大學物理演示實驗教學模式分析

摘 要：大學物理演示實驗教學在大學物理教學中發揮著重要作用，演示實驗的教學模式有很多種，如何選擇恰當的教學模式，使演示實驗教學達到更佳的教學效果，需要充分考慮到演示儀器的特點、學生的水平等因素。本文結合多年的教學經驗，在將多種教學模式結合的基礎上，將演示實驗教學延伸到學生活動中，強化了演示實驗教學效果。

關鍵詞：演示實驗 教學模式 教學效果

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）05（a）-0107-03

Analyzing on the Teaching Model of University Physics Demonstration Experiment

Wang Gang1，Xu Yishuang2

（1.basis department，Tianjin College， University of Science and Technology Beijing； 2.experimental managing center，Tianjin College， University of Science and Technology Beijing，Tianjin，301830，China）

Abstract：University physics demonstration experiment teaching plays an important role in college physics teaching， and there are many kinds of demonstration experiment teaching model，so how to select the appropriate teaching model to let the demonstration experiment achieve better teaching results，we should take full account of the demonstration instruments’features，the levels of students and other factors.This paper combined with years of teaching experience， on the basis of combining variety of teaching models，extends the demonstration experiment to students’activities and strengthens the teaching effect of demonstration experiment.

Key Words：Demonstration Experiment；Teaching Mode；Teaching Effect

物理學本質是一門實驗科學。實驗使得理論直觀形象、有據可依；理論使得實驗科學嚴謹、有理可循。所以大學物理教學離不開實驗教學，而演示實驗教學更是大學物理教學過程中不可缺少的一環[1-2]。演示實驗以其原理易懂、操作簡單、現象生動，深受學生的歡迎。但由于大學物理課程內容較多而學時較少使得一些教學工作者對演示實驗重視度不夠，再加上學校經費有限等因素往往使演示資源沒有充分利用。

1 演示實驗的特點

物理演示實驗的目的就是把要研究的物理現象清晰地展示給學生，引導學生觀察思考和理解物理規律[3]。通過觀察物理現象，思考物理規律，學生得出的認知是符合人類的認知規律的，這種教學勢必更加科學。演示實驗教學要么隸屬于大學物理教學，要么獨立成課，無論選用哪種教學模式都應充分考慮到演示實驗的特點。

用于演示實驗的儀器，結構簡單、容易操作，對操作者的實驗水平要求不高。以大學生的知識儲備，只要在教學過程中引導學生按照儀器說明、注意事項等進行操作，完成演示并不困難。這一特點使得演示實驗教學成為理論教學和專業實驗教學之間的紐帶，可供初學者培養實驗基礎技能和提高學習物理的興趣。同時這一特點也使得演示實驗教學可以面向更廣泛的對象，對于物理基礎較薄弱非理工科學生，演示實驗教學可以給他們提供一個培養理工素養的機會。

演示實驗調試便捷，重復性好。演示實驗儀器在使用時，可以迅速的調試完畢供學生觀察實驗現象，由于調試步驟少，調試難度低，實驗現象重復性好，很少發生隨機狀況。課堂教學中演示實驗起到的作用是輔助教學，課堂演示是為教師更好的完成課堂教學而存在的，這就意味著課堂演示不能占據過多的時間，演示實驗儀器這一特點恰好滿足課堂教學的需要，為演示實驗融入大學物理課堂教學奠定了基礎。

演示實驗可以將枯燥的知識轉化成生動的現象，有助于學生理解知識，加強教學效果。教學演示比講解更容易引起學生的注意，學生的思緒跟上教師的節奏有助于教學工作的順利展開。通過觀察現象，學生可以將理論與現象進行對比，在教師的指導下找出理論對現象的支持，現象對理論的詮釋。在這一過程中，學生通過觀察將教師講授的新知識與自己的理解相結合，對知識點形成一個全面而深刻的認識。這種基于現象的理解要比單純聽教師的講解理解的更為透徹，在此基礎上進行教學活動可以取得較好的教學效果。

生動的實驗現象也有助于提高學生對物理的興趣，營造良好的物理氛圍。豐富的實驗現象沖擊學生視覺的同時必然觸動學生的內心，引起學生的好奇心，激發學生的求知欲。興趣是最好的老師，缺乏興趣的學習是被動的，為了學習而學習，學習變得無趣，學習動力不足；具有興趣的學習是主動的，為了興趣而學習，在學習過程中獲得滿足感，學習動力充足。顯然后者的學習效果要優于前者，演示實驗教學在提高學生學習興趣、營造物理氛圍上起到的作用是其它教學方法無法替代的。

2 演示實驗教學的常見模式

為充分利用好演示資源，各院校針對演示實驗教學的特點，結合自身的具體情況，提出了多種教學模式。目前，演示實驗教學的常見教學模式分為：實驗展示、課堂教學演示、集中授課。

2.1 實驗展示

實驗展示是演示實驗教學中靈活性較強的模式。實驗展示采用比較多的方式是走廊展示和實驗展廳。這兩種方式不需要教師講解，主要以學生為主體，相對比較靈活。學生可以根據自己的喜好選擇實驗項目進行實驗，也可以根據自己的時間安排自由選擇實驗時間。

