搞好中學物理實驗教學的思考

梁永才

摘要： 物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，因此，物理實驗教學在中學物理教學中占有舉足輕重的地位。本文從加強儀器管理搞好物理實驗教學，發揮教師主導作用上好物理實驗課，在物理實驗教學中培養學生實驗技能和創造思維能力等方面進行詳盡的闡述。

關鍵詞： 物理實驗教學儀器管理教師作用實驗技能創造思維能力

物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，回顧物理學產生和發展的過程，可以看出物理實驗自始至終都占有極其重要的地位。物理課在提高學生的科學素質方面起著無可替代的作用，實驗在物理教學中更是占有舉足輕重的地位。因此加強物理實驗教學，增強物理教學效果和開發學生創造能力，顯得尤為重要。通過多年的教學實踐，我認為要搞好中學物理實驗教學應從以下幾個方面著手。

一、加強儀器管理搞好物理實驗教學

1.加強儀器管理，提高儀器完好率。儀器管理規范化，要建立和健全各種規章制度，落實各種表、冊、賬、單的使用。對損壞的儀器要迅速修理補充。儀器在使用中的管理要做到“嚴”和“細”。“嚴”就是對學生要求嚴格，使學生養成良好的習慣，為上好實驗課打下良好的基礎。“細”就是管理要具體，檢查要認真。在實驗中，嚴禁各組隨便調換儀器，實驗必須按操作規程進行；實驗后，各組長要細心檢查，認真整理器材，值日班長還要逐組檢查、登記各組的儀器完好情況，這就確保了小件儀器無遺失，大件儀器無損壞。這樣才能充分保證儀器的完好無缺，杜絕不正常的損耗，對于正常的故障，也能隨時發現及時修復，使儀器保持良好狀態。

2.搞好實驗教學，提高實驗開出率。要使實驗教學堅持下來，既要解決思想觀念問題，又要解決方法問題。思想觀念不解決，就堅持不了實驗教學，方法問題不解決則做不好實驗。在教學實踐中，要認識到實驗在物理教學中的重要作用：它不僅能幫助學生掌握新知識，更能提高學生的操作技能和培養整體素質。新知識包括儀器的用途、結構、實驗目的和原理、實驗步驟與合理的操作順序等?；舅刭|則包括嚴格的科學精神和良好的工作習慣等。這對學生一生的成長都會產生重大的影響。觀念問題解決后，方法問題也就迎刃而解了。在實驗方法上，堅持做到：第一，每一個實驗都提前做好準備。對學生，要求課前進行實驗預習，明確實驗目的、實驗要求和實驗原理，了解實驗的方法和步驟，設計好實驗所用的表格。教師課前要對所用器材進行認真的檢查和調試，該修的修，該換的換，把實驗中易出現的問題解決在上課之前。第二，在實驗課上，要先做好示范，把實驗中易出現的問題給同學們講清楚，在學生實驗時加強巡視，隨時掌握實驗進度，統計完成情況，督促對現象和數據的記錄，推廣好的方法等。課后，特別要幫助實驗失敗的小組分析問題、查找原因，并盡快安排他們補做實驗。第三，要留給學生繼續研究的余地。要求大家在認真完成教材任務的基礎上，爭取人人動手，重復練習，多次操作，以期知識轉化為技能。實踐證明這是升華知識、提高興趣、培養基本技能的有效方法。

3.開放實驗室，提高儀器利用率。在做好教材要求的分組實驗后，要更充分地發揮教學儀器的作用，開放實驗室是一個很好的做法。這就是每個小組、每個同學隨時都可以到實驗室去做自選的實驗。有的同學補做還存有疑問的分組實驗，有的做老師課堂上做過的演示實驗，有的做課后的小實驗，還有的做習題上的實踐性實驗……總之，只要同學們提出申請，都應盡力給予安排。這樣做雖然麻煩了一些，卻極大地調動了同學們的學習積極性，有力地深化了對物理知識的理解。

