提升物理教師實驗能力的若干思考

馬利明

（余姚中學，浙江 余姚 315400）

物理實驗教學改革是物理新課程改革的重點.完成新教材所編入的大量課內外實驗的數量與質量情況，是檢查教學是否真正落實新課程目標的重要依據.教師的實驗能力，是指教師所具備的實驗教學能力和研究能力.它包括實驗的組織管理、設計操作、結果分析、應用實驗培養學生各種能力的能力.教師實驗能力的大小，決定著完成實驗的數量與質量，因此，提高教師的實驗能力應該成為實驗教學改革的著力點.本文所識是筆者對如何有效提升物理教師實驗能力的若干思考.

1 切實改變學校領導和教師的實驗教學觀念

新課程推進至今，仍有不少學校的領導和教師對實驗教學的重要性認識不足.學校領導唯指標完成率高低論教學質量好壞的傳統觀念還根深蒂固，而教師又迫于“形勢”大大縮減該做實驗數量，努力增加“滿堂灌”時間.于是出現了許多教師圖省事，怕影響教學進度，只在黑板上“畫實驗，講實驗”，不按新課程要求開出、開全實驗，無端喪失學生動手實驗能力培養的怪現象，最終使得學生“高分低能”的現狀越來越嚴重.因此筆者認為，作為學校領導必須深入領會新課程改革宗旨，特別是對理化生學科教育中實驗教學的重要性，培養學生實驗能力在其成長發展中的重要地位有足夠的認識.作為物理教師則更應懂得實驗教學的重要目標，在課堂內外開出、開全實驗，不能圖省事，怕影響所謂的進度，要保質保量地完成新課程要求的實驗.

2 創新教材實驗教學設計，給學生作出示范表率

新課程重在培養學生的創新精神和實踐能力，而物理實驗又恰能成為培養學生創新精神和實踐能力的橋梁.學生創新精神和實踐能力培養的先決條件就是實驗教師需要有創新精神和能力.教師只有對實驗目的，新課程要求有透徹的研究，才能挖掘出教材中傳統實驗與新課程要求配合上的欠缺，才能想出創新的實驗方向并進行實踐，設計出更優質的實驗來，同時也給學生作出示范表率.

例如：對于條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁感線分布實驗，教材用鐵屑來模擬磁感線的分布，在磁場中放一塊玻璃板，玻璃板上均勻地撒一層鐵屑，鐵屑就在磁場里磁化成“小磁針”，輕敲玻璃板使鐵屑有規則地排列起來，就模擬出了磁感線的平面分布情況.但這樣不能形象反映磁場的空間分布情況，因此可做這樣的補充，將蹄形磁鐵直接與鐵屑充分接觸，然后將磁鐵從鐵屑中取出來，就會發現磁鐵的兩端沾滿了鐵屑絲，不同的朝向就形象說明了磁場是空間分布的，而磁鐵中部幾乎沒有吸附鐵屑，也形象地說明了彎曲中部磁性最弱.在彌補了傳統實驗與新課程要求配合上的欠缺后，課后再給學生留下進一步探索的空間：還有更好的模擬磁感線的方法嗎？

3 靈活借鑒“他山之石”，主動參與培訓，提升實驗教學理論水平

新課改在提高教師實驗能力的要求上措辭迫切，而借鑒其他學者的實踐經驗，就可以使我們少走彎路，快速提升自身實驗理論水平，實現教學的高起點、高質量、高效率.如平時多研讀物理專業書籍和雜志的“實驗研究、拾零”類欄目文章，從實驗教學的意義作用，實驗的組織管理，實驗用品的選擇改進，具體的方法技能等方面靈活借鑒，消化吸收，他為己用.同時緊跟目前物理實驗教學的領先水平，樹立現代實驗觀，拓展實驗思維，不斷釋放自身參與實驗研究的熱情，提升實驗教學理論水平.另外，各級教育主管部門組織的實驗技能培訓是物理教師提升實驗能力的較高平臺.物理教師要善于抓住這些機會，主動參與其中，認真聽取專家的實驗理論，對所發培訓資料進行踏實研讀，借他人智慧，長自己才能，同時還可以把自己過去實驗教學中所遇困難提出來，尋求專家的幫助.當然，在因特網交流十分便利，校際間交往日益增加，校內同事集體備課經常進行的今天，多與同行進行坦誠交流，相互學習，共同提高，也不失為提升自身實驗教學理論水平的好路子.

例如在“互感和自感”一節的教學中，筆者在課上做了1節干電池連接線圈后在銼刀上滑動產生電火花的小實驗，意在激發學生的學習興趣和引入“自感”教學內容，實驗效果明顯但教學效果不明顯，解釋起來比較費勁，學生難以接受.于是本人又按照教材上兩種電路進行操作，引導學生分析推理，形成結論，這樣做思路順暢，結論明確，但課后一個學生的問題把筆者難住了：為什么要選兩種電路來做實驗？不能用一種嗎？在勉強搪塞后筆者查閱了很多專業書籍和雜志，它們讓本人豁然開朗，原來很多專家和學者都已經對這個問題有過很深入的研究.自感現象的演示可以用一個電路完成，自感現象的直觀、定量研究更可以借助數字化實驗系統來完成.

4 實踐、反思、再實踐、總結是提升實驗能力的根本途徑

任何事情的成功都來自實踐，教師提升實驗能力也不例外.要改變“紙上談兵”式實驗教學所造成的“高分低能”學生和“眼高手低”教師的狀況，就必須實踐實驗教學，通過實踐來提高教師的實驗能力.