用于走廊展示的實驗儀器，往往選擇現象明顯，操作簡單的儀器，如動態窺視無窮、克羅克斯輻射計等。這部分儀器一般放置在展柜中，儀器的線路已事先接好，旁邊擺放相應的提示牌對演示的原理等進行解釋。學生只要接通電源或無需操作，便可以觀察到實驗現象，通過將觀察到的現象和原理進行對比，就可以達到演示物理現象的目的。這種方式對培養學生的物理興趣、營造物理氛圍無疑是非常有效的，但演示實驗儀器如果只讓學生觀察，而不讓學生操作，顯然沒有充分發揮演示實驗儀器的作用。

用于實驗展廳的儀器，往往選擇容易操作、安全性高、不易損耗的儀器，如伯努力懸浮球、斜面滾盤等。這部分儀器一般須配上相應的操作要點和原理分析等文字材料，學生閱讀后便可獨立完成儀器操作，觀察物理現象。實驗展廳給學生提供了一個動手操作的機會，學生可以根據實驗現象和文字材料對實驗進行分析，既鞏固了知識，又充分體會到了學習的樂趣。實驗展廳較走廊展示具有一定的優越性，但需要學校配備一定數量的教學儀器，這對一些經費緊張的學校，無疑是一個難題。

2.2 課堂教學演示

課堂教學演示是演示實驗中發展比較成熟的模式，歷來受到國內外各高校的重視。甚至在某些歐洲國家里，有“沒有演示就不稱之謂物理課”的說法[4]。大學物理課程理論性強、內容枯燥、抽象難懂，甚至有些知識是和日常生活中所積累的前科概念相矛盾的。這種情況下，只靠講解和演算，學生不易接受，此時適當引入課堂演示實驗，有意想不到的效果。

（1）課堂教學演示有利于幫助學生集中注意力。大學物理教學過程中，知識量大而且連續性強，聽課過程中如果學生在某一知識點沒有理解，在教師進行后續知識的講解時，學生會跟不上任課教師的節奏，這時學生容易出現注意力分散現象。此時如教師進行課堂教學演示，豐富多彩的物理現象有助于學生重新集中精神，提高學習效率。

（2）課堂教學演示有利于幫助學生理解抽象的物理知識。大學物理中不乏抽象難懂的知識點，有非慣性參照系中的慣性力，也有研究微觀粒子運動規律的量子力學，更有研究時空的相對論……這些理論抽象難懂，學生在日常生活中也很少接觸，理解起來自是難上加難。教學過程中引入課堂演示，讓理論講解和活生生的事實、生動的現象結合起來，學生一邊聽教師的講解一邊觀察實驗現象，這樣理解起來自會事半功倍了。

（3）課堂教學演示有利于糾正學生錯誤的前科概念。前科概念，是學生根據多年的學習和生活經驗總結出來的，這些概念大部分都是與事實相符的正確認識，但也有與事實相悖的錯誤理解。而錯誤的前科概念，由于由來已久，糾正起來是很困難的。如在講解摩擦力做動力的過程中，利用幾支圓桿鉛筆和兩本書就可制成摩擦力作動力的演示實驗[5]。通過演示，學生可以真切的認識到錯誤所在，再結合教師的講解，學生便會對知識點形成正確的認識。這樣顯然比單純的推導公式或是舉例子有更強的說服力，有利于學生糾正錯誤認識。

（4）課堂教學演示使學生對知識的記憶更持久。演示實驗的教學可以調動學生大腦潛在因素，能引起學生的學習興趣，所形成的記憶牢固持久[6]。人的記憶能力與大腦皮層的活動有關，是具有一定特點的。人的大腦對形象的記憶要比對語言、文字的記憶更持久；理解之后的記憶要比死記硬背的記憶更牢固。課堂教學演示，用生動的實驗現象提高學生大腦神經元的興奮性，再加上實驗現象對物理知識的完美詮釋，促進學生對物理知識的理解。這種情況下，學生對知識的記憶是符合人腦的記憶特點的，自然記憶的更牢固。

課堂教學演示在課堂教學過程中起到了很好的教學效果，但也存在一些難以解決的問題，如教室與演示儀器存放場所距離遠、儀器搬運困難；學時緊張與演示費時的矛盾；教室大，演示效果不理想如何克服；平行課堂多而儀器數目少，造成使用沖突等。這些問題形成了課堂教學演示的瓶頸，嚴重制約著課堂教學演示的發展，同時也給物理教學工作者提出了挑戰。

2.3 集中授課

集中授課是演示實驗教學的重要組成部分，一般采用集中演示或選修課的形式教學。集中授課一般先由教師對儀器、原理做相應的講解或演示，學生充分了解了實驗知識以后再動手實驗。集中授課給學生提供了一個既可以觀察物理現象又可以動手實驗的機會。

