新課標(biāo)下高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化淺探

【摘要】演示實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要形式， 形成規(guī)范、科學(xué)性的演示教學(xué)形式， 可提升物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平。于此， 分析物理演示實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)教學(xué)的不足， 秉持新課程理念， 遵循物理及其實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)、規(guī)律， 堅(jiān)持目的性， 客觀科學(xué)和可操作性，依據(jù)新課標(biāo)演示實(shí)驗(yàn)的要求， 根據(jù)教材、學(xué)生、實(shí)驗(yàn)器材等因地制宜， 對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容， 演示方法， 多媒體技術(shù)運(yùn)用等方面提出優(yōu)化。

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科， 其實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)思想也是高中物理教學(xué)的重要目標(biāo)之一。演示實(shí)驗(yàn)在一定程度上相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的范例和樣板， 若教學(xué)中形成一般性演示教學(xué)， 其范例效應(yīng)可提升高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》的各個(gè)模塊中， 均安排了一些典型的科學(xué)探究和物理實(shí)驗(yàn)。如何結(jié)合“新課標(biāo)”，對(duì)原有的物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化， 以提高學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)及科學(xué)探究的能力， 探討如下。

一、高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)簡(jiǎn)析

1.1 物理演示實(shí)驗(yàn)與“新課標(biāo)” 思想

演示實(shí)驗(yàn)， 是課堂上根據(jù)教學(xué)目標(biāo)， 為學(xué)生所做的一系列示范性、表演性的物理實(shí)驗(yàn)， 將物理現(xiàn)象直接展示，引導(dǎo)學(xué)生觀察思考， 并配合講授、穿插討論等直觀教學(xué)手段。有著樹立榜樣示范， 激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)， 發(fā)展物理思維，形成科學(xué)概念的作用?！靶抡n標(biāo)” 高中物理演示實(shí)驗(yàn)須思想明確、優(yōu)化教學(xué)過程、多樣化教學(xué)方式和演示器材要適宜與多元化。

1.2 物理演示實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)教學(xué)的不足

目前， 高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在以下不足：

（1） 重理論輕實(shí)踐， 演示實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)遠(yuǎn)小于知識(shí)點(diǎn)數(shù)；

（2） 多以實(shí)物演示為主， 多媒體模擬較少；

（3） 近代物理內(nèi)容的演示實(shí)驗(yàn)太少；

（4） 教師實(shí)驗(yàn)意識(shí)和探究意識(shí)淡薄， 忽視學(xué)生探究能力的培養(yǎng)；

（5） 教師實(shí)驗(yàn)演示方式單調(diào)， 缺乏創(chuàng)新， 與學(xué)生互動(dòng)不足；

（6） 實(shí)驗(yàn)多依據(jù)書本所列步驟按部就班， 缺乏嘗試性、創(chuàng)造性和有想象力的實(shí)驗(yàn)步驟。

二、演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化

2.1 演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇優(yōu)化

選擇讓學(xué)生感興趣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。充分利用學(xué)生的好奇心， 爭(zhēng)取在實(shí)驗(yàn)伊始就能吸引學(xué)生參與其中。如高中物理新大綱教材序言中的趣味實(shí)驗(yàn)： “網(wǎng)外高壓電閃， 網(wǎng)內(nèi)安然無(wú)恙”。在金屬網(wǎng)內(nèi)放著一只小鳥或小白鼠等活潑的小動(dòng)物， 網(wǎng)外施以靜電高壓放電， 網(wǎng)內(nèi)動(dòng)物依然活蹦亂跳， 安然無(wú)恙， 以此實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生探討現(xiàn)象原因， 激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。

