課改形勢下物理實驗教學的嘗試和體會

摘要 實驗是中學物理教學的重要內容，是物理學研究的基礎，加強實驗研究是新課改的一項重要任務，如何設計實驗，搞好理科教學，本文闡述了筆者的一些嘗試和幾點體會。

關鍵詞 物理；實驗教學；新課改

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X(2014)13-0132-03

改進實驗，創設情景，是順利完成理科教學的重要措施，高中物理新課程標準指出：物理教學要突出實驗的重要作用，實驗是中學物理教學的重要內容[1]。現象明顯，高效直觀，是現代實驗教學追求的方向。大膽創新，勇于嘗試，應該是現代教師所具備的素養。如何進行理科實驗教學，增強實驗效果，下面結合本人平時的一些嘗試，談談體會。

1 趣味性和知識性結合

物理實驗是自然現象在實驗室中的重現。實驗有助于學生對概念的理解、規律的掌握，生動、趣味橫生的實驗能激發學生的興趣，吸引學生的注意力。人教版物理教材新大綱給出了近20個研究課題，如何設計實驗，要認真思考，精心準備，綜合考慮學生的年齡特征和知識水平，循序漸進，環環相扣，開展啟發式實驗教學。

案例：拔河比賽勝負原因探究

1）設計三組實驗：①作用力和反作用力關系探究；②甲、乙兩學生穿同一類型球鞋比賽；③在上一輪比賽的基礎上，讓贏方改穿溜冰鞋，輸方繼續穿球鞋再次進行比賽。

2）現象分析。①力傳感器將數據輸入計算機，繪制出兩力關系圖像，觀察彈簧稱示數變化特點，發現：作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在同一直線上，且兩力同時產生，同時變化。②穿同一類型的鞋，分析贏方原因和拔河技巧。③贏方同學改穿溜冰鞋后，將輸給穿球鞋的同學，實驗完成后，學生分組探討分析原因，以小組為單位臺上展示。

3）結論。根據受力特點，牛頓第二定律內容分析得到：甲、乙同學之間的作用力和反作用力大小相等、方向相反，作用在同一直線上；拔河勝負的因素不是雙方作用力大小決定，而是雙方所受摩擦力大小決定。通過游戲化實驗設計，讓學生在趣味橫生的情景中學到知識；探討、展示，在輕松愉快的氣氛中掌握技能技巧，寓教于樂，生動直觀。

2 簡易性和實用性結合

教學中盡量使用一些簡易儀器，實驗過程盡可能簡潔明了，物理學家麥克斯韋說過：“實驗的教育價值往往與儀器的復雜性成反比，學生用自制的儀器，雖然經常出毛病，但它卻會比用仔細調節好的儀器能學到更多的東西”。簡易儀器便于觀察物理現象和過程，能更好地激發學生的學習興趣，培養學生的創新意識。人教社教材中提供的一些改進實驗效果很好，如手的壓力能使玻璃瓶發生形變，通過透明細管觀察水面變化，知道玻璃瓶發生了形變；又如，用海綿分析支持力方向，橡皮條分析拉力方向，效果也非常明顯。這些器材，取材很方便，但有的教師認為實驗簡單，學生一看就明白，沒有做的必要。其實不然，大部分學生平時對一些細微現象并不在意，教師結合教學內容做這些實驗，有針對性地進行講解指導，學以致用，能很好地激發學生潛在意識，培養良好的觀察習慣。

教學中，我們引導學生觀察一定要目的明確，并結合教學內容選擇器材。例如，分析彈力產生的原因和方向，如果用觀察桌面微小形變放大演示裝置來分析，效果必然遜色許多，因為桌面微小形變放大演示的實驗目的，是通過實驗讓學生知道硬的桌面受壓后也會發生形變，這與分析彈力產生的原因和方向判斷這一目標，已有很大差距。但如果將實驗改為木塊放在海綿上，分析海綿對木塊的彈力，效果就要好得多。所以教學中生搬硬套，不認真分析器材的實用性和可行性，極易把簡單問題弄得煩瑣復雜。

3 控制性和綜合性結合

當具體問題由多個因素共同決定時，我們可以采用控制變量法分析各物理量之間的關系，或根據獨立性原理進行分析講解。例如，運動的合成與分解實驗。可以進行如下處理：在普通電線中抽取銅絲線一根，蠟燭下端用銅絲線系住（如圖1所示）。試管口用葡萄糖瓶蓋蓋住，瓶蓋用圖釘鉆一小孔，孔徑大小以銅絲線能順暢移動，水又不從試管里流出為準。

操作步驟：試管不動，松開銅絲線，觀察蠟塊向上運動；拉住銅絲線，水平移動試管，蠟塊水平向右運動；松開銅線絲的同時，向右平移試管，觀察到蠟塊斜向上運動。

實驗中有效控制了水平方向和豎直方向運動，對兩個分運動分別進行分析，借助多媒體講解，運動的合成原理也就迎刃而解了。控制變量法在實際應用中還有很多，如探究牛頓第二定律加速度和物體受力及質量的關系，電流大小與電壓、電阻的關系，均可采用這種方法，我們分析清楚了兩物理量之間的關系，整體情況也就容易理解了。

