試談物理演示實驗教學改革

【摘 要】課堂演示實驗能培養學生的觀察能力、思維能力、探索精神，是變應試教育為素質教育，提高人才科學素質的重要手段之一。在物理演示實驗教學中，要做到：重視演示實驗教學，加強能力培養；增加學生的參與度；變驗證性實驗為探索性實驗；合理運用多媒體，優化演示實驗教學。

【關鍵詞】物理實驗教學 演示與講解 探索與優化

物理學是一門以觀察和實驗為基礎的科學，課堂演示實驗是中學物理實驗的重要組成部分，它不僅是建立物理概念和規律、理解和掌握物理知識不可缺少的環節，還能培養學生的觀察能力、思維能力、探索精神以及良好的學習方法，是變應試教育為素質教育，提高人才科學素質的重要手段之一。那么，如何改革物理演示實驗教學以適應社會主義市場經濟對人才的需要?本文就此談談自己的膚淺體會和做法，與同行們研討。

一、為什么要改革物理演示實驗教學

18世紀，德國、法國建立了學校的演示實驗室，教師經常用昂貴的儀器演示生動的現象。物理實驗教學由此開始，逐漸成為物理教學中重要的教學手段和有效的教學形式。

近年來，高考物理試卷對實驗的考查，不僅從學生實驗發展到演示實驗，而且已從簡單的背誦實驗知識轉向考查實驗的思想、原理、方法的理解，重在考查學生的實驗能力和綜合分析能力。例如：1993年考查用干涉法檢查平面的實驗，1994年考查簡諧振動圖像的演示實驗，1995年考查光電效應演示實驗，1998年考查有關光電效應的演示實驗和Lc振蕩電路的演示實驗。但是，實驗題的得分率都不高，反映了目前在中學物理教學中，實驗教學是一個薄弱的環節。許多物理教師只重視理論的講授和解題能力的培養，忽視了對學生動手能力的培養。不少學校教學經費不足，儀器設備陳舊簡陋，地方狹小擁擠，嚴重制約了實驗教學的正常開展，大綱規定的實驗，不僅開出率低，而且演示實驗的作用和地位還在低水平線下徘徊，學生實驗動手能力普遍較差。為了培養學生的實驗技能、觀察能力、思維能力和科學的思維方法，提高他們發現問題、分析問題和解決問題的能力，進一步提高學生學習物理興趣和愛好，發揮非智力因素的能動作用，激發他們樹立敢于攀登科學高峰的雄心壯志，縮小與世界先進國家實驗教學的差距，應進一步改善實驗條件，改善演示實驗教學，為學生提供直觀形象的感性認識。

二、怎樣改革物理演示實驗教學

1.重視演示實驗教學，加強能力培養

目前，學生普遍感到物理難學，其原因之一就是物理教學中缺乏實驗。而一些經濟發達的國家就非常重視物理實驗教學，如日本初中物理的課時總數只有75課時，其中卻有20個實驗課時，演示實驗130個，并且絕大多數都是研究性實驗，基本形成了以實驗為中心的課堂體系。在當前我國中學教育由應試教育向素質教育轉變過程中，教師們要對物理實驗教學引起高度的重視。為了研究好這些課題，教師必須研究教材中讓學生感到抽象、容易混淆、接受困難的教學點，結合教學實際，努力開發一些直觀的演示，同時在教學中引進近代物理學的某些思想方法和現代科學的新成就。例如：用激光演示光的干涉和衍射，用發光二級管演示電磁感應中機械能與電能的相互轉化等。在實驗教學中，可在規定的實驗中，適當增加相關演示項目，使教學內容更加豐富，讓學生的眼界更加開闊。

2.在演示實驗中增加學生的參與度

演示實驗是教師利用課堂時間為學生演示，在操作的同時又引導學生對實驗進行觀察、思考和分析的一種教學方式。傳統的課堂教學，演示實驗通常由教師演示，學生觀看。但是很多實驗學生根本看不清，特別是坐在教室后排的學生，這就不同程度地限制和阻礙了學生智能和潛能的發展，直接影響學生實驗能力的提高。因此，在演示實驗中，應積極引導學生觀察、猜想、分析、歸納總結，甚至在實驗操作上讓學生積極參與，多次重復，加深印象，鞏固記憶。例如：在“楞次定律”一節的教學中，筆者變原來的課堂演示實驗為邊做邊講實驗，每兩位學生發一套實驗器材(干電池、電流表、原線圈、條形磁鐵、導線)。實驗中，讓學生首先觀察電流方向與電流表指針偏轉方向的關系，再觀察原線圈的電流方向與磁鐵運動方向的關系，把直觀的材料作為培養學生觀察力的材料，引導學生進行觀察、討論、研究、對比。

3.變驗證性實驗為探索性實驗

中學物理課堂演示實驗大部分是驗證性實驗。驗證性實驗是對知識的正確與否加以驗證，以此鞏固和加深學生對基本規律和基本原理的認識。但是，學生學習物理的科學方法和科學態度卻得不到鍛煉，也不利于培養學生主動探索物理規律的能力。而探索性實驗對培養學生思維能力、創造能力、自學能力、觀察實驗能力及解決實際問題的能力有獨到的作用。正如愛因斯坦所說： “對真理的探索比占有更加寶貴。”

因此，在教學中，教師可把一些驗證性的實驗變為探索性實驗，要盡量再現實驗的設計過程，多讓學生想想：“為什么要這樣做?”“換種方法行不行?”以此滲透物理思想，啟迪學生思路。例如在“牛頓第二定律”一節的教學中，筆者將這個驗證性實驗變為探索性實驗。方法：①邊學邊做實驗。首先讓學生按照自己設計好的實驗方案做實驗，使學生從實驗中初步認識物體的加速度a與物體的質量m及它所受外力F有關。然后，筆者再演示課本上的實驗，規范操作。這樣不僅使學生掌握科學的實驗方法，而且讓學生觀察實驗過程，注意發現研究對象變化的原因和條件以及在實驗中出現的現象，使學生對a和F、m的關系獲得感知。②探索知識。指導學生對問題進行具體研究，處理實驗數據、列表、畫出a--F、a--1／m的圖像。③歸納總結：師生共同分析、歸納、總結出牛頓第二定律。

4.合理運用多媒體，優化演示實驗教學

利用常用儀器、教具進行演示是一種最基本的手段，而利用多媒體教學，是教學現代化的重要標志，是教學改革的重要組成部分。多媒體教學是指在教學過程中運用系統科學的觀察方法，組織多媒體信息，形成合理的教學結構，以實現教學優化，使學生真正體會到物理學科的學習方法，提高學生觀察及分析問題的能力。

總之，物理課堂演示實驗要與學生的分組實驗有機地結合起來，讓學生掌握四個方面的基本實驗要素：一是儀器使用的一般知識；二是測量誤差與數據處理的知識，特別是圖線處理數據中，區分已知規律與未知規律的不同方法；三是間接測量的基本知識，要理解實驗裝置、原理、方法、條件保證、操作步驟以及數據的記錄與處理；四是驗證性實驗的驗證思想，特別是要懂得將理論與實驗結論進行比較的思想。同時加強學生對基本實驗方法的遷移和靈活運用能力的訓練，多角度、全方面地讓中學物理實驗教學提高到一個新的水平。