中學物理實驗教學初探

摘要：中學物理實驗教學不僅給學生提供直觀形象的物理情景，不僅要使學生得到觀察和操作實踐方面的規范有素的訓練，更重要的是要通過觀察和思考的結合，動手和動腦的結合，實現由感性到理性的認識階段上的飛躍。實驗教學在培養學生的動手能力、思維能力、科學態度和方法上有至關重要、不可替代的作用。本文就筆者自己在實際教學中所關注和改進的方面進行反思。

關鍵詞：不學物理；實驗教學；方法優化

中圖分類號：G427文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2013）10-090-1

一、改進教材實驗設計，由特殊到一般，逐步深入

實踐表明：指導學生進行設計性實驗的訓練是調動學生動手和動腦積極性的一項有效措施。設計性實驗要力求使學生感到有探索價值和設計必要，能引起學生興趣，能培養學生動手動腦的能力。實驗設計應注意聯系教學實際，努力從學生及實驗的具體情況出發，努力通過啟發引導，點撥指導，達到控制實驗難度，降低思維臺階，逐步提高設計水平，進而培養學生的思維能力的目的。如結合“用單擺測重力加速度”，可在擺球質量均勻、擺線長度容易測量的常規實驗的基礎上，引導學生探索當“擺球質量不均勻時如何測重力加速度”，或者干脆就是一個石塊？要通過啟發引導，使學生認識到，由于直接測量擺球半徑的路徑受阻，必須另辟蹊徑。能否采取改變擺長的方法？不妨設小球重心至其頂部（連接點）的距離為r，若先后兩次實驗的擺長分別為L1+r和L2+r及對應周期T1、T2，再分別代入單擺周期公式，組成兩個二元一次方程組即可求出重力加速度g。繼續探討：為了減小實驗誤差，可利用圖像解決，那么做什么圖像？T2-L圖像，圖像的物理意義及斜率的物理意義？通過這樣的設計訓練，逐步深入，讓學生體會其中的思維過程，學生也就會有著濃厚的興趣來動手做這個實驗，并逐步提高實驗的格次。

二、引導學生發現問題，探索原因，逐步解決

雖然中學物理實驗中的現象和規律都是前人已經發現的，但對學生來說卻依然是未知的，因此，在實驗教學中，教師應當努力把發現的任務交給學生，在讓學生成為發現的主人的同時，讓他們充分體驗到智力勞動的艱辛以及科學發現的喜悅，從而激發其強烈的探索精神，培養學生的創新思維能力。例如，在“用伏安法測導體電阻”實驗中，教師先給各組提供一個阻值相同的電阻讓學生測量，由于有的學生將電流表內接，有的將電流表外接，勢必導致彼此間測量結果的較大差別，疑惑也就由此產生：“相同阻值的電阻其測量值為何會有這么大的差別？”“哪一個測量值比較準確？”“怎樣才能減少測量的誤差？”這時，學生會懷著解決問題的迫切心情去通過實驗并結合實驗原理及誤差的來源進行探索。但由于這種簡單伏安法電路本身的不完善，不論是采用電流表內接還是外接，都有系統誤差。那么，能否消除這種系統誤差呢？為此，教師可向學生介紹補償的思想，引導學生設計出原理上較為完善的電壓補償和電流補償電路。這時，由于電流表和電壓表不夠準確帶來的誤差又會成為主要矛盾，如何解決這個矛盾？經過進一步引導，可使學生認識到，如采用準確度高得多的電阻箱和靈敏度很高的電流計來代替電壓表和電流表，便可大大提高測量精度。最后，再讓學生分別用上述三種方法實際測量同一個標準電阻的阻值，比較測量的結果證實了理性的分析。即通過如此的發現探究，學生對怎樣較準確地測量電阻的問題也就有了深刻的認識。

三、提倡學生猜想，設計方案論證

教師在實驗教學中要對學生進行預測和猜想能力的訓練。如在研究“單擺的周期”時，可先讓學生猜想可能影響單擺周期的因素，進而引導學生設計實驗方案，選擇實驗器材，并用實驗去驗證自己的猜想。如原子物理這部分知識，都涉及到較多“科學猜想”的問題，我們要充分發掘科學猜想這一方法因素進行教學。在“原子核的人工轉變”α粒子轟擊氮核的教學中，α粒子轟擊氮核產生的新的粒子是質子。教學中不是馬上給出結論，而是根據實驗圖景，首先提出兩種設想方案：一是質子是α粒子直接從氮核中打出的；二是α粒子被氮核俘獲后形成一個新核，又分裂出質子來。介紹這兩種方案，然后要求每位學生作出自己的猜想，判斷哪一種設想是正確的？由于現教材沒有介紹這個問題，大部分同學都按習慣的思路猜想，質子是從氮核中打出來的，對此，再介紹布拉凱特從云室拍攝的照片，強調照片中看到的是α粒子撞擊氮核的過程中得到三條徑跡的事實，然后進一步鼓勵學生論證自己的猜想的正確性。當然，預測和猜想可能是正確的也可能是錯誤的，當學生通過實驗發現自己的預測或猜想是錯誤的時候，也就為下一步進行成功的預測或猜想創造了條件，這就是人們常說的“失敗是成功之母”的道理，實際上，“嘗試錯誤”作為一條重要的學習原則，在實驗教學中恰當地加以運用，對培養學生的創新思維能力同樣是有積極意義的。

四、鼓勵學生獨立思考，通過實驗解決疑問

獨立思考是形成提高思維能力的前提和條件，學生的獨立思考能力只有通過經常的獨立思考活動的鍛煉才能逐步形成，而物理實驗本身就是獨立思考活動的一種有效形式。因而，在實驗教學中教師應將學生推上思考問題，解決問題的主體地位。例如，在研究感應電流的方向時，教師不是把感應線圈的繞向、電流表指針偏轉方向與電流方間的關系的結論簡單告訴學生，而是讓學生通過實驗和思考自己去弄清個中緣由。在此基礎上，引導學生思考，既然感應電流是由磁通量的變化引起的，那感應電流的方向會不會與磁場方向及磁通量的變化情況有關呢？若有關系又該有怎樣的關系呢？進而再讓學生通過實驗進行探索和研究自行得出結論。促進學生獨立思考要注意立足學生認知及思維發展水平，要讓學生“跳一跳”能摘到“桃子”。必要時，還要幫助學生向上推一把，至少要讓他們能觸摸到“桃子”。要加強對學生獲得知識的過程技能的訓練。這是由于過程技能及其相關能力是獨立思考的核心，也是獨立思考中發揮主體作用的橋梁。過程技能中的重點是推理，它包括比較與鑒別、分析與綜合、歸納與演繹、類比與聯想等基本科學思維過程。只有這些基本科學思維方法得到全面正確的訓練，學生思考的主體性才能得以真正發揮。