同時(shí)可以將選定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行探究性地開發(fā)與設(shè)計(jì)，這不僅會(huì)為學(xué)生提供思考、探索的空間， 培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力， 而且也是新課標(biāo)所提倡的探究性教學(xué)理念的要求。如“楞次定律” 演示實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)案例1： “楞次定律” 演示實(shí)驗(yàn)前， 針對(duì)“楞次定律” 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容， 提出四個(gè)探究性問題： 1．僅用所給的器材在實(shí)驗(yàn)中能產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎？并解釋。2．有幾種方式可以導(dǎo)致閉合線圈內(nèi)磁通量的變化； 3．如果產(chǎn)生了感應(yīng)電流， 那么是否也會(huì)因此產(chǎn)生新的對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)？ 并解釋。4．如果感應(yīng)電流產(chǎn)生了磁場(chǎng)B， 其與產(chǎn)生感應(yīng)電流原磁場(chǎng)A 的磁通量變化之間有什么關(guān)系？ 并用實(shí)驗(yàn)加以證明。

實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)： 首先進(jìn)行分組討論， 提出自己的具體答案和實(shí)驗(yàn)方法。在此過程中， 教師引導(dǎo)學(xué)生探究性地解決問題， 并及時(shí)加以總結(jié)。另外， 提醒學(xué)生實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)注意的地方—要準(zhǔn)確進(jìn)行判斷電流表指針偏轉(zhuǎn)情況以及原磁場(chǎng)的磁通量變化情況， 線圈繞向和感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向。而后， 根據(jù)問題的順序畫出相應(yīng)的電路圖， 并列出相關(guān)的實(shí)驗(yàn)表格。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后， 通過比較圖表中的數(shù)據(jù)變化， 得出結(jié)論：感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與引起感應(yīng)電流的原磁場(chǎng)的磁通量變化總是存在著阻礙作用； 在此基礎(chǔ)上， 根據(jù)磁場(chǎng)方向上有“增反減同” 的變化， 進(jìn)一步確定這不是簡(jiǎn)單的相反， 更不是阻止。這樣將“楞次定律” 的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行探究式開發(fā)與設(shè)計(jì)， 學(xué)生在獲得實(shí)驗(yàn)的感性認(rèn)識(shí)的同時(shí)， 進(jìn)一步地將其上升為理性認(rèn)識(shí)， 理解了“楞次定律” 中的前因后果。

需強(qiáng)調(diào)的是， 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)多從生活中提取。將生活中的物理現(xiàn)象恰當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)化為演示實(shí)驗(yàn)。例如演示實(shí)驗(yàn)“瓦碎蛋全” （如圖1）：案例1： 取4 個(gè)雞蛋放于兩張海綿墊間， 壓兩塊磚于海綿墊上方， 再于磚上放一瓦片。當(dāng)用鐵錘敲擊磚塊上的瓦片后， 發(fā)現(xiàn)海綿墊間的雞蛋卻沒有碎裂， 依舊完好無(wú)損， 這是為什么呢？ 可予學(xué)生解釋力的分布原理。與生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的趣味性物理現(xiàn)象， 如聲音震碎酒杯，不倒翁、跳舞機(jī)等。最后， 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)選擇經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)。經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)是物理課堂演示實(shí)驗(yàn)必不可少的一部分， 如經(jīng)典的卡文迪許扭稱實(shí)驗(yàn)、自由落體實(shí)驗(yàn)等。其演示和講解不僅可為學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)起到模范作用， 也可讓學(xué)生體會(huì)到物理科學(xué)的精神內(nèi)涵。

2.2 充分運(yùn)用多媒體模擬

傳統(tǒng)的實(shí)物物理實(shí)驗(yàn)演示， 由于受空間、時(shí)間、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地及器材的局限， 很多物理實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。即使可在課堂上演示， 由于條件的限制其效果也會(huì)受影響。信息的發(fā)達(dá)， 信息技術(shù)己遍及， 利用好多媒體技術(shù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)演示。多媒體模擬實(shí)驗(yàn)很容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的各種感官， 激發(fā)學(xué)生的興趣， 提升學(xué)習(xí)效能。