二、發揮教師主導作用上好物理實驗課

1.認真備課。有些老師認為實驗課好上，學生喜歡上實驗室，積極性高，因而不認真備課，或者說不知道怎樣備實驗課，甚至沒有教案就匆忙上實驗課。其實有經驗的教師都知道，真正上好實驗課很不容易，不下一番工夫是很難達到預期效果的。上實驗課應當和其他課一樣備好課，寫好教案。除此之外，教師還應該提前預做實驗，以便取得第一手資料，懂得每一個實驗的關鍵，這樣才能取得主動權，做到心中有數。許多老教師雖然講課多年，對每個實驗都了如指掌，每次上課前仍要認真預做。因為時間條件變了，因素也隨著變化，只有預做才能做到萬無一失。為了使每一位學生都能做好實驗，上課前要認真檢查每一組儀器。首先從數量上規格上檢查，其次看每一件儀器能否用。還應有一些備用器具，以便及時補充更換。

2.要求學生預習實驗。提倡學生預習實驗是一個很好的辦法，但不能停留在一般的號召上，要布置預習提綱，且要采取多種方式檢查預習情況，逐步做到不預習不準進實驗室。例如可采用提問檢查，進實驗室前檢查筆記等形式；也可以將權力下放到小組長，由他們檢查后匯報。對于無故不預習的學生，可采取停做實驗先預習，課外補做實驗的辦法。這樣要求幾次就逐步走上正軌了。

3.充分發揮教師的主導作用。在實驗課上，應抽適當時間，講清儀器的使用方法和容易發生的故障，點出本次實驗的關鍵所在，引導學生學會自己排除故障。這樣既能減少盲目操作造成儀器的損壞，又能使教師不陷于被動地解答學生的問題之中。例如《練習使用打點計時器》等四個實驗，都用到打點計時器，而它的故障率最高。這就要講清它的基本原理及可能出故障的幾種情況，啟發學生自己排除故障。這樣引導，學生反映收獲大，遠遠不止學到一點知識，更重要的是鍛煉了獨立工作的能力和分析、解決問題的能力。同時老師也解脫了因排除故障而所致的忙亂，有了指導學生的主動權。在實驗課上，學生是活動的主體，教師要充分發揮其主導作用，認真觀察學生實際操作的全過程，仔細分析實驗中存在的問題，及時給予指導。教師是在學生獨立完成實驗的過程中進行教學工作的，工作的重點，不是一般的講解和輔導，而應有計劃、有針對性地個別指導。特別對于基礎薄弱、動手能力差的學生，要耐心指導，引導他們分析出現問題的原因，確定努力改進的方向。

三、在物理實驗教學中培養學生實驗技能和創造思維能力

1.學生實驗技能的培養。

（1）培養學生實驗技能的方法。首先是培養學生使用基本儀器的技能。掌握基本儀器的使用，是做好物理實驗的基礎，基本儀器主要有：刻度尺、量筒、游標卡尺、螺旋測微器、秒表、天平、溫度計、測力計、壓強計、打點計時器、安培表、伏特表、滑動變阻器、萬用表等。物理大綱要求“學會正確使用儀器進行觀察、測量和讀數”。要讓學生了解這些儀器的構造、原理、用途，掌握儀器的量程、使用方法和使用規則，達到熟練地、正確地讀數，在介紹這些基本儀器使用方法時，應抓住各種基本測量儀器的共性加以指導：第一，各種基本測量儀器都有一定的量程。必須要求學生在使用各種基本儀器前，搞清儀器的量程，并且能估計被測對象的情況，選用適當量程，避免超過量程而可能損壞儀器。第二，使用測量儀器前通常都要調節零點或校正零點，否則測出的數據就不準確。如：對安培表、伏特表等應學會調整零點，對游標卡尺、螺旋測微器、刻度尺之類的儀器，還要學會零誤差修正，讓學生懂得零點是相對的，零誤差的修正在生產上有普遍意義。第三，會正確讀數。要讓學生掌握讀數的一般方法，關鍵是會讀出儀器的最小刻度值，會從最小刻度之間估計出一位有效數字。同時，要學會正確讀數的姿勢。如：從量筒上讀數時，眼視線應與液面保持相平，不能仰視或俯視，若是凹液面讀凹處，凸液面讀凸處，從安培表、伏特表讀數時，視線應與刻度盤垂直，并且正對指針，估計讀數四舍五入等。第四，根據儀器的構造原理，掌握它的使用方法和使用規則。如：天平是根據杠桿的平衡條件制成的，因此，使用前和稱量時都要做到橫梁平衡，同時必須嚴格保護刀口，要讓學生理解保護刀口的重要性，從而自覺遵守使用方法和規則；溫度計是利用液體的熱脹冷縮性質制成的，所以，根據熱平衡原理，測量液體時，溫度計不能離開液體，而且要在溫度計內液柱穩定時讀數。顯然，培養學生使用基本儀器的技能，必須注意把掌握儀器的使用方法與理解儀器原理結合起來，這樣既有利于鞏固基礎知識，又能幫助學生理解為什么這樣使用儀器。只有理解了儀器原理，使用起來才會更加自覺和主動。