集中演示是課堂教學演示的延伸，演示內容與大學物理教學同步，一般選擇在一章節講授完畢時針對知識點進行演示。集中演示不受器材的限制，大型儀器、精密儀器、易損儀器都可以用來演示。通過集中演示，學生可以近距離參與演示，觀察物理現象，體會前沿物理知識，加深對所學知識的理解。事實上，大學物理教學進度是有嚴格要求的，各班授課進度不會相差很多，也就是說，同一時間需要集中演示的班級不止一個。如果集中演示與授課時間相差過久，必然使得演示效果大打折扣，這就使得集中演示面臨著演示需求集中，演示資源有限的問題，集中演示想要取得突破性進展必須解決這個問題。

演示實驗以選修課的形式教學，成為一門獨立的課程，授課內容不受大學物理教學計劃的限制，可以增加一些跨專業的實驗項目，在培養學生的實驗能力的同時豐富學生的知識層面。同時，演示實驗儀器操作較大學物理實驗簡單，選修課可面向文科專業的學生開放，以培養文科學生的理科素養，提高學生的整體素質。由于受到演示儀器數目的限制，選修課所能容納的學生人數有限，使得選修課只能滿足一部分學生的學習要求，無法滿足廣大學生的學習愿望。器材數目少與學生數目多的矛盾給選修課教學提出了一個嚴峻而又發人深省的問題。如何題解決好這個問，將是物理教學工作者一個長期的研究課題。

3 多種教學模式相結合

實驗展示、課堂教學演示、集中授課這三種教學模式在實際教學過程中都取得了一定的效果，同時也存在著不足。為充分利用演示實驗資源，使演示實驗教學取得更好的教學效果，應在實際應用過程中，將三種教學模式緊密結合，使各種教學模式各展所長，優勢互補。同時在三種教學模式的基礎上探索多種教學模式，給學生提供更便利的學習氛圍。

將三種教學模式結合，首先要根據各教學模式的特點結合演示儀器的特性，將演示儀器分類。對于那些操作簡單，安全性好，趣味性強，演示的現象淺顯易懂的儀器適合用于實驗展示，如光纖花、不相溶液滴、水晶內雕花、熱氣流走馬燈等。攜帶方便，現象明顯，所演示的內容與大學物理緊密相連的儀器適合用于課堂教學演示，如角動量守恒轉臺、離心結速器、手持式大偏振片等。體積龐大、結構復雜，演示原理深奧，調試耗時的儀器適合用于集中授課，如茹可夫斯基登、斜面滾盤、克里奧利力轉盤等。做好分類工作，有利于演示實驗儀器物盡其用，是充分利用演示資源的基礎。

將三種教學模式結合，還需要結合學校授課情況及配備演示實驗器材狀況。對于那些學生容易理解的知識點，教師課堂講解所達到的效果和應用演示實驗的效果相差無幾，這種情況下，將相應的演示實驗納入實驗展示的范疇效果更佳。學生課下參與演示，可以反復觀察，自己分析，是對教學內容的重復，鞏固了知識的同時也節約了有限的上課時間。對于那些比較貴重的儀器，學校往往不會配備很多臺，這種情況下，儀器更適合用來集中授課，以便儀器保有較高的完好率，降低實驗室運營成本，節約的實驗經費可以用來購置更多的演示儀器，豐富演示資源，使演示實驗教學更好的為學生服務。

除了將前面提到的三種教學模式相結合外，實際教學過程中還需要適當的輔以其它的教學模式。如開放演示實驗室、制作多媒體教學片、共享網絡資源、學生活動等。開放演示實驗室，可以給學生提供更多的實驗機會，如果再能與學生創新能力訓練結合，使學生能參與到教具制作過程中，對學生能力的培養就不局限于培養學生的實驗能力了。制作多媒體教學片，也可以讓學生參與進來，甚至作為主角，通過制作教學片，使參與的學生對物理知識理解的更為透徹，同時將做好的教學片在課堂上播放也可以彌補大型儀器無法在課堂演示的不足。共享網絡資源，可以將演示實驗相關的一切資料放在校園網上，既方便學生隨時學習，網絡資源不受儀器數目的限制，除了適當的網絡維護，不需要其它工作，可以說是最經濟的教學模式。學生活動一直都受到學生的歡迎，如果將演示實驗器材搬出實驗室，組織些科普活動，不單能使參與的學生獲得知識上的收獲，通過與人分享知識建立的成就感，必然使學生更加喜歡演示實驗，更加喜歡物理這門學科。

4 結語

隨著教學活動的深入，使得大學物理演示實驗教學在大學物理教學過程中的重要性逐漸顯現出來，雖然多媒體教學的應用可以起到一部分演示作用，但效果不及活生生的演示實驗，運用好演示實驗資源可以使大學物理教學事半功倍。教學過程中應充分考慮演示儀器的特點，結合授課內容及學生的程度，為演示實驗儀器選擇最佳的教學模式，多種教學模式相結合使得演示實驗資源得以充分利用，更好的為大學物理教學服務。在此基礎上，鼓勵學生勇于參與到教具制作、教學片制作、科普等活動中來，將大學物理教學延伸到課堂外，使物理知識不再局限于書本而是更貼近生活。

參考文獻

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