物理演示實驗六大教學原則*

李明雪

(中國礦業大學物理學院 江蘇 徐州 221116)

李松嶺

(江蘇師范大學教師教育學院物理與電子工程學院 江蘇 徐州 221116)

物理演示實驗六大教學原則*

李明雪

(中國礦業大學物理學院 江蘇 徐州 221116)

李松嶺

(江蘇師范大學教師教育學院物理與電子工程學院 江蘇 徐州 221116)

根據物理演示實驗教學的特點和要求，創建物理演示實驗六大教學原則：科學性物理演示實驗教學原則、成功性物理演示實驗教學原則、直觀性物理演示實驗教學原則、配合性物理演示實驗教學原則、示范性物理演示實驗教學原則、安全性物理演示實驗教學原則．

物理演示實驗 教學原則 科學性 成功性 直觀性 示范性

物理教學原則是根據物理教學目的，遵循物理教育規律而制定的指導物理教學工作的原理和準則．物理學的學科特點是以實驗為基礎的科學，因此，物理實驗教學是物理教學的重要組成部分，特別是物理演示實驗在物理教學中更是占有極其重要的位置[1]．一般來講，物理教學原則中應包含物理實驗教學原則的成份，但事實上，由于教學原則的簡約性，在物理教學原則中很難充分表達出物理演示實驗教學原則．因此，創建物理演示實驗教學原則具有重要性和必要性．

物理演示實驗教學原則是根據物理教學目的、物理實驗教學特點和要求，遵循物理教育規律和物理演示實驗教學規律而制定的科學指導物理演示實驗教學的原理和準則．根據物理教學及物理演示實驗教學的特點和要求，創建物理演示實驗教學六大教學原則：科學性物理演示實驗教學原則、成功性物理演示實驗教學原則、直觀性物理演示實驗教學原則、配合性物理演示實驗教學原則、示范性物理演示實驗教學原則、安全性物理演示實驗教學原則[2]．

1 科學性物理演示實驗教學原則

科學性物理演示實驗教學原則是要確保物理演示實驗教學的科學性．物理演示實驗教學的科學性主要包含物理演示實驗原理科學、物理演示實驗操作科學、物理演示實驗解釋科學3個方面．

1.1物理演示實驗原理科學

物理演示實驗都是依據一定的物理實驗原理設計的，物理實驗原理科學是物理演示實驗成功的關鍵.所以，物理演示實驗首先要實驗原理科學．在物理演示實驗教學中有很多由于實驗原理不科學而導致物理演示實驗不成功的案例．

物理演示實驗的實驗原理不科學案例與分析：用“在盛水容器側壁不同深度扎孔，觀察深度越深的孔水噴出的水平距離越遠”來演示液體內部壓強隨液體深度增加而增大，依據的實驗原理是水噴出的水平距離越遠說明水在噴出口的速度越大，水在噴出口的速度越大說明液體壓強越大．其實不然，因為水噴出的水平距離由兩個條件決定：一是水噴出口的速度；二是水噴射的時間．隨便在容器側壁不同深度扎孔，不一定孔越低水噴出的水平距離越遠，這個物理演示實驗的實驗原理是不科學的，如圖1所示．

圖1 實驗原理不科學

改進實驗如下：只有在水噴射的時間一定的條件下，才有水噴出的水平距離越遠，說明水在噴出口的速度越大，從而說明液體壓強越大的結論．控制每個孔距其相應的接水板的豎直距離相同，使不同深度的孔噴出水的噴射時間相同，這樣確保實驗原理科學，實驗演示成功，如圖2所示．

圖2 實驗原理科學

1.2物理演示實驗操作科學

因為物理演示實驗具有嚴謹的科學性和示范教育性，所以，物理教師要認真學習物理演示實驗的操作規范，認真訓練物理演示實驗的規范操作，在每一個物理演示實驗中都嚴格按照物理演示實驗的操作規范操作，確保物理演示實驗操作的科學性．在物理演示實驗教學中有很多物理演示實驗操作不科學的案例．

物理演示實驗操作不科學的案例與分析：用“在盛水容器中滴入墨水”來演示分子擴散的物理演示實驗，在具體實驗操作中有的教師為了提高實驗效果對容器底部進行加熱，這是不科學的．因為分子擴散是不同物質由于分子運動而造成的相互滲透的物理現象，而加熱則對流的作用是主要的了，這就改變了實驗的本質，這樣操作是不科學的．

