淺談實驗在中學物理教學中的作用

郭惠芳

物理學是一門以實驗為基礎的科學。物理實驗作為物理教學的基本手段，對中學生理解物理知識和應用物理理論方面具有很大的作用。中學的物理實驗教學分為演示實驗、學生實驗和課外小實驗。通過物理實驗不僅能使學生養成善于觀察、勤于動手的習慣，還能激發學生的求知欲，培養學生的探索能力。

一、演示實驗

演示實驗作為一種教學手段，是教師備課的重要內容，需要教師認真研究和準備。演示實驗的目的是讓學生觀察，使學生對某個物理現象或物理規律有清晰的了解。是教師講解物理概念、物理規律的基礎和培養學生建立物理思想的重要手段。演示實驗為學生使用儀器、操作儀器做出了示范。

（一）演示實驗過程中應注意的問題

1.儀器要簡單，顯示現象要明顯易見，以便于學生觀察。例如，在電學部分的教學過程中要演示某部分電路中電流的變化，不能用高檔小型安培計，而宜采用立式、長針、高靈敏度的電流指示計。不便于觀察時可以用投影儀。

2.過程和結果必須符合教學原則，特別注意科學性原則。不論何種實驗的設計和改進首先要考慮的就是實驗原理和實驗現象的科學性。有一些實驗從表面上看沒問題，而在偽象掩蓋下，可能存在著科學性錯誤，因此，我們在平時設計實驗或組織學生設計實驗時，要有意識地注意這一點。

3.指導學生進行觀察和思考。演示實驗固然是由教師操作，而對于觀察的對象，分析說明的問題，以及引出規律性的認識應由學生進行。要學生通過思考，使其對實驗現象印象深刻，對導出的結論思路清晰。提高學生的觀察能力和分析能力。教師演示前必須首先給學生明確的演示目的，介紹使用的儀器和作用。在演示過程中要集中學生的注意力于主要的觀察目標上，告訴學生觀察什么，怎樣觀察。如果需要定量表示，則要說明如何測量，如何讀數，怎樣處理數據。自始至終貫徹引導學生了解現象、發現問題、取得數據、思考問題、得出結論。

（二）演示實驗的作用

1.建立和解釋概念。例如，在力的概念教學中，演示把兩塊磁鐵分別放在兩個小車上，先使甲車固定，乙車可在磁力的作用下向前運動，說明甲磁鐵對乙磁鐵有力的作用。然后再讓甲、乙兩車都能自由運動，說明兩磁鐵彼此有力的作用。觀察后引導學生得出結論，要產生力至少有兩個物體，物體間力的作用是相互的。

2.建立和解釋規律。例如，在歐姆定律教學時可用電源、定值電阻、滑動變阻器、開關、導線構成基本電路，用演示電表分別測電阻兩端的電壓和流過電阻的電流。演示電阻兩端的電壓與流過電阻的電流之間的關系，從而驗證歐姆定律。

3.啟發學生積極思維。生動的演示會給學生以強烈的刺激，會引起他們濃厚的興趣，也常常會帶來意想不到的結果，激發學生思維以達到深化、活化物理知識的目的。

二、學生實驗

學生實驗是學生在教師指導下獨立操作的課堂教學過程。教師應依據大綱要求，有計劃、系統地訓練學生的實驗技能和良好習慣。

（一）學生實驗能培養學生的操作能力

要進行一個物理實驗，總是需要先把各個儀器、部件、設備組裝起來，并要求裝配和連接必須正確無誤。具體要求：布局合理；要便于觀察和操作；連接要正確、簡單；實驗前要檢查，必要時進行預備性調試。

（二）學生實驗能培養學生的數據處理能力

為得到正確的實驗結果，必須具有一定的數據處理能力。中學階段處理實驗數據的主要方法是圖像法，即根據所取得的實驗數據，繪出圖線，它能夠直觀地顯示出兩個變量（自變量、因變量）在一定范圍內的關系，總結出一般規律。也可從圖線求出未知量。

具體做法：（1）建立坐標系：水平軸表示自變量，豎直軸表示因變量，坐標原點可以從零開始，也可從某一定值開始。坐標比例應適當。（2）描繪實驗數據點連成圖線：根據實驗數據點描成平滑的曲線，數點不一定在曲線上，均勻分居在曲線兩側即可。（3）探討問題：根據曲線估出兩個變量的函數關系，估計出兩變量之間的一般規律，或根據實驗曲線求出未知量。

一般情況下，實驗所測得的數據是限制在某一范圍內的，在這一范圍內可以從圖上得到對應的量值。對于這一范圍之外的兩個變量之間的對應值可用外推法求得，即把實驗曲線延長，求得兩個變量的對應值。

（三）學生實驗能培養學生的實驗設計能力

物理實驗教學，不僅要求學生會正確地使用基本儀器進行觀察、測量和讀數，掌握一定的操作技能，會簡單地處理實驗數據，得出結論，而且還應當培養學生根據確定的目的、任務，自己獨立地設計實驗方案的本領，即培養學生實驗設計能力。

三、課外實驗

課外實驗是物理課堂實驗教學的延伸和補充，主要是學生在教師的安排下依據一定的教學目的、任務和要求，利用課外時間，通過一些簡單的器材或自制儀器獨立完成的一種教學實驗。

學生的課外實驗可以擴大知識領域，使理論聯系實際，培養學生對物理知識的學習興趣和獨立工作能力。課外實驗內容應與教學內容相聯系，但可不受教學大綱的限制。如觀察蒸發與擴散、渠道水流速等。布置課外實驗時應要求學生寫出觀察和實驗報告，培養學生嚴肅認真的科學態度。

課外實驗形式靈活，方法簡單。在培養學生的實驗設計能力方面有獨特功能。例如，結合物體平衡做桿秤定出“準星”、標好刻度、進行校準；或自制單擺，驗證周期公式；測滑動摩擦因數；自制小孔成像；測放大鏡焦距等。

總之，實驗能夠有效地培養學生的興趣、激發學生的求知欲，能夠更好地訓練學生的科學方法和培養各種能力。因此，實驗是物理教學的重要組成部分作為一個中學物理教師和實驗人員，必須真正理解物理實驗的意義，并建立起熱愛物理實驗的感情。

參考文獻：

1.呂斯驊等，《基礎物理實驗》，北京大學出版社，2002-3

2.孟進，《物理教學問題》，遼寧師范大學出版社，2000年

3.劉力，《新課程理念下的物理教學論》[M]，科學出版社，2007

【責編 張景賢】