淺談物理演示實驗室在傳統物理教學中的應用

摘 要：物理是基于實驗的一門基礎性學科，物理實驗的類型多種多樣。結合學院的教學實際，探討運用新建的物理演示實驗室開展輔助教學工作的意義，究竟哪種類型的實驗需要運用演示實驗教學，在運用演示實驗教學過程使用中應該注意哪些問題將是本文研究的重點。

關鍵詞：物理演示實驗室；實驗教學；實驗室建設；實驗室管理

物理演示實驗室是面向物理第二課堂開發的實驗教室，演示的內容涵蓋了電學、力學、聲學、光學等物理課堂涉及的大多數實驗的演示，具有科技含量高、演示現象直觀震撼等特點。演示實驗教室的建設有利于師生在使用中根據實驗現象對書本上生硬的知識點有了更形象和深刻的體會。作為輔助教學的手段為物理教學提供了極大的方便。

1 在士官物理教學中使用演示實驗教室的意義

可以彌補傳統實驗儀器演示范圍單一的現狀。實驗是物理教學的靈魂，但在傳統物理教學中，由于現實條件和教學理念等原因，只注重知識的口頭講解，不重視實驗操作，或在教學中只做比較簡單的實驗，導致實驗儀器嚴重不足。加之教學改革持續深入以來，物理課程的教學理念也發生了很大變化，很多原來舊的實驗儀器被淘汰，雖然學校增添了很多新實驗儀器，但仍不能滿足物理實驗教學的現實需要。現在學院新建的物理演示實驗教室，包括了大專士官培養課標中涉及的所有實驗，原來很多做不了或因儀器不足不能做的實驗都可以在物理演示實驗教室中完成，解決了實驗課上不足或因場地儀器數量不足，實驗跟不上教學剛需的現象。

本身具有傳統實驗無可比擬的優越性。演示實驗往往是針對物理現象本身開發的實驗，運用特殊實驗器材來重塑物理現象的實際。這樣不僅可以做一些因自然條件限制在傳統實驗教學中無法做的實驗，如真空狀態下的物體自由落體運動；還可以隨時控制實驗進程、節奏，讓實驗結果更理想，讓實驗現象更明顯清晰可見

2 在物理各類型實驗中哪些實驗需要在演示實驗教室完成

實驗是物理教學的靈魂。在士官物理實驗教學中會碰到三大類實驗，分別是探究性、演示型、操作型。在這幾類物理實驗中，籠統地來說都比較適合在物理演示實驗教室完成。以往這些實驗大都用多媒體的形式展示出來多是因為現實教學條件的限制，演示型實驗如果運用多媒體技術去演示，不能保證每個學員都能對實驗現象有深刻的體會。而在演示實驗教室就可以很好地解決這個問題。探究型實驗需要學員自主設計實驗方案，演示實驗教室內高端的實驗儀器可以方便地幫助學生檢驗實驗方案的正確性，學員在探究的過程中，會對物理這門學科產生更為濃厚的興趣，避免了照本宣科帶來的乏味和枯燥感。

以“能量穿梭機”在實驗教學中的應用為例。機械能守恒定律的驗證是物理實驗中比較簡單的實驗，操作簡單，實驗儀器在傳統的實驗教室就有，一般操作過程也較為簡單。但實際的實驗效果并不理想，在正常的情況下實驗數據也很難佐證“機械能守恒定律”。這個實驗若用特殊實驗器材來完成教學示范，操作步驟如下：

一、由于這個實驗比較抽象，需要教員講解實驗原理；

二、學員根據原理，利用“能量穿梭機”進行實驗，進行數據采集；

三、教員根據學員在實驗中遇到的問題進行輔導答疑；

四、學員在對這個實驗理解的基礎上進行數據處理，用得到的結論印證定律的正確性，這樣的教學過程往往會取得良好的教學效果。

演示實驗教室在探究實驗中的運用。探究實驗的目的就是培養學員透過現象看到本質的能力和發現問題的意識，所以實驗的現象是很重要的。但在傳統實驗儀器精確度的影響，許多事物的現象會受外界因素的影響，導致實驗方案無法實施，這就需要借助特殊實驗器材。如 “探究光學成像的規律實驗”，此實驗會受室內光線強弱的影響，室內光線控制不好，就得不到實驗現象，更談不上規律的總結。而演示實驗教室中的“萬丈深淵”則很好地解決了這個問題。

在物理實驗中最常見、最普通的實驗就是演示實驗。物理教員在講解概念的時候，因口述的內容形象感不足，導致很多學員對物理現象觀察不清晰，影響了對物理的學習興趣。演示實驗裝置則很好地解決了這個問題。在將知識應用于實際的過程中注入創新思維元素，比如組合思維的應用，當教員們將電磁學中的“磁懸浮”、“磁驅動”、“磁阻尼”等實驗進行一定的組合，就可以使學員在把握現代科技中的一項重要成果—“磁懸浮”技術的同時去體驗和感悟技術背后所蘊含的物理知識。通過這種形式培養學員的創新實踐能力。

3 物理演示實驗教室的建設

我院演示實驗室的建設既注重物理及科技的前沿發展，同時也注重科普性和趣味性。儀器的開發和購置體現了實用性、先進性、趣味性等特點，不但能清晰明了地說明相應物理規律，還能啟迪創新思維，發展創造能力。儀器結構力求簡單，操作過程力求簡便。除了儀器等硬件的建設，實驗室還將進行網絡化管理，逐步將網絡預約試行在物理演示實驗教室的使用上。

在實驗室的整體建設上，我院共構造了三套演示實驗體系：即力學內容演示體系；電學內容演示體系和電磁學內容實驗體系。建成了多層次的課外實踐平臺，其中陳列開放實踐平臺將面向全體學員，自主研究型實踐平臺面向優秀學員。

4 物理演示實驗教室的管理

為保證儀器的正常運行，實驗室實行由教員和技術人員同時負責儀器設備的維護與運行，并在學期始、末對儀器進行全面檢修。實驗室內配有儀器設備使用記錄本，由上課教員填寫，做到儀器設備的動態跟蹤和管理。為了解儀器的使用情況和頻度，學員上課和來賓參觀都做了必要的記錄。參觀學員可以進行事先預約，值班教員負責安排教室使用次序，學員集中后即可在教員的帶領下進行參觀。實驗室環境衛生由教員和參觀學員共同負責。這種良好的管理模式和體系，確保了實驗室的良好運行和教學質量的穩步提高。

總之，在士官任職教育改革如火如荼進行中的今天，物理演示實驗教室將在實驗教學中確實起到很大的作用。但仍需認識到，我院演示實驗室的建設與國內高校其它類似實驗室相比，校內的物理演示實驗室規模不大，實驗儀器以購買為主，自制教具少。因此演示實驗的建設還是一個持續而浩大的工程。在現有的條件下，更要做到對演示實驗室的綜合應用，使實驗設備發揮應有的作用，讓更多的人受益，以達到物理演示實驗的可持續發展。

作者簡介

謝波（1985-），男，漢族，山東臨沂，2007年畢業于山東理工大學，本科學歷，2012年被聘為講師。