引導學生做好中學物理疑難實驗的幾點嘗試

潘國盛

物理是一門以實驗為基礎的自然學科，它以物質的結構、物質之間的相互作用和運動變化規律為研究對象，具有科學性、實用性、趣味性等特點。隨著中學物理教學改革的深化，物理實驗在中學物理教學中的作用和地位顯得更加突出，它要求學生通過科學觀察、獨立操作、親自動手做實驗來學習物理知識，培養實驗技能。然而，作為中學物理教師，怎樣才能真正運用好物理實驗，使之對提高教學質量發揮出特有的作用，這不是一個簡單的問題。它要求教師既要有物理學理論和實驗知識，又要有教育學、心理學和教學法的知識，還必須腳踏實地動手實踐。只有這樣，才能引導學生做好物理實驗，尤其是物理疑難實驗。下面筆者談談引導學生做好中學物理疑難實驗的幾點做法。

一、教師方面

1.認真分析疑難實驗形成的原因

我們把作為教學內容編進中學物理教科書中的實驗稱為“教學物理實驗”。“教學物理實驗”和科學研究中的物理實驗有一個最重要的區別，那就是教學物理實驗的設計不僅要體現物理思想、符合科學性原則，而且必須反映教學思想、符合教學原則。教師要引導學生做好中學物理疑難實驗，就必須了解教學物理實驗中的疑難實驗的形成過程及其原因。例如，簡諧運動圖像的描繪實驗，單從技術上來說，有很多的方法可以描繪出正弦或余弦，如利用圖像描繪儀就可以解決；但若考慮教學目的，這個實驗必須要在所獲得的圖像與振動體的運動之間建立起盡可能直接、必然的聯系，以便學生理解圖像所反映的物理意義。從這一點來說，如果圖像的描繪是通過一個自動化的裝置來實現的而其機理又被有意無意地隱藏的話，那么它就喪失了作為一個教學物理實驗所具有的教學價值。為此，就需要設計出一個既簡單直觀又可靠好用的裝置，這使得實驗難度加大，并在技術上提出了更高的要求。對此，教師應明白實驗的難度是相對于實驗者的知識、能力和經驗而言的。此外，實驗儀器本身的缺陷也是導致疑難實驗問題的一個重要因素。

2.認真研究做疑難實驗的方法和要注意的問題

無論學習什么知識，只有抓住問題并扎扎實實地進行鉆研，才可能掌握到真正屬于自己的知識，練就出獨立解決問題的能力。它不存在投機取巧的捷徑可走，做好疑難實驗也不例外。具體來說，研究疑難實驗，了解和掌握盡可能多的有關前人研究的資料信息是很有必要的。但一定特別注重從眾多的表面差別甚大的實驗裝置中發掘和把握其中蘊含的實驗方法。因為實驗方法是物理實驗的靈魂，深入不到實驗方法的層次就駕馭不了疑難實驗。疑難實驗之所以成為疑難，其實就是尚未找到滿意的實驗方法。許多漂亮的實驗方法不僅提供給我們化解疑難實驗體制改革所需的知識和技術竅門，而且更重要的是可以給予我們智慧的啟迪和激勵，并獲得創造性地解決問題的能力。在研究疑難實驗時，必須要注意以下問題：首先，必須高度重視疑難實驗的學習和研究，強調實驗教學技能和物理實驗方法的重要性；其次，也要重視物理理論的指導作用，實際上物理實驗與物理理論兩者是密不可分的，沒有理論指導的實驗是一種盲目的實踐，充其量也不過是一些經驗和技術技巧而已；另外，除了理論指導，還不能少了教育理論的指導。教學物理實驗，除了要有物理理論的根據，反映物理思想外，還要符合教學原則，反映教學思想。通過實驗的教學應用，應有效地促進學生的有意義學習過程，避免機械學習過程，這應成為貫穿整個教學物理實驗設計與改進過程始終的教學思想。

