物理實驗教學的有效性

司忠波

一、實驗教學應注重實驗的設計

物理實驗之一是演示實驗，怎樣安排演示實驗呢？筆者認為首先演示實驗要符合教學內容。課堂上通過實驗的演示，培養學生觀察實驗，分析現象達到理解物理概念，掌握物理規律的目的。因此，根據教學內容，合理安排和合理的示范實驗，遠遠優于直接教學的效果。示范性實驗應符合學生的認知，學生的知覺不是教師的知覺，而是個人的經驗。例如解釋浮力，課堂上，老師告訴學生，乒乓球浮在水面上是由于受到水的作用。這就是“浮力”，此時學生對浮力的理解是沒有感知的，如果老師用橡皮筋系一個小砝碼沒人水中，通過標記讓學生觀察橡皮筋長度的變化，學生就可以真正感受到浮力的存在。因此，為了提高物理實驗教學的有效性，在實驗設備和的教學模型的選擇上，要充分突出刺激的物理現象和性質。演示實驗應體現重點關鍵，給學生留下深刻而長久的印象。因此，教師應充分考慮到學生可能會受到什么樣的強烈刺激，而忽視現象的本質，并做好消除心理干預的有效措施。例如，物理實驗中測定時間的方法很多：可用電動秒表、停表、數字計時器、頻閃照像等等。演示時不宜多講這些儀器的細節，只要指出它用來測時間即可。為了體現實驗的關鍵，演示實驗還應當盡可能增大實驗的可見度，確保全班每一個學生都能清楚看見。示范性實驗應與解釋緊密結合，激發學生積極思考。準備時，要仔細考慮實驗前后的細節，如如何引導學生提出問題，重點觀察什么，思考哪些問題，總結歸納什么等，尤其要讓學生表述觀察到什么現象，如何分析的，結論是什么。

二、實驗教學應注重過程的調控

首先，引導學生看什么。確定學生觀察的目的，提出觀察的任務，盡早進入實驗狀態。存在知識盲區的，要預先補課，疏通認知結構。只有學生被排除在各種干擾之外，才能進行有效的觀察。其次，指導學生明確怎么看。要讓學生弄清以下三點：（1）實驗中用到儀器讀數的單位及最小分度和零刻度的位置及零刻度的校準，并作必要的示范。（2）實驗中要有明確合理高效的演示步驟。要觀察學生給予足夠的時間思考，必要時要反復演示實驗的短暫現象，以便加強對印象的觀察。（3）要注重分析、綜合、比較，以培養學生正確的心理定勢，使他們養成良好的觀察力。再者，教師要規范操作。教師的實驗操作應規范、正確、熟練、恰當，使學生能觀察和模仿。如基本儀器安裝調試、操作方法、數據處理等。要時刻關注學生的生成并及時讓學生反饋。必要時要對實驗的操作加以糾正改進。實驗中出現的問題，要組織學生分析探討，培養學生實事求是的科學素養。最后，反思實驗，強化問題意識。在動手操作實驗的基礎上，向學生提出問題，讓學生完成從感性向理性的飛越，歸納演繹出問題的本質。通過長期問題意識的反復強化，問題火花最終碰撞成知識的精華。

三、實驗教學應注重方案的創新

有些演示實驗本身具有創造性成份，具有進行探究的價值，這類演示實驗可以改為探索性實驗。如“測電源電動勢的方法探究”。實驗前，老師可以布置一份開放性作業：請你結合所學知識，設計幾種測定方法。題目一公布就會調動學生的熱情，他們積極地想辦法，查資料、互相交流、討論，綜合運用電學知識，設計出了多種方案，主要有以下幾種：方案一：利用電壓表和電流表，根據E=U+Ir，只要測出通過電源的干路電流I和路端電壓U，便可由E=U+Ir，求出E和r。這種方法從原理到實際操作都十分簡單，而由于中學條件下無法十分精確地測量電流和電壓，導致誤差較大。這種方法很簡單，在中學階段不能精確測量電流和電壓，這可能導致大的誤差。方案二：利用電壓表和電阻箱，根據E=U+（U/R）r測出電阻箱阻值R和電壓U，根據公式E=U+（U/R）r求出E和r。學生們可以很容易地理解，從而呈現出非常高的熱情，實驗非常起勁。但是，由于該實驗中電阻箱測電阻存在較大的誤差，會影響測量結果的精確度。方案三：利用電阻箱和電流表，根據E=IR+Ir測出電阻箱阻值R和電流I，根據公式E=IR+Ir求出E和r。這一實驗方案很容易理解，但實驗時安全隱患較大，電流表容易燒壞，操作難度較大。實驗演示時最好加以足夠的注意。

四、實驗教學應注重學生的參與

為了提高實驗過程中學生的參與熱情，學生分組實驗是物理教學過程中最重要的教學形式。通過分組實驗，能更好的提高學生的合作學習能力，實踐能力，觀察和分析問題，解決問題的能力，促進綜合實驗素質的發展。在實驗過程中，通過學生與學生合作探究，獲取知識和思維能力的發展。所以教學中應盡量增加學生分組實驗的機會。例如：對電磁感應一章《法拉第感應定律》一節的教學，考慮到學生在初中階段對電路的操作比較熟練，因此，沒有必要按照規定的順序通過示范實驗來總結規律。在教材中，將教師的示范實驗改為學生分組實驗，并將教學模式改為實驗探究，讓學生通過實驗發現規律，從而加深對感應定律這一高中核心知識的理解。課前先讓學生制定合理的實驗步驟，為分組實驗做好充分準備，從而提高實驗的效率。課堂上讓學生通過實驗現象和數據，總結實驗結論。課型的改變，既高效完成了教學任務，又給了學生合作學習，共同發展的機會，有助于提高學生分析概括能力。從教學效果的角度，學生動手實驗，從中探索和理解物理規律，遠強于教師單一的生動講解。物理實驗活動貫穿于高中物理教學的全過程，是培養學生物理科學素養的重要環節。中學教師應高度重視實驗教學過程，提高實驗的有效性，發展學生的實驗能力和思維能力。