提高農村高中物理實驗教學有效性的探索

鄒祥華

物理是一門以觀察和實驗為基礎的學科，物理概念、規律及公式都是在大量的觀察、實驗的基礎上，運用邏輯思維的方法，集中一些事物本質的共同特征、加以概括而形成的。因此實驗教學在物理教學中發揮著極其重要的作用。

一、農村高中物理實驗教學現狀

物理教師大都能夠認識到物理實驗教學在物理教學中的重要性，但因農村學校本身的一些特點，導致高中物理實驗教學現狀不容樂觀，主要表現為：1.受客觀條件的制約，大多數農村高中物理實驗器材、設施相對缺乏；2.物理課時緊張，實驗教學會占用不少課時，影響教學進度，不少教師認為把時間花在習題上效果可能會更好；3.受高考“指揮棒”影響，將實驗習題化，變演示實驗、學生分組實驗為教師講解實驗，學生背實驗，而非做實驗；4.實驗教學需要占用教師大量的時間和精力，導致教師不愿鉆研實驗教學方法，從而影響物理實驗的正常開展。

二、研析實驗，課前精心準備

教師課前準備的質量會直接影響實驗教學的效果，要提高實驗教學的有效性，應做到以下兩點。

1. 教師自制教具及改進實驗。課前，教師要認真研究、分析實驗，并尋找實驗室中現有的、與實驗相關的器材，如果沒有，教師可以自制相關教具。對于課本中一些測量次數較多的，可測可不測的，有更好測量方法的物理量，我們完全可以簡化實驗步驟和器材。如在高二物理“變壓器”的教學中，由于學校實驗室僅剩下一個非常破舊且無法正常使用的教學用變壓器，只能拿去教室讓學生了解其構造，所以我改裝了從黑白電視機上拆下的一個變壓器作實驗器材。在教學“變壓器”時，先跟學生詳細介紹相關器材及接線方法：變壓器原線圈接額定電壓為220V的小夜燈，副線圈一端接在一節干電池的負極，另一端暫時不接。之后將副線圈另一端的導線不斷地接觸干電池的正極又不斷地拿開。學生看到的現象是：一節1.5V的干電池竟然點亮了額定電壓為220V的小夜燈（燈是不停閃爍的）。這時學生心中有了疑問：這是什么原理，老師沒介紹的器材是什么？這就順其自然地引出了變壓器的概念，在我講完其相關變壓原理后，學生又接著提問，他們的學習積極性非常高，這比用實驗室的變壓器來演示的效果還要好。

2. 利用信息技術手段提高學生實驗預習的效率。在做分組實驗前，教師一般會要求學生先通過預習了解實驗原理、器材、步驟、數據處理及注意事項等，但農村高中生基礎薄弱，自我預習的效率不高。進入實驗室后，在教師講解實驗相關原理時，他們的注意力早已被實驗器材裝置所吸引，這導致實驗沒有達到預期效果，甚至會發生損壞實驗器材等現象。針對這種情況，教師可以在課前利用信息技術手段幫助學生提高預習的效率，如結合學生實際，利用錄制的微課、制作的課件、下載的實驗視頻等幫助學生預習。如在高一物理“探究小車速度隨時間變化的規律”的分組實驗中，我事先錄制了兩節微課，其中第一節微課內容包括實驗原理、實驗器材、實驗步驟、數據處理及注意事項；第二節微課是關于實驗操作及數據處理過程的示范。我要求學生先自行預習教材，然后我把微課發到班級微信群，要求他們在實驗開始之前必須先看第一節微課，在實驗室操作過程中遇到問題時可以看第二節微課，當然也可以直接請教老師。從這次現場實驗來看，效果還是比較明顯的，因為在實驗過程中遇到問題而膽子又不大的學生會帶著問題看第二節微課，第一遍不懂，再重看，直到看懂為止。

三、研讀學生，課中引導創新

要提高實驗教學的有效性，教師在研讀學生，創新實驗方法，掌握學生知識和能力的特點，再結合各個具體實驗的特點，確定實驗方案等細節。

1. 教師應引導學生正確理解實驗。很多實驗教學，尤其是農村高中的實驗教學，一般都是教師在講臺上演示一遍，或者學生進實驗室按課本操作一遍，實驗教學就大功告成了。但是，實驗過后學到了什么，是否弄懂實驗原理，為什么要這樣選實驗器材，哪些物理量是一定要測量的，哪些物理量是可以不用測量的，是否可以用別的方案取代教材中的方案，實驗注意事項為什么要這樣，數據該怎么處理，誤差該如何分析，這些問題很多學生都回答不出來，實驗教學的有效性就可想而知了。如在高一物理“驗證機械能守恒定律”的實驗教學中，對于實驗原理及器材的選取，我經常對學生說：“給你一個任務，如驗證機械能守恒定律，再給你一把實驗室鑰匙，中學物理常用的實驗器材實驗室里面都有，要求你最后把實驗結果帶回來，你該怎么做？”既然要驗證機械能守恒定律，那么就得創設具體物理情景，在什么情況下機械能守恒？只有在重力或彈力做功的情況下。哪些實例滿足只有重力或彈力做功？最簡單的實例就是自由落體運動。我引導學生想象某個物體從起始點下落到某一點的情景，如果機械能守恒的話，物體重力勢能的減小量就會等于動能的增加量，這就需要測量物體從起始點到該點的豎直高度和物體經過該點的瞬時速度了。豎直高度可以用刻度尺測量，瞬時速度可以用打點計時器測量，做自由落體運動的物體可選常用的鉤碼，把紙帶與鉤碼用夾子連接，打點計時器用鐵架臺固定，而重力勢能減小量及動能增加量的式子里面都含有鉤碼質量的因子，所以鉤碼的質量可以不用測量。通過這樣的引導，學生對實驗原理及實驗器材選取的理解水到渠成。我想，如果實驗教學能這樣引導學生，給他們一把實驗室鑰匙，讓他們帶著問題去操作實驗，那么他們也許會帶回滿意的結果。

