淺談中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則

張龍

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，物理實(shí)驗(yàn)方法是人們研究物理學(xué)的重要方法。大量的物理概念、規(guī)律、原理都是通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)、總結(jié)歸納得出的。物理實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用一般可以歸納為以下幾點(diǎn)：一是可以使學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)物理概念、原理和定律的理解;二是可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γl(fā)展學(xué)生智力;三是讓學(xué)生初步了解物理學(xué)的研究方法，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和遵守紀(jì)律的優(yōu)良品質(zhì)。而演示實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)中的一種重要的方法和手段，它把研究的物理現(xiàn)象清楚地展現(xiàn)給學(xué)生，從而更好地掌握物理概念和規(guī)律。筆者根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，依照教學(xué)原則，總結(jié)出中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的基本設(shè)計(jì)原則，以便能最大程度地發(fā)揮出演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用。

第一，科學(xué)性原則

物理實(shí)驗(yàn)的誤差是難免的，但不能為了避免誤差而拼湊數(shù)據(jù)，欺騙學(xué)生，也不能把任何不正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都?xì)w結(jié)于誤差而了結(jié)，要很好地分析誤差產(chǎn)生的原因，要盡量減少誤差。例如：在演示萘的熔解和凝固時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得萘的熔點(diǎn)常常不是80℃或不是保持80℃不變。原因是什么呢？反復(fù)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)有以下四個(gè)原因：（1）煤油溫度計(jì)不夠準(zhǔn)確，用水銀溫度計(jì)較為難確;（2）萘粉要純，如化學(xué)純萘粉;（3）酒精燈加熱要緩慢均勻，使杯中水溫與試管中萘粉溫度差不超過3℃;（4）攪拌器攪拌萘粉要認(rèn)真、細(xì)致，使萘粉受熱均勻。

第二，簡(jiǎn)單性原則

結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作繁瑣的演示實(shí)驗(yàn);很容易分散學(xué)生的注意力。所以演示儀器只要效果明顯，不失科學(xué)性，那么越簡(jiǎn)單越好。

第三，直觀性原則

演示實(shí)驗(yàn)一定要使班上每一位學(xué)生都能清楚地看到所演示的現(xiàn)象，如靈敏驗(yàn)電器，演示時(shí)“靈”而不“顯”，如果把金屬箔做得太大，則會(huì)“顯”而不“靈”。因此，在設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以采用燈光反射原理，在驗(yàn)電器后方裝上兩只燈泡，達(dá)到了演示現(xiàn)象明顯清楚可見度大的效果。又如，演示液體的熱脹冷縮時(shí)，水中滴幾滴紅墨水，燒瓶上方的玻璃管中插入一根鐵絲，就可以大大增加可見度。

第四，目的性原則

教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)目的策劃設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)。有些現(xiàn)象學(xué)生比較陌生，抱有懷疑態(tài)度。如電磁波的傳播是不需要媒質(zhì)的，對(duì)此，學(xué)生不是堅(jiān)信不移的，我們便通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)。在一只玻璃鐘罩內(nèi)放一只小型訊號(hào)發(fā)生器，在外面用架收音機(jī)來接收，可以聽到訊號(hào)聲。把鐘罩內(nèi)的空氣抽去不影響收音機(jī)的正常接收，但是如果換了一臺(tái)鬧鐘，當(dāng)鐘罩內(nèi)的空氣抽去后就聽不到聲音了。這說明了聲音的傳播需要媒質(zhì)，而電磁波的傳播不需要媒質(zhì)。

第五，適度性原則

演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)在幾分鐘內(nèi)完成，時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)分散學(xué)生注意力，影響課堂教學(xué)。如演示液體熱脹冷縮，按課本上的設(shè)計(jì)，用酒精燈將一滿燒瓶的冷水燒熱看到瓶塞上方玻璃管內(nèi)液面上升的情況，需要10多分鐘。用小試管代替燒瓶，水里滴入幾滴紅墨水，在試管塞上插入細(xì)玻璃管，管內(nèi)插入鐵絲，管內(nèi)空氣柱就變得更細(xì)，液面上升情況就更明顯。用酒精燈加熱小試管，一分鐘內(nèi)就可明顯看到液面上升。又如演示萘的熔解與凝固，用78℃左右的熱水就可以加速實(shí)驗(yàn)過程，大大縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

第六，趣味性原則

富有魅力的大氣壓實(shí)驗(yàn)，可補(bǔ)充“酒瓶吞蛋”實(shí)驗(yàn)。把煮熟的雞蛋去皮，放在一旁備用，取一個(gè)普通的開口啤酒瓶，將燃燒著的細(xì)紙條迅速塞入瓶中，再馬上將雞蛋的小頭朝下立在瓶口上，隨著火的熄滅和白煙升起，啤酒瓶將把雞蛋吞進(jìn)“肚子”里。接著舉例針炙“拔火罐去風(fēng)”的原理，學(xué)生會(huì)感到學(xué)習(xí)物理其樂無窮。

總之，在演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師是實(shí)驗(yàn)的主體，處于主動(dòng)地位。學(xué)生是觀察的主體，處于被動(dòng)地位。演示實(shí)驗(yàn)的效果取決于實(shí)驗(yàn)本身以及教師的主導(dǎo)作用的發(fā)揮。只有遵循以上六點(diǎn)原則，設(shè)計(jì)出好的物理演示實(shí)驗(yàn)，并在教學(xué)中進(jìn)行合理有效的應(yīng)用，才能達(dá)到教育目的，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。