開發物理實驗資源，提升課堂教學效果

■天津市實驗中學 謝 靜

物理是一門以實驗為基礎的學科。實驗教學是物理課堂教學的重要基礎、內容、方法和手段，也是學生能力培養的主要途徑。如何通過實驗激發學生的學習興趣和求知欲，創設有效學習環境，提升課堂實效性，促進學生對知識的理解和掌握，培養學生的實驗能力和應用知識的能力，正是物理教師們努力研究的方向。

一、改進傳統實驗，優化教學策略

在物理課堂教學中，傳統實驗通常具有代表性和典型性，是學生認識物理規律的感性基礎，是學生加深理解物理概念的重要環節，也是提高學生興趣、啟發學生積極思維的重要手段。隨著時代的進步，不少實驗由于自身的一些瑕疵在教學中慢慢被舍棄了。但是作為具有創新精神的教師，只需要對其稍加改進，就能讓它們再次煥發出勃勃生機。

1.對傳統實驗方法、裝置的改進

在一些傳統實驗中，存在著實驗方法過于單一、實驗裝置比較復雜等缺點，造成學生們對實驗沒有興趣，或者在操作時容易出現問題。教師可以根據實際情況，改進實驗方法，調整實驗裝置，以達到引起學生興趣、提升實驗效果等教學目的。例如，在“測定電源電動勢和內阻”這一實驗中，教師可以將教科書中設定的電源——干電池換成水果電池或者飲料電池，讓學生自行攜帶各種水果和飲料來到課堂進行實驗。又如，在“自感現象”實驗中，我們可以在電路中使用二極管，將其和小燈泡串聯，有利于判斷感應電流的方向。這樣的小小改動，一來可以迅速提升學生學習的興趣，二來實驗效果更顯著，便于幫助學生理解知識，同時還可以促使學生形成初步的探究與創新精神。

2.對傳統實驗內容的靈活補充

典型的傳統實驗可以讓學生觀察到很多經典的物理現象，教師只需在此基礎上稍加拓展，就可以使學生進一步了解實驗現象的本質規律。例如，在進行教科書中“運動的合成與分解”一節的演示實驗時，教師就可以對紅蠟塊的運動方式作一些補充，變“勻速”為“加速”或“減速”，變“上升”為“下降”，從而使學生對運動的合成有更深入的認識。

3.對實驗模式的科學選擇

隨著實驗設備的普及和科學技術水平的提高，教師可以將從前的演示實驗轉化為分組實驗，讓每一個學生都參與到活動中來，從原來的觀察者變為現在的參與者，真正成為課堂的主人。教師還可以將驗證性實驗轉化為探究性實驗，充分調動學生學習的積極性和主動性，培養他們的動手能力和創新能力。

二、開發創新實驗，輔助課堂教學

1.開發多種演示實驗，突破教學難點

很多學生感到物理難學，原因之一就是物理教學中缺乏實驗。那么作為教師，就必須研究教科書中哪些地方是學生感到抽象、容易混淆、接受困難的，然后結合實際，努力開發一些直觀的實驗。如，在學習“力的分解”時，我們可以在橡皮筋的中間掛一小重物，橡皮筋的兩端分別連著兩個小環，將兩環穿在一直桿上。先移動兩環使兩段橡皮筋的夾角為0，然后將兩環向外側移動，使兩段橡皮筋的夾角逐漸增大，便可以觀察到橡皮筋的長度明顯變長。這些簡易的實驗，能夠幫助學生輕而易舉地理解和掌握所學的知識。

2.開發重點探究實驗，提升學生能力

新課程注重對學生能力的培養，而能力培養很重要的組成部分便是提高學生對知識的理解、運用和綜合能力。而探究實驗正是提升學生全方面能力的最好載體。探究性實驗教學所蘊含的教育功能非常豐富。在整個探究過程中，從發現問題、提出猜想，到設計實驗、實驗探究、分析論證、得出結論的各個環節，通過學生在組內或組間的交流與合作，使得每個學生都能發揮出自己的優勢。探究性的實驗教學，不僅使學生能夠深刻理解、牢固地掌握知識，更重要的是由于突出了發現知識的探究過程，使學生掌握了科學探究的方法，激勵了學生主動探究的精神，提高了學生獨立解決問題的能力，體現了學生的自主學習和主動發展。

需要注意的是，探究性實驗發端于探究者的問題意識，教師開發的實驗課題不能漫無目的、鋪天蓋地，應該集中于學生認知沖突最明顯之處，使問題具有典型性和代表性，并且通過創設情景，使研究課題在學生發現問題的基礎上應運而生，絕不能以任務的形式硬塞給學生。