其次是培養學生進行試驗過程必須掌握的技能。第一，培養學生掌握實驗的一般原理、進行實驗設計和實驗方法的技能。首先要求學生明確各個實驗的目的、原理或理論根據，根據實驗的原理、要求對實驗進行設計，包括用什么物理定律、公式，電學實驗用什么電路圖等。還要搞清哪些是已知量、被測量，然后選擇所需的儀器和實驗條件，進而設計好實驗步驟，畫好記錄表格等。其次，培養學生正確調整和安裝儀器、正確連接電路的技能。正確的實驗，首先是安裝、調整好儀器或正確連接電路。如：在電學實驗中，依照電路圖連接線路，連線時，應將電路分為主回路和支路，從電源一端開始沿主回路按順序進行，其次為支路；主回路中必須有開關（先斷開）；導線最好選用幾種顏色，主、支回路分別用一種顏色。往接線柱上接導線時，應按順時針方向將導線纏上。電路連接后，必須復查，確認正確后方能通電。第二，培養學生正確記錄實驗數據，并能進行運算和分析，得出正確結論的能力。這是實驗能否成功的關鍵。要培養學生這方面的技能，要求學生集中精力，按實驗步驟有條不紊地操作和讀取測量數據，有的實驗則要求測量或操作時動作迅速，把握時機，如：溫度測量、電學測量。要按實驗先后順序將需要測定的各量測出，并記錄下來。一般要求學生實驗前列出表格，表格設計要求：能記錄直接測出的各物理量，能記錄各次測出的量，能填寫計算出來的中間數據和最后數據等內容。進行數據處理、運算，對實驗結論進行分析。在整理數據時，如發現有不合理的數據，就應對該數據補測。要指導學生按有效運算法處理數據，對實驗結果進行適當分析討論。第三，要使學生了解誤差概念，并學會初步的誤差計算和分析。實驗后，要指導學生對實驗的系統誤差和偶然誤差進行分析。系統誤差主要是由于儀器本身的缺陷，實驗原理、裝置不完善而引起的，如：螺旋測微器零點不準；風的吹動使天平產生誤差；電表指針不對準零刻度等。減少系統誤差的方法是校準儀器，或是改進實驗方法。改進實驗方法，可改變儀器的位置或儀器的布置，撤換某件儀器，改變所選取的某個參數，改變實驗方法乃至改換實驗操作人員等。例如將物體放在天平左、右盤上，分別稱衡，可以發現天平不等臂引入的誤差。偶然誤差是在實驗條件不變的情況下，對某一物理量進行多次重復測量時，由于各種偶然因素產生的誤差。減少偶然誤差的辦法是多次重復測量取算術平均值，以其平均值為最終的結果。第四，會寫一般的實驗報告。學生在實驗結束后，應根據原始記錄和實驗時的體會，寫出實驗報告。實驗報告內容主要有：實驗名稱、目的、器材、原理、方法和步驟、實驗數據、數據計算和處理、實驗結論及誤差分析等。這是一個很重要的技能，對實驗報告的寫法、格式等要嚴格要求，書寫時，要求層次清楚，語言流暢，文字精練、正確，圖文并茂，要總結出實驗成功的經驗或實驗失敗的原因，使學生將來進行科學實驗時能寫出自己的實踐成果，并讓別人看懂。第五，養成良好的實驗習慣，包括愛護儀器，遵守安全操作規則和尊重實驗事實的習慣等。如：做電學實驗結束時，應將儀器調到最安全的狀態再切斷電源，然后拆除連接線，整理好儀器和導線。

