課改形勢下物理實驗教學(xué)的嘗試和體會

摘要 實驗是中學(xué)物理教學(xué)的重要內(nèi)容，是物理學(xué)研究的基礎(chǔ)，加強實驗研究是新課改的一項重要任務(wù)，如何設(shè)計實驗，搞好理科教學(xué)，本文闡述了筆者的一些嘗試和幾點體會。

關(guān)鍵詞 物理；實驗教學(xué)；新課改

中圖分類號：G633.7文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X(2014)13-0132-03

改進實驗，創(chuàng)設(shè)情景，是順利完成理科教學(xué)的重要措施，高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：物理教學(xué)要突出實驗的重要作用，實驗是中學(xué)物理教學(xué)的重要內(nèi)容[1]。現(xiàn)象明顯，高效直觀，是現(xiàn)代實驗教學(xué)追求的方向。大膽創(chuàng)新，勇于嘗試，應(yīng)該是現(xiàn)代教師所具備的素養(yǎng)。如何進行理科實驗教學(xué)，增強實驗效果，下面結(jié)合本人平時的一些嘗試，談?wù)勼w會。

1 趣味性和知識性結(jié)合

物理實驗是自然現(xiàn)象在實驗室中的重現(xiàn)。實驗有助于學(xué)生對概念的理解、規(guī)律的掌握，生動、趣味橫生的實驗?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生的興趣，吸引學(xué)生的注意力。人教版物理教材新大綱給出了近20個研究課題，如何設(shè)計實驗，要認真思考，精心準(zhǔn)備，綜合考慮學(xué)生的年齡特征和知識水平，循序漸進，環(huán)環(huán)相扣，開展啟發(fā)式實驗教學(xué)。

案例：拔河比賽勝負原因探究

1）設(shè)計三組實驗：①作用力和反作用力關(guān)系探究；②甲、乙兩學(xué)生穿同一類型球鞋比賽；③在上一輪比賽的基礎(chǔ)上，讓贏方改穿溜冰鞋，輸方繼續(xù)穿球鞋再次進行比賽。

2）現(xiàn)象分析。①力傳感器將數(shù)據(jù)輸入計算機，繪制出兩力關(guān)系圖像，觀察彈簧稱示數(shù)變化特點，發(fā)現(xiàn)：作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在同一直線上，且兩力同時產(chǎn)生，同時變化。②穿同一類型的鞋，分析贏方原因和拔河技巧。③贏方同學(xué)改穿溜冰鞋后，將輸給穿球鞋的同學(xué)，實驗完成后，學(xué)生分組探討分析原因，以小組為單位臺上展示。

3）結(jié)論。根據(jù)受力特點，牛頓第二定律內(nèi)容分析得到：甲、乙同學(xué)之間的作用力和反作用力大小相等、方向相反，作用在同一直線上；拔河勝負的因素不是雙方作用力大小決定，而是雙方所受摩擦力大小決定。通過游戲化實驗設(shè)計，讓學(xué)生在趣味橫生的情景中學(xué)到知識；探討、展示，在輕松愉快的氣氛中掌握技能技巧，寓教于樂，生動直觀。

2 簡易性和實用性結(jié)合

教學(xué)中盡量使用一些簡易儀器，實驗過程盡可能簡潔明了，物理學(xué)家麥克斯韋說過：“實驗的教育價值往往與儀器的復(fù)雜性成反比，學(xué)生用自制的儀器，雖然經(jīng)常出毛病，但它卻會比用仔細調(diào)節(jié)好的儀器能學(xué)到更多的東西”。簡易儀器便于觀察物理現(xiàn)象和過程，能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。人教社教材中提供的一些改進實驗效果很好，如手的壓力能使玻璃瓶發(fā)生形變，通過透明細管觀察水面變化，知道玻璃瓶發(fā)生了形變；又如，用海綿分析支持力方向，橡皮條分析拉力方向，效果也非常明顯。這些器材，取材很方便，但有的教師認為實驗簡單，學(xué)生一看就明白，沒有做的必要。其實不然，大部分學(xué)生平時對一些細微現(xiàn)象并不在意，教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容做這些實驗，有針對性地進行講解指導(dǎo)，學(xué)以致用，能很好地激發(fā)學(xué)生潛在意識，培養(yǎng)良好的觀察習(xí)慣。

