师生共同分析数据，揭示出相等体积的同种物质的质量相等，而不同物质质量不相等。为引出密度概念准备充分实验基础。↓训练使用基本仪器技能的实验：
增加课内使用量筒测铁块体积练习：学生实验课上测蜡块、盐水密度；补充课外用杆秤和自制量筒测菜油密度的实验。
↓运用知识解决新问题的实验：
补充用量杯测装有酒精的玻瓶的总质量、用天平测一卷细铜丝的长度。
②在实验教学过程中，要全体学生积极思考，由他们自己得出科学结构，必须在他们思维的难点上用实验搭桥，比教师单纯的讲解效果好。如做了动滑轮省力一半的实验之后，学生很难理解动支点，便用一个齿轮沿竖直木板滚动上升，引导学生观察齿轮转动支点改变的情况，给学生思路搭桥。又如，当电器两端电压增大到2倍(不超过额定电压)时，实际功率怎样变化，学生往往错为2倍。用公式推导说明也难理解，用实验观察随电压大几倍，电流也增大几倍，便一目了然。
实验教学的关键是启发，核心是培养学生的能力(1)重视培养学生学习物理的兴趣，激发学习动机，建立起学好的信心要使学生对物理有兴趣，必须让他们学得愉快，并有成功的体验。在教学中改进教法，着眼于大面积学生学习动机和兴趣的培养。
①上好序言课，用表现力、热、光、电等日常现象和生产现象的新异有趣的实验，说明物理学科内容丰富多彩，与现代化建设和美好生活息息相关，学了非常有用。使之产生强烈的求知欲。
②第一章的教学要有新意，巩固兴趣，让学生在运用小学的测量知识和技能进行测量实验，充分动手、动口、动脑的活动中发现新的问题，激化“新的需要和原有的心理发展水平之间的矛盾”促使追求新知。
③发展间接兴趣，深化学习动机。运用生动有趣的实验或事例，使学习活动有情绪感染力，激起直接兴趣是必须的，但是还不够，还要经常阐明学习活动的结果在将来工作和生活中有重要运用，以发展学生学物理的间接兴趣，培养起较稳定的求知欲望。
④发展成功感，树立信心，常常设计实验性问题，让学生运用知识技能，经过实验解决之，获得成功，发展能力。九年级末问卷调查结果表明：近70%的学生对物理有持久兴趣，少有不喜欢物理的。
(2)重视在概念和规律建立过程中，培养学生思维能力由感知到形成概念或得出规律的过程，必须经过一系列思维加工，正是培养学生分析、概括、抽象、推理等思维技能的好机会。教师千万不能包办代替学生的思维。否则，学生头脑中没有实现由感性到理性的飞跃，感性材料和理性结论还处于分离状态，不能深入理解知识的物理意义，也不能培养应有的能力，便不易灵活运用知识解决问题了。
在实验基础上建立概念或得出规律时，培养学生观察能力和思维能力，要抓好三个环节。
(1)教师必须明确树立以学生为主体、教师为主导的指导思想，从充分发挥主体的积极思维角度设计实验的教法要考虑：
①如何使学生明确实验目的和研究的思路方法；②如何给学生思路搭桥；③如何得到便于学生思考的信息、数据等，这是能否培养好思维技能的前提。
(2)做实验时，要精心指导学生观察和设计较科学的记录表格或图示，及时正确地记录观察到的结果这是将实验事实中与研究问题有关的材料分析出来，抽象为文字符号或图示，成为学生进一步抽象思维的载体。这是学生通过自己大脑的功能，将感性认识上升到理性认识，发展智力的桥梁。
(3)分析处理实验信息、数据时，要让学生有充分思考讨论的时间，让不同意见都发表，特别要鼓励中差生发表意见。其间教师要适时提出恰当的思考问题，引导思维。
这一探索性实验，基本实现了课题设计方案规定的研究目的，取得初步成果。
(1)对物理实验在教学中的作用认识比较全面的基础上探索出的初中物理实验序列，丰富和活化了教材内容；并结合采用启发式的教法，就形成了生动活泼的课堂教学结构，能激发学生兴趣，充分调动其主动积极性，培养思维能力，提高课堂教学效率。因而减轻了学生过重负担，(与往届比较，课外作业量减少约15，平时和毕业复习时，很少占用课外时间补课。学生普遍说：物理的作业负担不重)又促进全面实现初中物理的教学目标，大面积提高质量。
