學(xué)生參與物理演示實驗的方法探索

摘要：隨著課程改革的不斷深化，物理教育賦于了新的內(nèi)涵，注重科學(xué)探究，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、實踐能力和創(chuàng)新能力是新課程標(biāo)準(zhǔn)的教育理念。結(jié)合自己的教學(xué)實踐，從物理演示實驗的方案設(shè)計、實驗操作、數(shù)據(jù)處理、規(guī)律總結(jié)等方面提出了自己的一些想法和做法。

關(guān)鍵詞：演示實驗 探究過程

物理學(xué)是一門實驗科學(xué)，也是一門崇尚理性、重視邏輯推理的科學(xué)。由于自然界并不自動地展現(xiàn)其背后的本質(zhì)、規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系，所以物理學(xué)需要從生活和自然中提取素材，并通過實驗而展現(xiàn)出其本質(zhì)、規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系。中學(xué)物理實驗分為演示實驗、學(xué)生分組實驗、課后學(xué)生小實驗，其中的演示實驗起著探索物理規(guī)律、提升學(xué)生的洞察力和培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力等作用。新課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生能自主地參與物理規(guī)律的探索，因此對于演示實驗就提出了更高的要求。讓學(xué)生更多地參與到演示實驗中，可以說比較符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。

演示實驗的性質(zhì)決定了學(xué)生參與的程度是有限的，但隨著學(xué)校實驗條件的不斷改善、教學(xué)設(shè)備的不斷進(jìn)步，為學(xué)生能更多地參與到演示實驗中創(chuàng)造了條件，下面就結(jié)合教學(xué)實踐，談?wù)勛寣W(xué)生更多地參與到演示實驗中來的一些做法，供同行們參考。

一、讓學(xué)生參與實驗方案的設(shè)計

在原有的基礎(chǔ)上，進(jìn)行不斷的整合與升華，這就是創(chuàng)新。物理演示實驗，也可以成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的載體。

例如在做“簡諧運(yùn)動的圖象”實驗時，教師由于玻璃板很難勻速拉動而使振動圖象不平滑，于是就發(fā)動學(xué)生動腦子設(shè)計一個新的方案。同學(xué)們?nèi)齼擅娴赜懻撈饋恚袑W(xué)生提出了這樣的實驗方案：“做一個類似于打點計時器的限位孔這樣的裝置，讓一條紙帶穿過它，并用玩具小車帶動紙帶。用小塑料袋裝上有顏色的水代替沙擺，小塑料袋的底部刺一個小孔，使水從小孔中噴出后直接畫在紙上，于是就可以在紙上畫出振動圖象了。”在此基礎(chǔ)上，教師可以更進(jìn)一步讓學(xué)生討論：若紙帶勻加速運(yùn)動，紙帶上將畫出一條什么樣的圖象？從這條圖象上你可以判斷出什么樣的規(guī)律等等。

二、讓學(xué)生參與演示實驗的實際操作

注重探究式教學(xué)，采用多元化、多方位的教育形式，是新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。在組織教學(xué)中要創(chuàng)設(shè)一個良好的探究科學(xué)知識的學(xué)習(xí)氛圍，改變過去以學(xué)生觀察為主的演示實驗?zāi)Ｊ剑寣W(xué)生積極地、主動地、直接地參與到演示實驗中來，讓學(xué)生的個性得到發(fā)展、才能得到展示。

例如“單擺振動的等時性”實驗，這個實驗所涉及到的器材，在實驗室的配備本身就很充足，在生活中也很容易采集到，就具備了將演示實驗轉(zhuǎn)化為教室中的分組實驗的條件。可以將單擺、夾子、小磁釘?shù)确职l(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生分小組并用自己的手表在桌子的邊緣進(jìn)行實驗。在擺長一定的條件下，適當(dāng)減小擺角，測量出若干次全振動的時間后進(jìn)行周期的比較；在金屬小球的兩側(cè)對稱地吸上兩個小磁釘，再測量出若干次全振動的時間后，進(jìn)行單擺周期的比較；適當(dāng)增大擺長后，測量出若干次全振動的時間，比較單擺的周期。這個實驗由于用到的測時器材為手表，所以適合于定性分析單擺振動的等時性和擺長與周期有關(guān)的客觀事實。斯賓塞曾經(jīng)說過：“應(yīng)該引導(dǎo)兒童自己進(jìn)行探討，自己去推導(dǎo)，給他們講的應(yīng)該盡量少一些，而引導(dǎo)他們?nèi)グl(fā)現(xiàn)應(yīng)盡量多一些。”讓學(xué)生通過自己的實際操作和思維活動，探究實驗中的科學(xué)知識，而教師要積極引導(dǎo)，多點鼓勵和鞭策，開拓學(xué)生思維，逐漸將學(xué)生引入科學(xué)的海洋。

三、讓學(xué)生參與演示實驗的數(shù)據(jù)處理

有些器材小巧，操作比較簡單的演示實驗，往往更注重數(shù)據(jù)的分析，這一類演示實驗，就可以放心地讓學(xué)生參與到數(shù)據(jù)的處理中。一方面可以提高課堂教學(xué)的效率，另一方面可以使學(xué)生感受到自己是學(xué)習(xí)的主人，能更自主地參與到物理學(xué)習(xí)中去。