教學(xué)中，我們引導(dǎo)學(xué)生觀察一定要目的明確，并結(jié)合教學(xué)內(nèi)容選擇器材。例如，分析彈力產(chǎn)生的原因和方向，如果用觀察桌面微小形變放大演示裝置來分析，效果必然遜色許多，因為桌面微小形變放大演示的實驗?zāi)康模峭ㄟ^實驗讓學(xué)生知道硬的桌面受壓后也會發(fā)生形變，這與分析彈力產(chǎn)生的原因和方向判斷這一目標(biāo)，已有很大差距。但如果將實驗改為木塊放在海綿上，分析海綿對木塊的彈力，效果就要好得多。所以教學(xué)中生搬硬套，不認真分析器材的實用性和可行性，極易把簡單問題弄得煩瑣復(fù)雜。

3 控制性和綜合性結(jié)合

當(dāng)具體問題由多個因素共同決定時，我們可以采用控制變量法分析各物理量之間的關(guān)系，或根據(jù)獨立性原理進行分析講解。例如，運動的合成與分解實驗。可以進行如下處理：在普通電線中抽取銅絲線一根，蠟燭下端用銅絲線系住（如圖1所示）。試管口用葡萄糖瓶蓋蓋住，瓶蓋用圖釘鉆一小孔，孔徑大小以銅絲線能順暢移動，水又不從試管里流出為準(zhǔn)。

操作步驟：試管不動，松開銅絲線，觀察蠟塊向上運動；拉住銅絲線，水平移動試管，蠟塊水平向右運動；松開銅線絲的同時，向右平移試管，觀察到蠟塊斜向上運動。

實驗中有效控制了水平方向和豎直方向運動，對兩個分運動分別進行分析，借助多媒體講解，運動的合成原理也就迎刃而解了。控制變量法在實際應(yīng)用中還有很多，如探究牛頓第二定律加速度和物體受力及質(zhì)量的關(guān)系，電流大小與電壓、電阻的關(guān)系，均可采用這種方法，我們分析清楚了兩物理量之間的關(guān)系，整體情況也就容易理解了。

4 對比性和目標(biāo)性結(jié)合

通過實驗對比，形成鮮明感觀，找出研究對象的相同點和不同點，總結(jié)出物理規(guī)律，是實驗教學(xué)中的一種重要方法。具體操作通常有兩種：相同條件下不同結(jié)論比較，不同條件下相同結(jié)論比較。

例如，紫光和紅光折射率大小的比較，讓一束白光通過三棱鏡，紫光偏折最厲害、紅光偏折最小（如圖2所示），紅光、紫光在入射角相同條件下，紫光折射角小，紫光折射率大；紅光折射角大，紅光折射率小。

又如對產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象條件分析，創(chuàng)設(shè)不同條件下的多個實驗：讓線圈中磁場變，線圈在磁場中的有效面積變，改變滑動變阻器的阻值或控制開關(guān)的通斷，讓電路中電流的大小變，得出同一結(jié)論：在磁通量變化的瞬間，電路中均有感應(yīng)電流產(chǎn)生。

圍繞實驗?zāi)繕?biāo)，對比分析，有利于學(xué)生觀察、分析、探究、總結(jié)。設(shè)計實驗時，要考慮面向全體，力求現(xiàn)象明顯，對比鮮明。實際操作中，可以通過小組討論、課堂反饋等多種形式，組織學(xué)生積極參與，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。

5 輔助性和技術(shù)性結(jié)合

實驗教學(xué)中，一些微觀的、細小的、極快的、極慢的現(xiàn)象在課堂上無法演示，或效果不佳。借助模型、投影設(shè)備、多媒體等，對聲音、畫面進行技術(shù)處理，運用現(xiàn)代先進設(shè)備，創(chuàng)設(shè)條件，增強視聽效果。具體實施中通常有以下幾種方法。

實驗?zāi)Ｐ驼故痉ù祟悓嶒炆婕暗降钠鞑暮芏啵┤纾螛?biāo)卡尺、螺旋測微器等，我們借助制作原理模型，讓學(xué)生掌握器材的設(shè)計原理，結(jié)合計算機輔助教學(xué)模擬訓(xùn)練，掌握讀數(shù)方法，讓學(xué)生迅速地形成技能技巧。