2. 教師應注重創新實驗方法。教師認真研析實驗，在課本提供的實驗方案的基礎上尋找新的、更簡單的方案，或者尋找更精密的儀器設備，更高效的數據處理方式（如計算機軟件等）。如果教師能夠設計出比課本還有效的方案，那么教師也不用操心學生的學習興趣問題了。如在高一物理“探究功與速度變化的關系”實驗教學中，需要測量小車在橡皮筋拉力做功結束后獲得的速度，常用的方法是使用打點計時器測量，但我改用“運動傳感器”來輔助，這樣就可以通過計算機直接顯示小車運動的速度，還能在幾秒內自動繪出小車運動的功與速度的圖像。在高一物理“向心力”教學中有一個“用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式”演示實驗，按照課本的方案，這個實驗需要測量鋼球的質量、鋼球做勻速圓周運動的半徑、鋼球做勻速圓周運動轉n圈所用的時間及鋼球做勻速圓周運動時球心到懸點的豎直高度等物理量。通過改進實驗方法，我運用激光筆巧妙地解決了鋼球做勻速圓周運動時球心到懸點距離難以測量的問題，并且經過推理將需要測量的物理量減少至兩個。創新實驗方法，能提高實驗教學的有效性。

四、研判理念，課后延伸拓展

要提高實驗教學的有效性，不僅在于課前準備和課中引導，還在于課后延伸拓展。實驗教學在課后的延伸拓展，可以促進整個實驗教學效率的提高。

1. 教師應加強引導學生課后進行小實驗、小制作。教材里面會安排一些小實驗、小制作，如《自由落體運動》有做一做“看看你反應的快慢”；《向心力》有做一做“感受向心力”；《電容器的電容》有做一做“用傳感器觀察電容器的放電過程”和《探究感應電流的產生條件》有做一做“搖繩能發電嗎”等，這些小實驗和小制作有利于提高學生的動手能力。我們要充分利用好這一資源，鼓勵學生自己獨立完成，特別鼓勵學生用身邊的廢棄物做實驗，對空礦泉水瓶、廢紙、廢舊電器等進行廢物利用，使物理更貼近生活，激發學生學習物理的興趣。在高二物理“反沖運動 火箭”的教學中，我引導學生試著制作一些水火箭，學生通過查閱資料、請教老師等制作了很多有創意的作品，并于周五下午放學后在學校操場集中“展示演練”。當學生看到自己的作品成功發射時，臉上都充滿了喜悅，該演練得到全校師生的一致好評，最后我把這些小制作放到實驗室供師生參觀、借鑒使用。

2. 教師應創造更多的機會讓學生接觸使用實驗器材。無論是演示實驗還是分組實驗，實驗完成后教師都會及時將實驗器材歸還實驗室，學生基本上只能接觸一次。長此以往，學生對實驗的印象不深，難以真正掌握實驗的原理，更談不上改進實驗、創新實驗了。為此，教師應該轉變理念，盡可能多地創造機會讓學生接觸實驗器材，或者將實驗器材帶進教室讓學生接觸。學校可以在配備指導老師的情況下定期開放實驗室，或者把一至兩套實驗器材放在教室的固定位置上，在相應章節教學內容結束后，及時更新，這樣學生操作實驗就變得方便多了，有疑問的時候就可以通過實驗來解決。在高二物理“電學實驗”教學期間，每個實驗教學結束后，我都留一套實驗器材在教室圖書角的書柜里，供學生操作使用。特別是教學完游標卡尺、螺旋測微器和多用電表的讀數及操作時，我會在每個班上各留三套器材，每個小組一套，讓學生利用課余時間來練習讀數和操作使用。效果超出預期，學生在考試中有關“三表三尺”的讀數及操作考點的得分率很高。

總之，如何使物理實驗教學更好地發揮其培養學生動手動腦能力，提高物理教學有效性的作用，是每個物理教師必須思考的重要問題。教師應積極提高物理實驗教學的有效性，讓學生通過實驗來體驗物理知識的形成過程，感受物理定律的發現過程，探索和經歷物理問題的解決過程。

責任編輯 羅 峰