如何指導學生進行物理實驗

1 物理實驗教學的問題和現狀

過去的物理實驗都附屬于相應的理論課，課程中大量的實驗內容是驗證性(驗證定理、定律)和練習性實驗，因此實驗方式單一。在實驗課上實驗冊依據實驗內容給出相應的儀器設備、實驗步驟。教師又講解實驗中的問題和注意事項，甚至在學生實驗之前，先進行一次演示。隨后，學生只是依樣畫葫蘆按已規劃好的路線被動地實驗，實驗的目的就是為了一個實驗數據。學生不會對實驗現象、過程、數據進行有意識的觀察、分析、推斷。因此，實驗不能科學培養學生的實驗能力，也不能活躍學生的發散性思維，從而也就失去實驗的作用。

但是，如果在學生實驗的過程中，實驗教師能夠協助教師仔細觀察不同學生實驗時不同的情況并進行有效指導，注意指導技巧，學生的實驗效果就會事半功倍。

2 物理實驗指導實踐

注重消除學生實驗時的畏懼心理，加強學生動手操作的自信心。物理實驗是物理學科的基礎和靈魂。多年的教學實踐證明：無論教師的演示實驗，還是學生的分組實驗，對學科知識的形成、學科素質的完善及創新意識的培養。均起著至關重要的作用。而學生親自做實驗，從中探索、理解物理規律，比教師枯燥地講解，學生硬性地記憶要好得多。這正如常人道：“百聞不如一見，一見不如一故。”

在實際的物理實驗中，有些學生特別是高一新生由于害怕損壞儀器受到教師批評或加倍賠償，不敢大膽地動手；也有些學生由于害怕實驗失敗，并且不能正確地認識失敗，不懂得從失敗中學到的東西和從成功中學到的東西是完全相等，更不明白失敗是我們取得成功的必經之路，從而害怕實驗。實驗指導教師面對學生實驗時這種畏懼心理，必須通過及時實驗指導消除他們這種心態，提高學生實驗成功概率，增強學生動手操作自信心，使他們愛做、樂做。而自信是人們在行動前對結果充滿著良好的預期，并能充分地相信自己通過努力一定能夠成功的心理狀態。學生的自信是學生物理實驗時動手操作、積極思考分析的動力。也是學生實驗是否成功的一種隱性鎖鏈。當然自信不是天生就有的，而是可以通過后天培養的。作為實驗指導教師，應該讓學生實驗的成功與自信動手操作形成正反饋的良性循環。實驗時，實驗教師一定要仔細觀察學生的實驗情況，發現學生在使用新的儀器舉棋不定時，實驗教師就應該及時指導，不讓學生產生畏懼心理。如高一新生第一個物理實驗《用打點計時器測速度》，學生往往對是否應該先接通電源、還是應該先拉動紙帶的問題上遲疑不決。學生認為，先接通電源：一方面有可能會造成打點計時器長時間通電損壞打點計時器；另一方面打點計時器的第一個點難以確定。如果先拉動紙帶，又發覺紙帶上的點數不夠，達不到數據處理的要求。這時候實驗指導教師就應該指導學生找出問題所在，并解決問題。調節學生實驗情緒，加大學生實驗成功率。否則，學生對以后幾個運用打點計時器進行的實驗產生畏懼心理，從而不敢實驗。

注重實驗規范操作指導，培養學生實事求是的科學態度和科學作風。實驗步驟是把人們研究物理現象和規律的思維過程程序化、行為化的產物。學生做實驗時不按一定的操作規程進行操作、不認真嚴謹地做、是做不好實驗的。實驗中必須尊重事實、忠于數據。搞好預習是做好實驗的前提。實驗前，教師都會指導學生所做實驗作認真預習。但是，總有個別學生沒有預習習慣或者對實驗不夠重視，實驗前沒有對所做實驗認真預習，實驗目的不明確。同時由于實驗前教師講解簡明扼要，只對實驗操作過程中的注意事項和關鍵點作出必要的講解或提示。留下很多的時間和空間，讓學生自己去細細體味和摸索。這部分學生在操作過程中就會顧此失彼，揀了芝麻丟了西瓜。此時實驗指導教師就要提醒學生仔細對照實驗步驟，明確實驗目的，要嚴格按照實驗操作步驟，端正他們的實驗思想。

進行數據處理、運算，并對實驗結論進行分析是實驗的最后階段。不但可以驗證實驗是否成功、操作是否規范，設計是否合理最直接的依據。而且可以對某項操作、實驗的改進等提出有益建議或意見。這樣既延伸了實驗課的教學，又提高學生動手技能，是物理實驗高層次的要求。然而有相當一部分同學為了減少實驗分析，當學生實驗中出現測量和計算的數據不符合預期結果，就會涂改實驗數據，造成假的結果去滿足實驗的目的與要求。實驗指導教師就應該根據不同學生的學習能力，在他們完成實驗的不同的時間，主動及時去檢查學生的實驗數據。若發現不符預期結果的數據，應幫助學生從理論分析數據的錯誤，隨后要求學生認真分析實驗操作步驟，甚至要求學生按照實驗步驟重新進行實驗操作，尋找造成錯誤的原因。培養學生實事求是的科學態度。如在《驗證機械能守恒定律》實驗中，學生發現某兩點間g·Δh乘積與ΔEp/m的值不相等，認為實驗結果與預期分析機械能守恒不符，有些學生就會涂改實驗數據，實驗教師要防微杜漸，在涂改前幫助學生分析實驗過程的操作是否有誤。如紙帶是否和地面垂直，限位孔中軸線與地面是否垂直(保證紙帶是否只受到重力作用)；挑選的紙帶第一點與第二點之間的距離是不是接近2mm。

注重點撥、設疑，培養學生發散性思維。發散性思維最大的特點是思考問題的多端性，從多角度、多方面來觀察、思考、想象，從而提出多種設想和解決問題的方法。物理實驗內容、形式、時間安排是面向全體學生，通過一個實驗要求所有學生都能掌握理解相應實驗的要求和目的，考慮的也是班級絕大多數學生接受程度。但是，一個班級總有部分學生思維比較活躍，同時又有較強的動手能力。他們能較快地完成教師提出的實驗共性要求。實驗指導教師在實驗過程就需要關注這部分學生，使他們向實驗的更高層次發展。對這些學有余力的優秀生提出更高的實驗要求，引導這些學生設計實驗方案并給予解決。學生在探索尋求最佳實驗方案過程中，發散性思維能力得到一定提高。如在用《單擺測重力加速度》的實驗中，實驗指導教師可提出這樣問題，你是否還有其他方法可以測量得力加速度。學生根據已學知識，一般會提出如下幾種：①自由落體法②單擺法（已做）③用傾角為θ的氣墊導軌④落球法等多種方案。這種富有探索和創造性的實驗方式，既能使學生獲得全面豐富的實驗方法和知識；又能訓練和發展學生發散思維。

參考資料：

[1]王棣生.中學物理創新教法.學苑出版社.北京.1999.6

[2]徐榮亮.物理實驗設計與指導.東北師范大學出版社.長春

(欄目編輯 黃懋恩)