投影儀放大法通過投影儀將實驗過程中的一些細微變化和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，進行特殊處理，可大大提高實驗的可視度。如電學(xué)實驗中，用投影設(shè)備放大電表讀數(shù)，觀察數(shù)據(jù)的變化情況，直觀明了；把桌面上的儀器和實驗器材投影到屏幕上，將不利于學(xué)生觀察的俯視效果變?yōu)槠揭曅Ч欣趯W(xué)生觀察。

慢鏡頭處理法實驗中有的細節(jié)和過程稍縱即逝，不容易把握，而這些細節(jié)和過程往往又是研究問題的關(guān)鍵所在，所以通過慢鏡頭處理，重現(xiàn)其過程，有利于規(guī)律的理解和知識的掌握。如探究自由落體運動，通過頻閃照相機拍攝，將相關(guān)信息數(shù)據(jù)輸入計算機，現(xiàn)場進行處理，極大提高了課堂教學(xué)效率。

理想模型創(chuàng)設(shè)法現(xiàn)實生活中有些實驗無法達到理想條件，先進的技術(shù)和設(shè)備，讓這些實驗盡可能地接近理想效果，例如，簡諧運動實驗，讓彈簧振子在氣墊導(dǎo)軌上振動，現(xiàn)象十分明顯（如圖3所示）；牛頓第一定律，分析滑塊在氣墊導(dǎo)軌上的運動情況，數(shù)字計時器記錄數(shù)據(jù)，計算機進行數(shù)據(jù)處理，快捷準(zhǔn)確，學(xué)生一目了然。

將現(xiàn)代教育技術(shù)手段運用于實驗教學(xué)，是現(xiàn)代實驗教學(xué)的特征，我們要深入研究，大膽嘗試，既不能出現(xiàn)替代現(xiàn)象，也不能將二者割裂開來。只有二者有機結(jié)合，優(yōu)化互補，才能實現(xiàn)實驗教學(xué)最優(yōu)化。

6 美觀性和科學(xué)性結(jié)合

一件好的實驗器材，應(yīng)該美觀精致，使用方便，讓學(xué)生印象深刻。器材外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計要精心布置，實驗時器材擺放要井井有條，雜亂無章的實驗是很難達到預(yù)期效果的。例如，演示法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象，實驗器材很多，我們的教師把器材固定于木板上，將水平擺放設(shè)計成豎直擺放，既便于觀察，又利于搬運，且安全可靠；又如，演示電流的磁效應(yīng)，我們的教師設(shè)計出將小磁針分上下層和不等距離擺放在透明塑料板上，固定在裝置上，讓人看了賞心悅目，它既是一件效果極佳的實驗器材，也是一件極富創(chuàng)意的工藝品（如圖4所示）。

當(dāng)然具體實施時，我們不能一味地追求美觀性，更要注重科學(xué)性，如電學(xué)實驗中導(dǎo)線的連接要簡潔，能拉直盡量拉直，色澤搭配要和諧，與實驗無關(guān)的素材不宜過多、過雜，力求做到聲形并茂，多種感官同時參與。教師只有掌握了相關(guān)理論，并將這些美學(xué)規(guī)律結(jié)合現(xiàn)代教育技術(shù)，科學(xué)地運用于實驗教學(xué)，才能讓學(xué)生在感受美、體驗美的過程中增長知識，提高他們的綜合能力。

實驗是物理學(xué)研究的基礎(chǔ)，是物理教學(xué)的重要手段。通過實驗讓學(xué)生對物理學(xué)興趣盎然，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中感受到實驗設(shè)計是如此的簡單，物理理論不再枯燥。這些需要一線教師精心設(shè)計，努力為學(xué)生創(chuàng)設(shè)最佳的情景、良好的條件，使學(xué)生能始終處于積極思考、研究探索的情境中。這樣學(xué)生的創(chuàng)新思維、科學(xué)素養(yǎng)和探究能力，才能得到充分地發(fā)展和全面地提高。

參考文獻

[1]閻金鐸，田世昆.中學(xué)物理教學(xué)概論[M].北京:高等教育出版社，1991:139-142.