三、利用信息技術，豐富教學手段

中學教學的理念和教學手段具有鮮明的時代性。科技的發展、時代的進步一定會在教學中得到體現。隨著信息技術在教育教學中的開發應用，通過信息技術和課程的整合，把各種教學資源、各個教學要素和教學環節進行組合，促進教學模式的根本變革，已經成為一個重要課題。多媒體技術輔助教學作為現代化的電教手段之一，在物理課堂教學中應用廣泛。它具有很多優點：如形象直觀、視聽結合、動靜結合、操作方便、節省時間、信息量大、彌補現實條件的局限性，等等。利用多媒體的實驗教學可以將聲音、文字、圖像等信息集于一體，在不同的界面上組合，使學生能多角度地理解與掌握相關的內容，從而優化課堂教學。對于一些難以操作或現實中不可能直接操作的實驗內容，往往可以借助多媒體來完成。以高一物理“平拋運動”教學為例，由于演示實驗幾乎是在瞬間完成的，學生對于運動的分解觀察不清，理解起來比較困難。而如果在演示實驗后，借助多媒體通過三維動畫形式，將平拋過程模擬出來，并且控制動畫的運動速度、轉換動畫的觀察角度，使平拋運動完整、清晰地呈現在學生眼前，從而將難點簡單化，抽象問題形象化。又如，“波的干涉”一節中，教科書中僅僅將干涉現象做了概念的描述，很難讓學生在短時間內領會其本質。這時我們就可以利用計算機的發聲裝置制造出頻率相同的聲波，讓學生切身體會到聲波的干涉特點。通過信息技術與物理實驗的整合，可以突破常規儀器和實驗條件的局限性，將不可見變為可見，不可為變為可為，變微觀為宏觀，變復雜為簡單，變抽象為形象，還可以從聽覺、視覺等多方面全方位刺激學生的感官，使學生加深對知識的印象，提高課堂教學效果。

四、使用數字實驗室，拓展教學空間

數字化實驗是一個開放性的實驗平臺，將傳感器和計算機組成多功能的測量系統，能夠獨立地或與傳統儀器結合起來進行實驗，快速、高精度、實時地采集數據，并對數據進行自動分析和處理。這是數字化實驗室具有的比傳統實驗室更明顯的優勢。

1.利用實時采集功能，將物理規律直觀化

許多物理實驗在進行時，由于常規儀器的制約，我們往往不能迅速、連續、準確地得到實驗數據，而借助傳感器的實時采集功能，則可以將數據通過圖表的方式同步呈現在眼前，便于學生對其進行比較和分析，進而掌握本質規律。例如在進行“簡諧振動”一節的教學時，我們可以利用一個力的傳感器和一個運動傳感器，同時采集彈簧振子的位移、速度、加速度、回復力隨時間的變化關系，與實驗現象同步呈現在學生面前，其規律不言自明。又如在講授相互作用力的內容時，教師可以借助兩個力學傳感器完成相互作用力的特征演示，學生通過觀察圖樣，不僅可以直觀地發現相互作用力等大、反向的規律，而且進一步認識了時刻相等、同時變化的特點。2.利用高精度功能，將瞬間現象明晰化

很多物理現象往往是在瞬間完成的，普通的測量儀器幾乎不可能進行精確的測量，而僅僅通過理論上的分析，又無法完全讓學生信服。比如在講授“摩擦力”一節時，學生們可以通過實驗觀察得出靜摩擦力和滑動摩擦力的影響因素，但是由靜止到運動的瞬間，摩擦力究竟有沒有發生變化，發生了何種變化，就無法通過常規實驗進行演示了。這時，傳感器的高精度功能就有了用武之地。我們可以通過它采集到摩擦力突變的過程，形成圖樣，讓學生一目了然。

3.利用數據處理功能，將物理規律明朗化

實驗數據的得出和物理規律的呈現之間往往還隔著很大的距離。尤其是在進行探究性實驗時，面對著大量的實驗數據和有限的課堂時間，如何迅速有效地找到數據間的聯系就成了關鍵。利用傳感器，我們可以將采集到的數據進行各種擬合，不僅能夠迅速得到數據遵從的規律，而且能同時顯示誤差分析，一舉兩得。

此外，數字化實驗室還能完成教師和學生自行設計的很多實驗，使學生真正經歷提出問題、建立模型、進行實驗、合作交流的科學探索過程，增強了學生的創新意識，使學生的科學素養、動手能力、探究精神都得到極大提高。

實驗教學是提高物理教學質量、完善物理教學結構、推動學生全面發展的重要一環。只有充分挖掘實驗資源，發揮實驗的顯著作用，才能使我們的教學更加生動、具體，內容更加豐富、充實，使課堂教學更加有效。