淺談物理演示實(shí)驗(yàn)室在傳統(tǒng)物理教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：物理是基于實(shí)驗(yàn)的一門(mén)基礎(chǔ)性學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)的類(lèi)型多種多樣。結(jié)合學(xué)院的教學(xué)實(shí)際，探討運(yùn)用新建的物理演示實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展輔助教學(xué)工作的意義，究竟哪種類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)需要運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程使用中應(yīng)該注意哪些問(wèn)題將是本文研究的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：物理演示實(shí)驗(yàn)室；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；實(shí)驗(yàn)室管理

物理演示實(shí)驗(yàn)室是面向物理第二課堂開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)教室，演示的內(nèi)容涵蓋了電學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)等物理課堂涉及的大多數(shù)實(shí)驗(yàn)的演示，具有科技含量高、演示現(xiàn)象直觀震撼等特點(diǎn)。演示實(shí)驗(yàn)教室的建設(shè)有利于師生在使用中根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)書(shū)本上生硬的知識(shí)點(diǎn)有了更形象和深刻的體會(huì)。作為輔助教學(xué)的手段為物理教學(xué)提供了極大的方便。

1 在士官物理教學(xué)中使用演示實(shí)驗(yàn)教室的意義

可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器演示范圍單一的現(xiàn)狀。實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的靈魂，但在傳統(tǒng)物理教學(xué)中，由于現(xiàn)實(shí)條件和教學(xué)理念等原因，只注重知識(shí)的口頭講解，不重視實(shí)驗(yàn)操作，或在教學(xué)中只做比較簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)儀器嚴(yán)重不足。加之教學(xué)改革持續(xù)深入以來(lái)，物理課程的教學(xué)理念也發(fā)生了很大變化，很多原來(lái)舊的實(shí)驗(yàn)儀器被淘汰，雖然學(xué)校增添了很多新實(shí)驗(yàn)儀器，但仍不能滿足物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)實(shí)需要?，F(xiàn)在學(xué)院新建的物理演示實(shí)驗(yàn)教室，包括了大專士官培養(yǎng)課標(biāo)中涉及的所有實(shí)驗(yàn)，原來(lái)很多做不了或因儀器不足不能做的實(shí)驗(yàn)都可以在物理演示實(shí)驗(yàn)教室中完成，解決了實(shí)驗(yàn)課上不足或因場(chǎng)地儀器數(shù)量不足，實(shí)驗(yàn)跟不上教學(xué)剛需的現(xiàn)象。

本身具有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無(wú)可比擬的優(yōu)越性。演示實(shí)驗(yàn)往往是針對(duì)物理現(xiàn)象本身開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用特殊實(shí)驗(yàn)器材來(lái)重塑物理現(xiàn)象的實(shí)際。這樣不僅可以做一些因自然條件限制在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中無(wú)法做的實(shí)驗(yàn)，如真空狀態(tài)下的物體自由落體運(yùn)動(dòng)；還可以隨時(shí)控制實(shí)驗(yàn)進(jìn)程、節(jié)奏，讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更理想，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯清晰可見(jiàn)

2 在物理各類(lèi)型實(shí)驗(yàn)中哪些實(shí)驗(yàn)需要在演示實(shí)驗(yàn)教室完成

實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的靈魂。在士官物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中會(huì)碰到三大類(lèi)實(shí)驗(yàn)，分別是探究性、演示型、操作型。在這幾類(lèi)物理實(shí)驗(yàn)中，籠統(tǒng)地來(lái)說(shuō)都比較適合在物理演示實(shí)驗(yàn)教室完成。以往這些實(shí)驗(yàn)大都用多媒體的形式展示出來(lái)多是因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)教學(xué)條件的限制，演示型實(shí)驗(yàn)如果運(yùn)用多媒體技術(shù)去演示，不能保證每個(gè)學(xué)員都能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有深刻的體會(huì)。而在演示實(shí)驗(yàn)教室就可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。探究型實(shí)驗(yàn)需要學(xué)員自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，演示實(shí)驗(yàn)教室內(nèi)高端的實(shí)驗(yàn)儀器可以方便地幫助學(xué)生檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方案的正確性，學(xué)員在探究的過(guò)程中，會(huì)對(duì)物理這門(mén)學(xué)科產(chǎn)生更為濃厚的興趣，避免了照本宣科帶來(lái)的乏味和枯燥感。

以“能量穿梭機(jī)”在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用為例。機(jī)械能守恒定律的驗(yàn)證是物理實(shí)驗(yàn)中比較簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，操作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)儀器在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教室就有，一般操作過(guò)程也較為簡(jiǎn)單。但實(shí)際的實(shí)驗(yàn)效果并不理想，在正常的情況下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也很難佐證“機(jī)械能守恒定律”。這個(gè)實(shí)驗(yàn)若用特殊實(shí)驗(yàn)器材來(lái)完成教學(xué)示范，操作步驟如下：

一、由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)比較抽象，需要教員講解實(shí)驗(yàn)原理；

二、學(xué)員根據(jù)原理，利用“能量穿梭機(jī)”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；

三、教員根據(jù)學(xué)員在實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題進(jìn)行輔導(dǎo)答疑；

四、學(xué)員在對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用得到的結(jié)論印證定律的正確性，這樣的教學(xué)過(guò)程往往會(huì)取得良好的教學(xué)效果。