（2）培養學生實驗技能的途徑。實驗課是培養學生實驗技能的基本途徑。實驗課包括演示實驗和分組實驗。演示實驗是教師使用儀器，進行實驗操作典范，它教給學生正確的實驗方法。如：如何正確使用儀器、安排實驗步驟、操作、讀數和記錄數據、列表和作圖線、分析和推理，得出正確結論及分析誤差等。通過大量的演示實驗，學生可以在長年累月的耳聞目睹中，潛移默化地學到實驗技能。在分組實驗中，學生的活動是多方面的，既有思維，又有操作，這就需要教師發揮主導作用。實驗時，教師可先介紹實驗目的、方法及注意事項，然后在臺上做示范，學生在臺下跟著教師做，這種方法對于起始年級的學生是合適和有效的。學生在教師的步步指導下，形成良好的實驗方法、實驗修養。隨著實驗技能的不斷提高，逐步培養學生自己設計實驗、獨立實驗的能力。

2.學生創造思維能力的培養。

（1）在實驗教學中突出探索方法的培養。物理教學常用的有實驗歸納法和實驗驗證法。在教學中，應有意識地采用這兩種方法加強訓練。例如，在總電阻教學中，就可進行這兩種方法的訓練。①應用實驗歸納法探索電阻串聯。首先，教師要求學生根據歐姆定律設計一個電路，測定各個電阻的阻值，然后由學生進行實驗，并從實驗中歸納出R＝R+R的結論。接著，教師根據串聯電路中電流電壓的特點和歐姆定律，從理論上加以推導，得出同樣的結果。這樣，在獲得關于串聯總電阻與分電阻關系的知識的同時，學生學習到自己設計電路、總結規律、從理論上論證的初步方法，即實驗歸納法。②應用實驗驗證法探索電阻并聯。在并聯電路的探索中，先由教師從理論上推導出1/R＝1/R+1/R的關系，接著由學生自己設計電路操作實驗，然后驗證這一關系。最后，教師進行總結，聯系電阻與導體截面積的關系對并聯作出解釋。這樣，在獲得關于并聯電阻知識的同時，學生學習了實驗驗證法。

（2）通過設計物理實驗，進行思維能力的培養。學生對自然界的事物懷有好奇心，對還不懂的現象總喜歡問為什么。教師應該愛護學生的這種精神，可以和學生一起設計實驗，組織他們觀察現象，引導他們積極思考。例如“判定感應電流方向的楞次定律”的教學，課前可先留給學生一個思考題：如何判定感應電流方向？怎樣通過實驗加以歸納得出？強化學生的創造意識。在此基礎上，將學生帶到實驗室，根據電磁感應現象的知識，共同設計一個用線圈、電流表、條形磁鐵組成的實驗線路。讓學生自己動手連接線路，觀察實驗現象，并做好記錄。引導學生邊觀察，邊思考，邊發現問題，邊解決問題，并根據實驗記錄加以分析、歸納和總結，幫助學生從中得出感應電流的磁場總是要阻礙原來磁場的變化的結論。然后，引導學生將磁鐵換成通電螺線管再做實驗，或把通電螺線管放在線圈中，改變通電螺線管電流的大小，并觀察實驗現象，記錄實驗結果。最后，歸納得出上述不同情況下的電磁感應現象所產生的感應電流的磁場，總要阻礙原來磁場的變化的結論，即楞次定律。通過啟發誘導，大部分學生都能熟練應用楞次定律，收到良好的教學成效。

（3）重視課外實驗，培養創造性思維能力。學生的課外實驗（包括小制作），主要是以擴展知識面、發展創造力為主要目的的。學生在課外實驗中，不可能一帆風順。教師要適當引導，不使他們過多地碰壁。但是，教師也不可包辦代替，要讓學生經受挫折，從中總結經驗教訓，不斷改進實驗，發揮學生的創造性，從而獲得成功。這樣將會增加學生學習的樂趣，使學生得到更多鍛煉。