1.3物理演示實驗解釋科學

物理演示實驗除了實驗原理科學、實驗操作科學以外，還要實驗解釋科學．在物理演示實驗教學中有很多物理演示實驗解釋不科學的案例．

物理演示實驗解釋不科學的案例與分析：取兩張紙質相同、大小相同、形狀相同的紙，把其中一張捏成小紙團，另一張紙展開，然后將這兩張紙在同一高度同時釋放，觀察到捏成小紙團的紙比展開的紙下落得快．有的教師解釋這是因為捏成小紙團的紙受空氣的浮力小，展開的紙受空氣的浮力大，所以，捏成小紙團的紙比展開的紙下落得快．這種解釋是錯誤的，是不科學的．正確的解釋是因為捏成小紙團的紙在下落過程中受空氣的阻力小，展開的紙在下落過程中受空氣的阻力大，所以，捏成小紙團的紙比展開的紙下落得快．

2 成功性物理演示實驗教學原則

成功性物理演示實驗教學原則是在物理教學中對每一個物理演示實驗，特別是重點物理演示實驗和難點物理演示實驗都要從實驗設計、實驗原理、實驗方法、實驗器材、實驗環境、實驗操作、實驗試做、實驗解釋等各個方面都做好充分準備，確保物理演示實驗演示成功．

物理演示實驗演示不成功的案例與分析：光電效應演示實驗是一個難點實驗，有很多物理教師做光電效應演示實驗不成功，所以，在光電效應教學中就不做光電效應演示實驗，而是在黑板上或課件上模擬光電效應演示實驗，極大地降低了教學效度．這個物理演示實驗不易演示成功的主要原因是鋅板受紫外光照射后有一部分電子逸出形成“電子云”，這樣鋅板與“電子云”間就形成了一個電場，這個電場會對逸出去的電子產生吸引作用，阻礙電子的繼續逸出，達到了電子逸出動態平衡，鋅板帶正電的電荷量不會再增加，其電勢達不到教學實驗室中的驗電器能夠較為明顯地檢測到的電勢差，以至于驗電器指針不張開，導致實驗演示不成功．

對光電效應演示實驗進行成功改進如下：用一根帶正電的有機玻璃棒在鋅板逸出負電荷的附近附加電場吸引逸出的負電荷，不斷有電子從鋅板逸出，使鋅板上的電勢持續升高，可觀察到與鋅板連接的驗電器的指針有較大的張角，可確保光電效應演示實驗演示成功，如圖3所示[3]．

圖3 光電效應實驗的成功改進

3 直觀性物理演示實驗教學原則

直觀性物理演示實驗教學原則是要確保物理演示實驗的直觀性和可視性．物理演示實驗的直觀性包含物理演示實驗的過程和現象要清晰明顯、物理演示實驗要有足夠的可見度、物理演示實驗要有明顯的對比度、物理演示實驗要排除非本質因素的干擾等多個方面．

物理演示實驗直觀性不強的案例與分析：在用萬用表測定和判斷三極管極性的物理演示實驗中，由于實際的三極管尺寸都很小，學生很難看清楚導致這個物理演示實驗直觀性不強．可對用萬用表測定和判斷三極管極性的物理演示實驗進行改進：用一大塊泡沫海棉刻成一個三極管的形狀，并在外面涂上與真實三極管一樣的顏色和型號，把一個真實三極管的3個極分別用導線接長，最后把接長了極線的真實三極管放到刻成三極管形狀的泡沫海棉內部，3根極線漏出，就做成了一個外形特大的三極管．用這個改造后的外形特大的三極管做演示實驗，極大地提高了這個物理演示實驗的直觀性和可視性．

4 配合性物理演示實驗教學原則

配合性物理演示實驗教學原則是物理演示實驗要講解、提問、操作、觀察、啟發、記錄、分析引思、歸納、綜合、總結、解釋、應用等密切配合，確保物理演示實驗教學的整體優化和效果最佳．

(1)物理演示實驗演示前的講解、提問、引思等密切配合.物理教師在物理演示實驗演示前要對實驗目的、實驗器材、實驗步驟、實驗方法等進行適當講解、提問、引思等．

(2)物理演示實驗演示中的講解、提問、操作、觀察、記錄、啟發、分析等密切配合.物理教師在物理演示實驗演示中要對實驗操作、實驗觀察、實驗現象、實驗過程、實驗記錄等進行適當的講解、提問、操作、觀察、記錄、啟發、分析等．