演示實(shí)驗(yàn)教室在探究實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用。探究實(shí)驗(yàn)的目的就是培養(yǎng)學(xué)員透過(guò)現(xiàn)象看到本質(zhì)的能力和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的意識(shí)，所以實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是很重要的。但在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器精確度的影響，許多事物的現(xiàn)象會(huì)受外界因素的影響，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)方案無(wú)法實(shí)施，這就需要借助特殊實(shí)驗(yàn)器材。如 “探究光學(xué)成像的規(guī)律實(shí)驗(yàn)”，此實(shí)驗(yàn)會(huì)受室內(nèi)光線強(qiáng)弱的影響，室內(nèi)光線控制不好，就得不到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，更談不上規(guī)律的總結(jié)。而演示實(shí)驗(yàn)教室中的“萬(wàn)丈深淵”則很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。

在物理實(shí)驗(yàn)中最常見(jiàn)、最普通的實(shí)驗(yàn)就是演示實(shí)驗(yàn)。物理教員在講解概念的時(shí)候，因口述的內(nèi)容形象感不足，導(dǎo)致很多學(xué)員對(duì)物理現(xiàn)象觀察不清晰，影響了對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣。演示實(shí)驗(yàn)裝置則很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。在將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的過(guò)程中注入創(chuàng)新思維元素，比如組合思維的應(yīng)用，當(dāng)教員們將電磁學(xué)中的“磁懸浮”、“磁驅(qū)動(dòng)”、“磁阻尼”等實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一定的組合，就可以使學(xué)員在把握現(xiàn)代科技中的一項(xiàng)重要成果—“磁懸浮”技術(shù)的同時(shí)去體驗(yàn)和感悟技術(shù)背后所蘊(yùn)含的物理知識(shí)。通過(guò)這種形式培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

3 物理演示實(shí)驗(yàn)教室的建設(shè)

我院演示實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)既注重物理及科技的前沿發(fā)展，同時(shí)也注重科普性和趣味性。儀器的開(kāi)發(fā)和購(gòu)置體現(xiàn)了實(shí)用性、先進(jìn)性、趣味性等特點(diǎn)，不但能清晰明了地說(shuō)明相應(yīng)物理規(guī)律，還能啟迪創(chuàng)新思維，發(fā)展創(chuàng)造能力。儀器結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單，操作過(guò)程力求簡(jiǎn)便。除了儀器等硬件的建設(shè)，實(shí)驗(yàn)室還將進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理，逐步將網(wǎng)絡(luò)預(yù)約試行在物理演示實(shí)驗(yàn)教室的使用上。

在實(shí)驗(yàn)室的整體建設(shè)上，我院共構(gòu)造了三套演示實(shí)驗(yàn)體系：即力學(xué)內(nèi)容演示體系；電學(xué)內(nèi)容演示體系和電磁學(xué)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)體系。建成了多層次的課外實(shí)踐平臺(tái)，其中陳列開(kāi)放實(shí)踐平臺(tái)將面向全體學(xué)員，自主研究型實(shí)踐平臺(tái)面向優(yōu)秀學(xué)員。

4 物理演示實(shí)驗(yàn)教室的管理

為保證儀器的正常運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)室實(shí)行由教員和技術(shù)人員同時(shí)負(fù)責(zé)儀器設(shè)備的維護(hù)與運(yùn)行，并在學(xué)期始、末對(duì)儀器進(jìn)行全面檢修。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)配有儀器設(shè)備使用記錄本，由上課教員填寫(xiě)，做到儀器設(shè)備的動(dòng)態(tài)跟蹤和管理。為了解儀器的使用情況和頻度，學(xué)員上課和來(lái)賓參觀都做了必要的記錄。參觀學(xué)員可以進(jìn)行事先預(yù)約，值班教員負(fù)責(zé)安排教室使用次序，學(xué)員集中后即可在教員的帶領(lǐng)下進(jìn)行參觀。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境衛(wèi)生由教員和參觀學(xué)員共同負(fù)責(zé)。這種良好的管理模式和體系，確保了實(shí)驗(yàn)室的良好運(yùn)行和教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提高。

總之，在士官任職教育改革如火如荼進(jìn)行中的今天，物理演示實(shí)驗(yàn)教室將在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中確實(shí)起到很大的作用。但仍需認(rèn)識(shí)到，我院演示實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與國(guó)內(nèi)高校其它類(lèi)似實(shí)驗(yàn)室相比，校內(nèi)的物理演示實(shí)驗(yàn)室規(guī)模不大，實(shí)驗(yàn)儀器以購(gòu)買(mǎi)為主，自制教具少。因此演示實(shí)驗(yàn)的建設(shè)還是一個(gè)持續(xù)而浩大的工程。在現(xiàn)有的條件下，更要做到對(duì)演示實(shí)驗(yàn)室的綜合應(yīng)用，使實(shí)驗(yàn)設(shè)備發(fā)揮應(yīng)有的作用，讓更多的人受益，以達(dá)到物理演示實(shí)驗(yàn)的可持續(xù)發(fā)展。

作者簡(jiǎn)介

謝波（1985-），男，漢族，山東臨沂，2007年畢業(yè)于山東理工大學(xué)，本科學(xué)歷，2012年被聘為講師。