4 對比性和目標性結合

通過實驗對比，形成鮮明感觀，找出研究對象的相同點和不同點，總結出物理規律，是實驗教學中的一種重要方法。具體操作通常有兩種：相同條件下不同結論比較，不同條件下相同結論比較。

例如，紫光和紅光折射率大小的比較，讓一束白光通過三棱鏡，紫光偏折最厲害、紅光偏折最小（如圖2所示），紅光、紫光在入射角相同條件下，紫光折射角小，紫光折射率大；紅光折射角大，紅光折射率小。

又如對產生電磁感應現象條件分析，創設不同條件下的多個實驗：讓線圈中磁場變，線圈在磁場中的有效面積變，改變滑動變阻器的阻值或控制開關的通斷，讓電路中電流的大小變，得出同一結論：在磁通量變化的瞬間，電路中均有感應電流產生。

圍繞實驗目標，對比分析，有利于學生觀察、分析、探究、總結。設計實驗時，要考慮面向全體，力求現象明顯，對比鮮明。實際操作中，可以通過小組討論、課堂反饋等多種形式，組織學生積極參與，充分調動學生的主觀能動性。

5 輔助性和技術性結合

實驗教學中，一些微觀的、細小的、極快的、極慢的現象在課堂上無法演示，或效果不佳。借助模型、投影設備、多媒體等，對聲音、畫面進行技術處理，運用現代先進設備，創設條件，增強視聽效果。具體實施中通常有以下幾種方法。

實驗模型展示法此類實驗涉及到的器材很多，譬如，游標卡尺、螺旋測微器等，我們借助制作原理模型，讓學生掌握器材的設計原理，結合計算機輔助教學模擬訓練，掌握讀數方法，讓學生迅速地形成技能技巧。

投影儀放大法通過投影儀將實驗過程中的一些細微變化和關鍵環節，進行特殊處理，可大大提高實驗的可視度。如電學實驗中，用投影設備放大電表讀數，觀察數據的變化情況，直觀明了；把桌面上的儀器和實驗器材投影到屏幕上，將不利于學生觀察的俯視效果變為平視效果，有利于學生觀察。

慢鏡頭處理法實驗中有的細節和過程稍縱即逝，不容易把握，而這些細節和過程往往又是研究問題的關鍵所在，所以通過慢鏡頭處理，重現其過程，有利于規律的理解和知識的掌握。如探究自由落體運動，通過頻閃照相機拍攝，將相關信息數據輸入計算機，現場進行處理，極大提高了課堂教學效率。

理想模型創設法現實生活中有些實驗無法達到理想條件，先進的技術和設備，讓這些實驗盡可能地接近理想效果，例如，簡諧運動實驗，讓彈簧振子在氣墊導軌上振動，現象十分明顯（如圖3所示）；牛頓第一定律，分析滑塊在氣墊導軌上的運動情況，數字計時器記錄數據，計算機進行數據處理，快捷準確，學生一目了然。

將現代教育技術手段運用于實驗教學，是現代實驗教學的特征，我們要深入研究，大膽嘗試，既不能出現替代現象，也不能將二者割裂開來。只有二者有機結合，優化互補，才能實現實驗教學最優化。

6 美觀性和科學性結合

一件好的實驗器材，應該美觀精致，使用方便，讓學生印象深刻。器材外觀和結構設計要精心布置，實驗時器材擺放要井井有條，雜亂無章的實驗是很難達到預期效果的。例如，演示法拉第電磁感應現象，實驗器材很多，我們的教師把器材固定于木板上，將水平擺放設計成豎直擺放，既便于觀察，又利于搬運，且安全可靠；又如，演示電流的磁效應，我們的教師設計出將小磁針分上下層和不等距離擺放在透明塑料板上，固定在裝置上，讓人看了賞心悅目，它既是一件效果極佳的實驗器材，也是一件極富創意的工藝品（如圖4所示）。

當然具體實施時，我們不能一味地追求美觀性，更要注重科學性，如電學實驗中導線的連接要簡潔，能拉直盡量拉直，色澤搭配要和諧，與實驗無關的素材不宜過多、過雜，力求做到聲形并茂，多種感官同時參與。教師只有掌握了相關理論，并將這些美學規律結合現代教育技術，科學地運用于實驗教學，才能讓學生在感受美、體驗美的過程中增長知識，提高他們的綜合能力。

實驗是物理學研究的基礎，是物理教學的重要手段。通過實驗讓學生對物理學興趣盎然，讓學生在學習中感受到實驗設計是如此的簡單，物理理論不再枯燥。這些需要一線教師精心設計，努力為學生創設最佳的情景、良好的條件，使學生能始終處于積極思考、研究探索的情境中。這樣學生的創新思維、科學素養和探究能力，才能得到充分地發展和全面地提高。

參考文獻

[1]閻金鐸，田世昆.中學物理教學概論[M].北京:高等教育出版社，1991:139-142.