現有物理教材的實驗內容豐富，實驗設計彈性大，涉及器材多，作為教師不能再“等、靠、要”.要更多地立足學校實際，勤于動手，發現不足自己積極創造條件，探索替代實驗，做到推陳出新，推進實驗的生活化和地方化，增強實驗的適用性，解決實驗教學難點問題.在實際操作中要善于發現問題，確立小課題并進行研究，邊實驗邊研究，包括對實驗的組織管理，對實驗的目標、原理、裝置、方法、步驟、內容、結果等進行比較研究.當然，在對培養學生實驗能力上，作為教師還要勤于總結和反思，沒有總結就沒有提高，無論實驗成功與否，都要認真進行總結，習慣寫實驗心得、研究論文，長期堅持實踐.實驗做得越多，經驗積累越豐富，就越能有效地提升自身實驗能力.

例如，庫侖定律演示實驗通常是用庫侖扭秤來完成的，但扭秤裝置一般學校配置非常有限，因此巧妙利用常見實驗設備和材料設計制作演示儀來突破教學難點顯得很有意義，下面是筆者的一些實踐和體會.

制作材料：演示天平1架，乒乓球3個（表面涂上金屬漆），有機玻璃3片（2片40c m×2c m，一片60c m×5c m），一小段有機玻璃棒，夾子2個.

制作方法：如圖1所示.先拆去演示天平的2個砝碼盤，再拆去左端平衡螺桿，保留右端平衡螺桿，在右端平衡螺桿下面裝上“平衡塊”（用有一定重量的夾子充當，容易調平衡）；在2片40c m×2c m有機玻璃的一端用膠水各粘上1個乒乓球，1片用膠水粘到橫梁的左端，另1片用沖擊鉆在其一端打上間距為2c m的2個小孔，以便固定在中央立柱的有機玻璃片上；在天平的中央立柱上固定60c m×5c m有機玻璃片，在中央立柱的有機玻璃片上也用沖擊鉆打上橫向間距為2c m的若干小孔，縱向間距為5c m，且最靠近橫梁的2個小孔連線與橫梁平行（這樣乒乓球球心間距便容易控制）；把第3個乒乓球與1根有機玻璃棒粘接，把它作為分電球.

實驗流程Ⅰ：驗證庫侖力大小與帶電球間距平方成反比.

圖1

把游碼撥到0處，抬起橫梁，調節天平平衡（移動夾子），放下橫梁；把打上小孔的有機玻璃片固定在中央立柱的有機玻璃片上（可用一小段折彎的硬鐵絲固定），使2個小球之間的距離為5c m，用感應起電器使2個小球帶上同種電荷；抬起橫梁，撥動游碼，使天平平衡，讀出2個帶電球間的庫侖力大小，并作上標記；如圖2所示，放下橫梁，用不帶電的完全相同的分電球去接觸一下其中一個帶電球，使它失去一半的電荷量，再抬起橫梁，撥動游碼，使天平重新平衡，再讀出2個帶電球間的庫侖力大小，并作好標記.

圖2

圖3

從圖3可以看出，兩個帶電球的電荷量的乘積減半，則2個帶電球間的庫侖力也減半，即2個帶電球間的庫侖力大小與2個帶電球的電荷量乘積成正比.（可重復同樣方法改變帶電球的電荷量，多做幾次實驗）

實驗流程Ⅱ：驗證庫侖力大小與帶電球間距平方或成反比.

抬起橫梁，用手觸碰2個帶電球，使其放完電，重新調節平衡；放下橫梁，再次用感應的方法，使2個小球帶上同種電荷.抬起橫梁，測出2個帶電球間的庫侖力大小，并作好標記；放下橫梁，把打孔有機玻璃片上移，使得帶電球間距由5c m變為10c m，如圖4所示.抬起橫梁，測出2個帶電球間的庫侖力大小，并作好標記.（注意：此時不能觸碰任何一個帶電球，以防漏電）

圖4

圖5

從圖5可以看出：兩個帶電球間的距離增加1倍，2個帶電球間的庫侖力減小到原來的1／4，即2個帶電球間的庫侖力大小與2個帶電球的間距平方成反比.（可重復同樣方法改變帶電球的間距多做幾次實驗）

從此實驗開始設想到最后成功，筆者作了很多次嘗試，經歷了很多次失敗.特別是南方天氣比較潮濕，做靜電實驗本身就很難成功，要排除潮濕影響，必須借助干燥設備，最后筆者想到了把它放在一個透明有機玻璃做成的烘箱里，于是就成功了.本人還對這個實驗作了總結，發表于雜志.

5 積極參加實驗教學競賽，落實獎懲制度，促成實驗能力的高標準發展

教育主管部門要多組織實驗教學競賽，如實驗操作競賽、實驗設計競賽、實驗教學課競賽、實驗教具制作競賽、實驗教學優秀教案或論文評選等.這樣做可以促進教師積極參與競賽，自己研究設計實驗，檢測自己的實驗能力，向同行專家學習.通過取得好成績，獲取榮譽，兌現獎懲，感受到教師的自豪感和責任感，從而激勵自己更好地為提高實驗教學質量而工作，而對于教育主管部門，也完成了有效引導教師提高實驗能力的初衷.因此筆者建議：教育主管部門可以每年組織一次實驗教學競賽，為教師特別是年輕教師提高實驗能力搭建平臺.

1 丁秀梅.刨根問底——自感現象通電斷電的DIS實驗圖像討論［J］.物理教師，2004（1）.

2 王超良.開發實驗功能，強調調諧能力［J］.物理教學，2010（2）.

3 馬利明.巧用天平演示庫侖定律［J］.中小學實驗與裝備，2009（6）.