(2)初步总结出在实验教学中，指导学生的观察思考过程，训练思维技能的启发式教法，是符合现代教学论原则和认知心理学理论的，体现了物理过渡标准所指出的教学改革方向。
(3)初中必须使学生能正确熟练地使用基本仪器进行观测。为此必须抓好以下几点：
①学生实验课要讲求实效，组织管理要严；仪器要修理调整保证性能好；指导并检查实验预习效果；实验组要设法分小些；因故未做成功的学生要设法补做；严格训练科学态度。
②增加随堂和课外练习使用基本仪器的简单实验。
③进行实验操作考试，使各基本仪器操作技能达标。
该实验课题效果还不很理想的原因分析：
①重视了实验因子(探索物理实验序列；改革实验的教法)的研究，对复习巩固和形成性测验的及时反馈补救抓得不够落实。
②客观方面，跟班上一度出现纪律差，受社会不良意识干扰严重等因素不无关系。结合物理教学进行思想教育也不够得力。
师生协调活动的探索性实验教学
在学生已有知识和初步具实验技能的条件下，对于可以通过实验来探索研究的一些验证或寻找物理规律的课题，都要有计划地采用师生协调活动进行探索性实验的研究式教学方法。采用这种教学方法，可以让学生自己去探索规律，成为科学知识的主动探索者。福建福州第一中学林桐绰老师总结的方法的主要教学过程如下：
这里以“浮力、阿基米德定律”的教学为例来阐明本方法的过程和特点。我们用两课时连排的做法，教学过程分为六个环节，引导学生做到眼、耳、手、脑、口协调交替并用，积极参与到“猜想”、质疑、讨论和实验、分析、总结等探索活动中去。
设计并做好引入新课题的对比性实验讲课开始，先演示如下的对比性实验：取一块底面非常平滑的长方体蜡块，把这块蜡块的底面紧压在平底的玻璃器皿的底面，用一小棍压住蜡块使之紧密接触，然后缓慢地注水于器皿，使整个蜡块都浸没在水中。拿开小棍后，蜡块并不浮起(注意引导学生仔细观察，此时蜡块的下面没有水)。但如果将蜡块与器皿底接触处挑开一小缝，让水浸入，蜡块很快就浮起来。石蜡块的“沉”与“浮”不同现象的对比，引起学生的好奇、怀疑、困惑和矛盾，在他们意识中创设起探索问题的情境，激发起学习的内在动机，渴望弄清其中的道理。这时教师因势利导提出“浮力、阿基米德定律”课题，并指出将采用实验探索和理论论证的方法来研究这一课题。
从“二力平衡”出发，用“类比法”引入“浮力”概念实践表明，如果只从“木块能够浮在水面上”等生活事例简单地引入“浮力”概念，就容易使学生感到浮力似乎是一种特殊的作用力。为此，从“二力平衡”出发，先让学生观察静止在水平桌面上的木块，说明它由于受到重力和桌面的竖直向上托力(支持力)的作用而平衡；然后进行类比，说明静止在水面上的木块也受到重力和水的竖直向上托力的作用。进而比较“木块浮在水面上”和“船浮在水面上”等事例，找出共性，归纳概括出什么是浮力。这样引入“浮力”的概念会使学生感到自然。然后再启发学生思考浸没在水(液体)中的物体是否也受到浮力作用，并让学生自己做实验来验证。首先让学生观察在空气中弹簧秤挂上金属块后的读数，然后将金属块浸没水中，再让学生观察弹簧秤的读数，最后将金属块由水中提出，用手向上托金属块，使弹簧秤的读数跟金属块浸没水中时的相同，这时手的托力起的作用跟水的浮力相同。这样学生既具体领悟了浮力概念，又学会了用弹簧秤测浮力大小的方法。
