中學物理課堂演示實驗教學方法的探討

朱國良(湖北師范學院 物理與電子科學學院，湖北 黃石 435002)

物理學是一門建立在實驗基礎上的一門學科，可以說其實質就是一門實驗科學。物理實驗在中學物理教學中起著十分重要的作用。一是發現新事實，探索新規律。如：物理學中絕大部分定理或定律都是從物理實驗中發現的。二是檢驗理論。例如愛因斯坦的光電子假說的提出，直到等了很長時間，當密立根以極其嚴密的實驗得以驗證。愛因斯坦的理論才得到承認。三是測定常量。基本物理常量都是通過物理實驗測得的，且在物理學的發展過程中占有極其重要的地位。四是推廣應用，開拓新領域。例如電機和電氣工程的發展完全是在電磁理論建立以后，科技人員自覺任用理論獲得各種發明與發現的。中學物理實驗常有以下四種方式：演示實驗、邊學邊做實驗、分組實驗和課外實驗。在我國大部分地區，目前演示實驗仍然為其主要方式[1，2]。中學物理課堂演示實驗是課堂上由老師操作(少數簡單和安全的也可以請學生為助手或在老師的指導下學生進行操作)，并通過教師的啟發、引導和示范，幫助學生對實驗進行觀察和思考，以達到一定的實驗教學目的的實驗方式。而能否達到教學目的，不只是僅僅取決于演示實驗本身，還取決于教師的主導作用的充分發揮。主導作用能否充分發揮,不僅取決于教師自身素質，更加重要的還取決于教師對演示實驗所采取的教學方法的運用和教學過程的設計。

1 中學物理課堂演示實驗教學設計的基本方法

中學物理課堂演示實驗目前存在著比較系統的實驗設計方法，它主要是由測量物理常量和顯示物理現象、過程和結果的實驗方法、實驗設計技巧、技能和技術方法等有機組成。中學物理實驗設計一般需要經過課題或目標的確定、方案形成與論證、總體設計、技術或技巧的設計、試做與試驗、鑒定與定型這樣六個階段，而物理課堂演示實驗教學活動具有多樣性、靈活性和復雜性，甚至有時實驗結果出現不可預見性。一般情況下是無法對影響實驗教學活動的各種因素及條件或環境變化情況作出全面的估計、判斷和分析，因而一般無法得到一套像其他領域如工程技術那樣比較確定的技術型相對穩定或固定的設計方法，但物理課堂演示實驗其教學方法或教學設計仍有規可循。

一般來說，中學物理課堂演示實驗教學的設計方法或步驟：第一,必須選定實驗教學目標，確定實驗課題；第二,必須選擇實驗內容和設計總的實驗步驟；第三,必須選擇能夠實施的教學手段和方法；第四,必須選擇適當的手段、方式和方法來評價和檢查實驗目標的完成情況[3，4]。

1.1 中學物理課堂演示實驗教學模式

中學物理課堂演示實驗的教學模式不僅直接決定了教學過程，而且還決定了教學活動的基本程序。這里簡述一種在中學物理演示實驗教學中適用性較強比較常見的教學模式(如圖1所示)。

圖1 物理演示實驗教學模式流程圖

在做中學物理演示實驗之前首先由教師提出實驗課題，引入演示實驗相關內容，再開始做演示實驗，產生物理過程、現象或結果，引導學生進行實時觀察，幫助和提醒學生收集有用的感性材料或實驗數據，引導學生分析感知到的感性材料和實驗數據，從而得到實驗觀察結論，再對實驗觀察結論進行分析甚至對部分問題進行修正，最后得到實驗結論。在上述整個演示物理實驗教學過程中，教師演示和示范是主導，目的在于給學生以觀察的過程，關鍵在于學生對觀察到的感性材料進行思維加工，進而得出結論，而學生的觀察、思考需要教師不失時機、靈活多變的技巧性的引導[5，6]。

例如：“牛頓第二定律”的驗證

假設直接對學生介紹“牛頓第二定律”的結論，學生很可能一下子接受不了，從牛頓第二定律的數學公式F=Ma來看,學生就會直觀地得出錯誤結論：F與M成正比，與a成正比。同時會對牛頓第二定律——加速度與物體所受的的合外力成正比，與物體的質量成反比這一結論產生質疑。