例如“研究路端電壓與負(fù)載的關(guān)系”這個實驗，可以將實驗電路改進(jìn)為圖一的形式，將電阻箱R和電壓表V放置到實物投影儀上，使全班學(xué)生能從大屏幕上清楚地看到儀器儀表上的數(shù)據(jù)。由于學(xué)生在初中時期沒有涉及到電源內(nèi)阻的現(xiàn)象，當(dāng)看到電壓表的示數(shù)隨著電阻箱阻值的增大而增大時，都表現(xiàn)出極大的好奇和興趣。當(dāng)測量出若干組實驗數(shù)據(jù)后，可以大膽地讓學(xué)生自主地分析實驗數(shù)據(jù)，并引導(dǎo)學(xué)生思考：電流電動勢E為定值，電阻箱R上分到的電壓增大了，必定的其他元件分到了電壓，而且分到的電壓減小了，這個元件是誰？經(jīng)過學(xué)生三三兩兩的議論，就會有學(xué)生提出電源也有內(nèi)電阻的推論。當(dāng)然，這個實驗中選擇的電源，其內(nèi)電阻盡可能要大一點，可用快要廢棄的舊電池作為電源。

四、讓學(xué)生參與實驗結(jié)果的歸納和總結(jié)

演示實驗的一個主要功能就是從生活和自然中提取素材，然后通過實驗而展現(xiàn)出自然界的本質(zhì)、規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系。

例如“電子束在磁場中的偏轉(zhuǎn)”實驗中，用到了高壓電源，當(dāng)學(xué)生看到電子感應(yīng)器產(chǎn)生的高電壓使放電針產(chǎn)生火花放電時，不由自主地產(chǎn)生了害怕，當(dāng)然不樂意上講臺進(jìn)行實驗操作了。只有教師進(jìn)行操作，但可以在對實驗結(jié)果的分析和歸納上讓學(xué)生參與進(jìn)來。這個實驗中教師可以引導(dǎo)學(xué)生隨著實驗的進(jìn)行而畫出圖二的示意圖，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗規(guī)律的總結(jié)。學(xué)生通過對電子射線管中亮線彎曲形式的分析，可以總結(jié)出帶電粒子在磁場中運(yùn)動時受到的洛侖茲力的方向規(guī)律——左手定則。

五、讓學(xué)生參與創(chuàng)新實驗現(xiàn)象的分析方法

物理學(xué)是一門崇尚理性、重視邏輯推理的科學(xué)。《新課程標(biāo)準(zhǔn)》就是著力于教育新形勢下的改革，在繼承和發(fā)展的基礎(chǔ)上提出教育的新理念。特別是重視科學(xué)探究的作用，強(qiáng)調(diào)過程和方法的學(xué)習(xí)，不只注重學(xué)生對知識的傳承，而是要求讓學(xué)生學(xué)到獲取知識的方法和途徑，增強(qiáng)探究未知世界的興趣和能力，以及學(xué)生對于科學(xué)本質(zhì)的理解和科學(xué)價值觀的樹立。

例如“平行板電容器的電容”實驗，對于實驗現(xiàn)象的觀察是很容易的，而對實驗內(nèi)在規(guī)律的分析是難點。可以引導(dǎo)學(xué)生從合理的分析方法上參與到實驗規(guī)律的分析中來。課堂上引導(dǎo)學(xué)生畫出圖三，并在電容器上標(biāo)明帶電量Q是定值，靜電計的指針張角對應(yīng)于電容器兩板之間的電壓U。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行同桌之間討論：當(dāng)電容器兩板之間的距離d增大時，觀察到靜電計的指針張角θ增大了，說明電容器兩板之間的電壓增大了，而電容器的帶電量Q沒有改變，根據(jù)電容器電容的定義C=Q/U，表明電容器的電容C減小，可見電容器的電容C與兩板之間的距離d之間的關(guān)系是什么？當(dāng)電容器兩板之間錯開時，觀察到靜電計的指針張角θ增大了，說明電容器兩板之間的電壓增大了，而電容器的帶電量Q沒有改變，根據(jù)電容器電容的定義C=Q/U，表明電容器的電容C減小，可見電容器的電容C與兩板之間的正對面積S之間的關(guān)系是什么？

結(jié)束語

新課程標(biāo)準(zhǔn)要求高中學(xué)生應(yīng)在科學(xué)探究和物理實驗中達(dá)到七種能力，物理演示實驗提供了培養(yǎng)能力的平臺。實踐中，筆者感受最深的是必須讓學(xué)生動其手、用其腦、觀其現(xiàn)象、究其本質(zhì)，才能充分發(fā)揮其應(yīng)有的功能。當(dāng)然，教學(xué)研究是無止盡的，筆者的一些想法和做法必然存在著不足之處，有待于將來進(jìn)一步深入地研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部.《基礎(chǔ)教育課程》編輯部. 中學(xué)新課標(biāo)資源庫·物理卷. 北京工業(yè)大學(xué)出版社.

[2]陶洪著.物理實驗論. 廣西教育出版社.