引导学生把有关浮力的生活经验跟探索浮力的规律结合起来，提出“科学猜想”，并通过设计实验加以验证，获得“决定浮力大小的因素”的定性规律在通过实验引入“浮力”概念的基础上，很自然地提出本节课要研究的课题：“任意形状的物体在液体里受到的浮力有多大”。首先，研究“浮力的大小跟哪些因素有关”。我们是以学生的生活经验作为引导他们进行探索研究的出发点，启发他们联系“井里提水”和“河水中游泳跟海水中游泳的对比”等生活经验进行“科学猜想”，提出：(1)浮力的大小可能跟物体浸入液体里的体积(即排开液体的体积)有关；(2)浮力的大小还可能跟液体的密度有关。这些“猜想”激起了学生的积极思维，并有助于指导学生的目的地思考、分析，这时他们的情绪都处于获取新知识的兴奋状态。教师因势利导，指出这些“猜想”是否正确还需要实验验证和理论上的论证。这正是需要探索的课题：“通过实验来探索物体在液体里所受的浮力跟排开液体的体积和液体的密度这三个物理量之间的关系。可以用引导学生运用先分析后综合的思维方法，使他们明确要研究上述三个物理量之间的关系，就要采用“控制条件”的实验方法。先保持一个量不变，研究其它两上量之间的关系，分别得出有关的结论，然后再综合概括三个量之间的变化规律，总结出相应的规律。接着引导学生从上述的实验目的和实验方法出发来设计实验装置，并通过实验验证了上述“猜想”的正确性，从而弄清了浮力的定性规律。
引导学生进一步分析实验结果，提出进一步“猜想”，探索关于浮力大小的定量关系式在得出有关浮力的定性规律的基础上，对“浮力大小的定量关系”提出进一步的“猜想”“浮力的大小既然跟物体排开液体的体积有关，又跟液体的密度有关，综合起来考虑，浮力的大小是否跟物体排开的液体受到的重力有关呢？”启发学生运用已有知识和实验技能设计实验来分别测量出“浮力的大小”和“被物体排开的液体受到的重力”，以便探索这两个量之间的关系。学生已经懂得用弹簧秤测浮力大小的方法，因此，怎样测出被物体排开的液体受到的重力，就成为学生设计实验的重点。这时，要启发学生进行发散性思维，引导他们进行独立思考、各自运用已有知识创造性地去获取新知识。通过课堂讨论，学生从不同角度、不同途径、运用不同方法各自设计了多种多样的实验方案，其中有的既简便、误差又小——用一只量筒，直接把物体(金属块)放入装水(用水做实验，计算最为简便)的量筒里，记下物体放入前、后的水位差，就能计算出被物体排开的水受到的重力(根据G排=m排ɡ=ρ水ɡV排求得)。学生终于运用自己设计的实验得出了“浮力的大小等于金属块所排开的水受到的重力”(F浮=G排)的正确结论。他们尝到了设计实验成功的喜悦。
然后教师再介绍在不用弹簧秤、天平，不需要直接测出浮力大小的巧妙的实验设计和实验方法，使学生从这一设计实验中获得教益，以开拓他们的科学思维；接着，再让学生用的实验装置做实验，同样得出F浮=G排的正确结论；而且实验又证明了这个结论还适用于部分浸在水里的物体(这样就能防止学生把物体的体积当做排开水的体积)，也同样适用于其他液体。从而验证了新的“猜想”的正确性，得出了浮力大小的定量关系式：F浮=G排。
在学生“质疑”的基础上，有的放矢地提出错误的“猜想”，引导学生做好消除疑点的实验，摒弃了浮力的无关因素针对学生讨论中提出的疑点，教师加以组织和归纳，有的放矢地提出如下错误的“猜想”“(1)浮力的大小是否还跟物体的形状有关；(2)浮力的大小是否还跟物体浸没入液体中的深度有关”。接着引导学生分别设计相应的实验来研究这些问题而一一予以否定，从而消除学生的疑点。这里应该使学生认识到，从生活经验中得到的认识，有一些并不正确，需要采用科学的方法——实验和理论分析来研究问题，用科学的观点来纠正自己的不正确的认识。
总结出阿基米德定律并引导学生对阿基米德定律进行理论上的初步论证，实现了理论论证和实验结果的统一学生通过实验弄清了浮力的无关因素后，就能进一步弄清物体浸在液体中所受的浮力的大小只跟液体的密度和物体所排开的液体的体积有关，从而顺利地总结出阿基米德定律的公式F浮=G排=ρ液gV排，这样就把“决定浮力大小的因素”的定性规律和“浮力大小的定量关系”这两个实验所得到的结果统一起来了。
最后，引导学生对浮力产生的本质从理论上进行一初步的论证，揭示浮力产生的原因是水中的向上和向下的压强差对物体造成的压力差。
物理教学中的“反证”实验