在這里我們就可以用以下實驗——“牛頓第二定律”的驗證來對各種條件和因素進行研究。

大致教學程序如圖2所示。

圖2 牛頓第二定律的驗證的演示實驗教學程序流程圖

1.2 中學物理課堂演示實驗教學設計的一般程序

中學物理演示實驗教學設計一般需要經過篩選課題，實驗教學目的的制定，實驗方案的設計與挑選，局部和總體設計，方案評價等步驟或階段。(中學物理演示實驗教學設計的一般程序如圖3所示)

1.2.1 中學物理演示實驗的課題的選題 根據中學物理實驗教學大綱、教學目的、教學要求、教學內容和學校現有的實驗條件來確定中學物理演示實驗的教學課題。

1.2.2 根據演示實驗課題制定教學目標 一般來說，中學物理演示實驗教學目標的制定主要根據在于：1)學生基礎知識的掌握和基本技能的訓練(包括物理基本理論知識、實驗現象、實驗方法、基本儀器和常用實驗工具的使用等)；2)學生實驗能力(判斷能力、思維能力、觀察能力和動手能力等)的培養；3)學生個性、素養(興趣、動機、習慣等)的形成。

1.2.3 中學物理演示實驗的設計與實驗方案的選擇 一般來說，同樣一個實驗內容往往可以有多種不同的實驗方案。那么根據多年的實驗教學經驗我認為選擇中學物理演示實驗教學方案的主要依 據有：1)中學物理演示實驗課題的實驗目的、要求和內容；2)所在學校的現有實驗教學條件和設備情況 ；3)現有的學生現狀(知識水平現狀、思維能力現狀、心理特征現狀等)。

圖3 課堂演示實驗教學設計流程圖

1.2.4 中學物理演示實驗的總體構思 由中學物理實驗教學目標和所選的實驗教學方案，選擇或設計適當的教學形式和方法，選擇或建立實驗教學模式(這里指結構模式)，隨后對整個實驗教學過程進行總體架構，最終決定主要的實驗教學環節和基本的實驗教學程序和過程。

1.2.5 中學物理演示實驗如何確定子課題 我們要根據所選定的中學物理演示實驗的教學結構總體模式，一一逐條地分析實驗要點和步驟，認真地分析學生學習的重點和難點，仔細地分析和判斷學生在觀察和思考演示實驗過程中隨時可能產生的問題和困難，在這一基礎上來最后確定教學過程中需要重點突破和解決的若干子課題。

1.2.6 中學物理演示實驗如何確定演示實驗的局部設計 我們要對確定的各子課題逐個分別地進行梳理和分析，初步確定在準備、實驗、觀察、思考和得出實驗結論等各個環節的相應策略，確定所要采用的教學方法和手段，最后大致初步地確定具體的實驗實施方案。

1.2.7 中學物理演示實驗如何確定總體設計方案 我們要根據中學物理演示實驗的總體架構，將各個子課題設計方案匯總、整理、加工成為一個相對較為完整的系統的總體設計方案。

1.2.8 中學物理演示實驗如何進行總體評價 一個基本的中學物理演示實驗教學程序的設計是否符合要求就需要對其進行評估或評價，看它能否達到實驗教學目的和實現其實驗教學目標，假如沒有達到實驗教學目的和實現實驗教學目標，我們則需要重新設計或選擇另外的實驗教學方案。

2 在中學物理演示實驗教學過程中，必須遵循“一切從學校實際出發， 一切從學生實際出發”的原則

中學物理演示實驗的最終目的是通過老師或個別學生演示實驗，讓學生在老師或個別學生演示實驗的過程中學會觀察和思考，加強學生對物理概念和規律的理解，認識物理過程，努力的慢慢的逐漸地學會科學實驗方法。另外，中學物理演示實驗的成功順利進行，總是需要具備滿足一定的實驗條件和實驗環境的，而現實中我們的任何一所中學實驗條件和環境總是有限的。因此，我們在日常進行實驗教學過程中，首先要遵循“一切從學校實際出發”的原則。其次我們在具體的進行實驗教學環節過程中，不論采用怎樣的教學方式和方法，都必須遵循“一切從學生實際出發”的原則，實事求是，因地制宜，因材施教。在研究實驗教學規律時，切不可自己給自己固定條條框框，機械地、教條地、生搬硬套地套用一種模式。[7]