3.轉變教學觀念，樹立正確的實驗教學指導思想

物理實驗教學的目的，不僅是讓學生理解和掌握已有的書本知識，更重要的是培養學生的科學素養和探究精神，激發學生學習科學的興趣，培養學生的創新能力和實踐能力。通過實驗，培養學生實事求是的科學態度、科學的思維方法和嚴謹的學術作風，逐步學會物理研究中的基本科學方法。為此，在實驗教學中，教師應改變傳統的“老師講，學生聽；老師操作，學生觀看；老師做一步，學生跟做一步”的實驗教學方法，轉變教學觀念，樹立正確的實驗教學指導思想；把物理實驗教學真正轉移到以師生共同探究的基礎上，在實驗的各個階段都要學生參與進來，這樣對疑難實驗的操作大有助益。

二、學生方面

1.做好實驗的準備工作

要做好疑難實驗，實驗前的準備是非常重要的，應對學生提出明確、具體的實驗要求，要求學生帶著一定的任務來做實驗。有了具體要求，學生實驗時才有規可循，學生只有做好實驗準備，到做實驗時才會心中有數。例如：空氣壓縮引火實驗，表面來看是比較簡單的，實驗儀器需要的是J2253型空氣壓縮引火儀、燃點較低的硝化棉，但是要想成功做好這個實驗，就必須做好實驗前的準備工作，也就是注意實驗前在活塞處涂抹適量的凡士林或黃油加強密封，否則漏氣了實驗就難以成功。那么如何檢查裝置是否漏氣呢？可大力、快速下壓活塞，松手后看活塞能否反彈到開始時的高度，若返回原來高度，則說明儀器不漏氣；反之，儀器出現漏氣。又如，靜電演示實驗，它的實驗儀器是：驗電器、玻璃棒、橡膠棒、絲綢、毛皮等，做這個實驗不容易成功，主要是出現了漏電問題，要做好這個實驗，關鍵是如何防止漏電。常見的漏電原因主要是由于材料的絕緣性能不好引起的，而且由于靜電電壓高、帶電量少，使得靜電電荷很容易漏光；另外，玻璃棒和橡膠棒也不易保持住電荷，所以應選擇有機玻璃。在進行靜電實驗演示前，必須對儀器進行仔細檢查，所有絕緣部分（如絕緣導體的支桿支座、起電盤的手柄、驗電器導電桿與外殼之間的絕緣塞等），都必須用絕緣性能良好的材料，如石蠟就很不錯，不妨試一試。總之，實驗前的準備工作很重要，它關系到疑難實驗的成功操作與否。

2.在實驗中要保證實驗步驟和操作方法正確

在做實驗時，一定要嚴格按照實驗的操作步驟來進行，以及要采用正確的實驗操作方法。由于高中學生好奇心強，自控力又不夠，往往一到實驗室，就動起手來，想怎么做就怎么做，不按實驗的操作步驟進行。教師若是視而不管的話，實驗不但不會成功，而且還會損壞實驗儀器，甚至傷害到實驗本人或其他人。因此，為了確保實驗安全、有序進行，應要求學生嚴格按照實驗的操作步驟和操作方法來進行實驗，實驗過程中仔細觀察，做好數據記錄。

3.培養學生“分析實驗數據，得出結論”的能力

學生通過操作實驗，得到實驗數據后，想要得出結論往往不容易。有些學生即使得出了結論，也是不完全正確或不科學，甚至是不正確的。這時，教師可先引導學生設計一個得出結論的模式：控制某一個因素不變→探究物理現象（或物理量）與另一因素的關系。如探究“牛頓第二定律”中F、m、a三者的關系時，當m一定時，探究F與a的關系；當F一定時，探究m與a的關系。

在實驗中，教師應不斷地通過舉例、示范，使學生掌握分析實驗數據得出結論的一般方法，方法掌握以后，經多次訓練，學生的能力就會逐漸提高。

總之，實驗前的準備工作很重要，它關系到疑難實驗的成敗。物理實驗教學是物理教學的重要環節，教師在物理教學中應充分發揮物理實驗功能，培養學生多項能力和良好的科學態度，推動中學物理實驗教學向前發展。只有這樣，才能順利引導學生做好中學物理疑難實驗。

（責任編輯 黃春香）endprint