如進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)， 一般只是將內(nèi)燃機(jī)打開， 認(rèn)識(shí)其物理結(jié)構(gòu)， 但無(wú)法演示內(nèi)燃機(jī)在使用中，結(jié)構(gòu)及各組件相聯(lián)運(yùn)動(dòng)等一系列過程。而利用多媒體的3D技術(shù)， 就可真實(shí)模擬其運(yùn)動(dòng)過程， 且還可以進(jìn)一步利用動(dòng)畫效果演示其內(nèi)部汽油或柴油的動(dòng)態(tài)變化。通過多媒體模擬實(shí)驗(yàn)方式， 可以直接、直觀地向?qū)W生展示物理知識(shí)中的一些枯燥、抽象概念以及那些復(fù)雜的動(dòng)態(tài)變化過程。再如，儲(chǔ)如模擬平拋運(yùn)動(dòng)仿真， 粒子散射實(shí)驗(yàn)， 如采用Flash 多媒體模擬動(dòng)畫演示演示， 效果會(huì)更佳。

2.3 演示實(shí)驗(yàn)方法創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)方法即具體實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)策略。傳統(tǒng)常用的實(shí)驗(yàn)方法主要有： 直接演示法、對(duì)比演示法、模擬演示法等。但這些傳統(tǒng)方法在具體的教學(xué)實(shí)踐中， 常受到各種限制， 表現(xiàn)效果不佳。因此， “新課標(biāo)” 理念下演示實(shí)驗(yàn)方法迫切需要?jiǎng)?chuàng)新。根據(jù)教學(xué)實(shí)踐對(duì)實(shí)驗(yàn)器材改進(jìn)， 簡(jiǎn)單的如在“玻—馬定律” 的演示實(shí)驗(yàn)中， 為了兼顧實(shí)驗(yàn)安全和實(shí)驗(yàn)效果， 可直接將刻度線改刻在針管內(nèi)柱上。創(chuàng)新性的方法有：直接演示法， 對(duì)比演示法， 模擬演示法等一般方法， 投影法、描跡法、控制變量法等特殊方法。如經(jīng)常采用的模擬演示法， 用以演示某一物理現(xiàn)象或規(guī)律。一些物理現(xiàn)象在自然界時(shí)有發(fā)生， 但不易見到， 可將其在實(shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)，給學(xué)生一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)， 有時(shí)可收到“眼過一遍， 勝過讀書百遍” 的效果， 如靜電吸塵實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)案例2： 簡(jiǎn)易靜電吸塵器（如圖2）

在一玻璃圓筒外圍稀疏繞以銅線， 當(dāng)作一極， 圓筒上端設(shè)有開口的端蓋， 端蓋中心固定一銅絲作為另一極， 銅絲下端墜一繃緊銅絲的金屬球， 把筒內(nèi)、外的銅絲與起電源兩極相連， 而后從筒的下部注入濃煙， 濃煙會(huì)從筒的頂端冒出。此時(shí)接通電源， 則玻璃圓筒頂端即刻停止冒煙。再如利用差異性增加實(shí)驗(yàn)效果， 即在實(shí)驗(yàn)過程中， 故意變換實(shí)驗(yàn)條件， 使實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)與學(xué)生熟悉的實(shí)事相違背的現(xiàn)象。例如在《測(cè)定新舊干電池電動(dòng)勢(shì)》的實(shí)驗(yàn)中， 將原來(lái)的電池?fù)Q成電動(dòng)勢(shì)較大的電池， 學(xué)生根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷小電珠會(huì)被燒壞， 但事實(shí)卻正好相反， 這種差異性會(huì)激起學(xué)生的好奇心和求知欲， 從而幫助教師順利進(jìn)行內(nèi)阻知識(shí)的教學(xué)。

三、結(jié)語(yǔ)

新課程理念下， 高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化是不斷探索的過程， 對(duì)于高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)及其優(yōu)化提高， 除應(yīng)秉持新課程理念外， 亦因遵循物理及其實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身的特點(diǎn)、規(guī)律， 堅(jiān)持目的明確， 客觀， 指導(dǎo)性及可操作性，理解并依據(jù)新課標(biāo)中演示實(shí)驗(yàn)的要求， 根據(jù)教材、學(xué)生、實(shí)驗(yàn)器材等情況因地制宜， 選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容， 改進(jìn)和創(chuàng)新，讓學(xué)生欣然接受的同時(shí)達(dá)到演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文