2.1 在演示實驗的過程中我們要配合實驗理論知識講解，一步一步地層層深入地進行教學

我們進行實驗演示時，實驗教師必須依據實驗教學內容的需要和學生心理狀況和知識層次結構，給演示過程配以適當的啟發、誘導或引導，在學生能接受的條件下一步一步地層層深入，引導學生對演示實驗現象進行觀察和分析，認識現象的本質屬性和現象之間的因果關系，從而邏輯嚴密地得出實驗結論。

2.2 在演示實驗的過程中我們要力求“形象生動，直觀簡明”地進行教學

我們在演示實驗教學過程中對于學生來說要力求形象生動直觀明了，如果做到這一點，我們不僅能吸引學生的注意和觀察，而且也便于學生循序漸進地自覺思維或思考。從而讓學生的注意力和思維過程能跟上老師的教學節拍，使教與學產生聯動效應，這樣可以使我們的演示教學達到意想不到的理想效果。

2.3 在演示實驗的過程中我們要善于利用“適當設疑地激發興趣”這一理論教學技巧進行教學

我們進行演示實驗教學時，應該利用中學生的強烈的好奇心和求知欲，適當設疑地激發學生的學習興趣，集中學生注意力，達到一個變被動為主動的目的，使學生有自行的強烈的探究欲望，培養學生思維和求知的探求性。適當的設疑是比較有效的一種方法。我們在這里說的“疑”應該是真正意義上稱得上是疑，不應該是為了設疑而做的小學層次的簡單拼湊，更不應該是教師一說出口學生就能回答出的小兒科式問題。演示實驗教學可以設疑的方面很多，如可以利用教材的重點和難點設疑，利用學生容易弄錯的問題設疑，利用學生以前的錯誤概念設疑，利用日常現象錯誤常識設疑等等。而我們通過演示實驗來設疑的方法一般大概有如下幾種：1)出人意料意想不到的現象的分析；2)似是而非模棱兩可的問題的回答；3)莫衷一是貌似相同的問題;等等。

3 在中學物理演示實驗教學過程中，我們必須遵循“實驗內容與 教學目的相適應”的原則

我們在中學物理演示實驗教學過程中，經常遇到這樣的情況：學校受經費、條件等的制約，實驗條件非常有限，同樣的實驗裝置和器材，我們必須對不同年級的學生進行教學。我們認為：即使是同樣的實驗裝置、器材，在不同的教學階段或不同的教育對象，需要有不同的實驗教學層次與之適應，實驗教學層次必須與不同的教學目的、教學要求、教學重、難點相適應[8]。

4 結束語

總之，物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，加強實驗教學是提高物理教學質量的根本途徑。物理實驗教學對學生形成物理概念，了解和掌握物理規律，培養學生觀察能力、動手能力和創新能力都有重要作用。一位優秀的物理教師必須是一個善于運用“演示實驗”教學的高手。本論文主要針對演示實驗教學進行研究，經過反復琢磨、修改，提出了一個重要的實驗教學參考設計流程，對中學物理演示實驗的教學方法進行了有益探討,希望能在中學物理教學中得以啟發或應用。

參考文獻：

[1]許國梁. 中學物理教學法[M]. 第2版，北京：高等教育出版社，1993.

[2]陶 洪. 物理實驗論[M]. 廣西：廣西教育出版社，1996.

[3]王 爭. 實驗教學模式的探索[J]. 物理教學，2006，28(4)：21～23.

[4]魏日升，張憲魁. 中學物理教材教法與實驗[M]. 北京：北京師范大學出版社，1990.

[5]向立中. 中學物理實驗教學法(技能訓練)[M]. 北京：北京師范大學出版社，1987.

[6]陳熙謀. 物理演示實驗[M]. 北京：高等教育出版社，1982.

[7]劉存俠. 物理教學論[M]. 陜西：陜西人民教育出版社，1978.

[8]安 忠，劉炳升. 中學物理實驗教學研究[M]. 北京：高等教育出版社，1996.