(3)物理演示實驗演示后的講解、提問、歸納、綜合、總結、解釋、運用、啟示等密切配合.物理教師在物理演示實驗演示后要對實驗現象、實驗過程、實驗啟示等進行適當的講解、提問、歸納、綜合、總結、解釋、運用、啟示等．

5 示范性物理演示實驗教學原則

示范性物理演示實驗教學原則是物理演示實驗要操作規范，實事求是，具有廣泛的指導性和優良的示范性和教育性．物理演示實驗教學是師生共同參與的教學活動，教師在物理演示實驗教學中的一言一行，一舉一動，具體的講解、思考、操作、觀察、記錄、分析和解釋等都會對學生產生正面的或負面的影響，學生都會自覺或不自覺地模仿和學習教師實驗中的言行．因此，物理演示實驗的每一個實驗步驟、每一個實驗過程、每一個實驗環節，特別是每一步實驗操作都要正確、科學、規范，具有良好的示范和教育作用[4]．

例如，要用鑷子取放砝碼，做電學實驗時要先接好電路檢查無誤后再接通電源，儀表在使用前要先調零，在做光學實驗時不要觸碰光學儀器的光學面，不能用溫度計代替攪拌器，不湊實驗數據等．

6 安全性物理演示實驗教學原則

安全性物理演示實驗教學原則是物理演示實驗要確保安全，萬無一失．物理演示實驗的安全性主要包含實驗中學生安全，實驗中教師安全，實驗中實驗儀器安全3個方面．

(1)防割傷.在實驗前檢查并確保玻璃器皿無破損，檢查并確保所有儀器無鋒利處(若實驗中儀器有鋒利處，要做好防范教育和防范措施)等．

(2)防燒傷.檢查并確保酒精燈芯上的瓷管完全封閉，加熱的器材不要搬動，不要讓強光(弧光燈、紫外燈、大功率燈等強光源)照射眼睛，高溫氣體不要對著人等．

(3)防觸電.檢查并確保所有器材絕緣好不漏電，做電學實驗要保持手干燥，要確保電器不超載運行，要確保電路不能短路等．

(4)防爆炸.用酒精噴燈時要檢查并確保蒸汽口暢通，做熱學實驗時不能用汽油代替酒精，做高壓實驗時要確保用耐高壓容器等．

(5)防中毒.不用茶具和餐具盛化學藥品，不用嘗一嘗味道的辦法判斷不明化學物質，不要給水銀加熱，不要灑落水銀，有強刺激氣味時要及時通風等．

(6)防撞擊.防止實驗中的彈丸等高速物體傷到人，離心機械要加防護網或控制一定的轉速，鐵架臺要放穩，防重物墜落撞擊等．

1 朱紅蓮．用演示實驗點亮學生好奇的眼睛——讀《物理演示實驗教程(第2版)》．物理與工程，2016(5)

2 路峻嶺．物理演示實驗教程(第2版)．北京：清華大學出版社，2015

3 李松嶺，李明雪．光電效應演示實驗的難點分析與成功改進．物理教師，2015(4)

4 祁國良，曲勝艷，譚曉春，等．物理演示實驗改進之管見． 物理實驗，2015(7)：19～22

SixTeachingPrinciplesofPhysicsDemonstrationExperiment

Li Mingxue

(Department of Physics,China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu 221116)

Li Songling

(Department of teacher education，Department of Physics& Electronic Engineering，Jiangsu Normal University，Xuzhou,Jiangsu 221116)

According to the characteristics and requirements of physics demonstration experiment teaching,six teaching principles of physics demonstration experiment are established:principle of scientificalness physics demonstration experiment,principle of success physics demonstration experiment,principle of intuitiveness physics demonstration experiment,principle of compliance physics demonstration experiment,principle of exemplariness physics demonstration experiment,and principle of security physics demonstration experiment.

physics demonstration experiment;teaching principles;scientificalness;success;intuitiveness;demonstration

*國家自然科學基金，編號：51502339；中國礦業大學教改課題，編號：2016QN29

李明雪(1985- )，女，博士，講師，主要從事大學物理教學及研究．

2017-03-31)