談初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法與步驟

高尚金

初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅能夠提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能夠培養(yǎng)學(xué)生觀(guān)察能力和探究能力，是學(xué)生獲得物理知識(shí)、理解物理規(guī)律、形成科學(xué)物理概念的重要途徑。物理實(shí)驗(yàn)具有直觀(guān)、生動(dòng)、形象、有趣的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望。因此，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理教學(xué)中起著至關(guān)重要的作用。

一、認(rèn)真做好分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)前的器材準(zhǔn)備工作

分組實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)備工作，大都是由實(shí)驗(yàn)員按照教材去準(zhǔn)備，學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)器材，來(lái)做實(shí)驗(yàn)。這給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了很大的局限性。

例如，在“觀(guān)察水的沸騰”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)員給學(xué)生準(zhǔn)備的盛水容器一般都是100毫升的燒杯，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不容易觀(guān)察到水沸騰時(shí)，水中產(chǎn)生大量的氣泡，上升、變大，到水面破裂開(kāi)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。原因是燒杯中水的深度不夠，氣泡上升變大的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不夠明顯。如果在燒杯中多加水，來(lái)增加水的深度，會(huì)因?yàn)闊纳疃扔邢蓿瑹o(wú)法使水的深度足夠深，水加多了，加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能會(huì)出現(xiàn)用時(shí)過(guò)久，水還沒(méi)有沸騰的尷尬現(xiàn)象。如果實(shí)驗(yàn)員在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，授課老師也能參與其中，給學(xué)生準(zhǔn)備一些大試管，用大試管來(lái)代替燒杯做實(shí)驗(yàn)，情況就會(huì)截然不同。相同質(zhì)量的水，試管中水的深度要比燒杯中的深，水沸騰時(shí)產(chǎn)生的氣泡上升、變大的現(xiàn)象會(huì)很明顯;相同深度的水，試管中水的質(zhì)量比燒杯中的要小得多，同溫度的水加熱到沸騰的時(shí)間會(huì)較短，就不會(huì)出現(xiàn)下課了水還沒(méi)有沸騰的尷尬局面。另外，在給試管中的水加熱時(shí)，如果在試管底再加上石棉網(wǎng)，就會(huì)使試管底只有一點(diǎn)受熱，水沸騰時(shí)只產(chǎn)生一組氣泡，會(huì)使學(xué)生觀(guān)察到的水沸騰時(shí)的現(xiàn)象更明顯。

在“研究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，若在實(shí)驗(yàn)前授課教師把實(shí)驗(yàn)蠟燭，換成由發(fā)光二極管組成的“F”字樣的發(fā)光體，實(shí)驗(yàn)中成在光屏上的像就會(huì)更清晰、更穩(wěn)定，測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差會(huì)更小。實(shí)驗(yàn)前如果給每組學(xué)生，都準(zhǔn)備兩個(gè)焦距不同的凸透鏡，而不是使用焦距一定的同樣的凸透鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，那么在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生不僅能夠得出：成實(shí)像時(shí)，焦距一定，物距變大，像距會(huì)變小，像也會(huì)變小;物距變小，像距會(huì)變大，像也會(huì)變大的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。通過(guò)探究得出：成實(shí)像時(shí)，物距一定，焦距變大，像距會(huì)變大，像也會(huì)變大;焦距變小，像距會(huì)變小，像也會(huì)變小的新發(fā)現(xiàn)，使探究實(shí)驗(yàn)更加完整。這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“意外”發(fā)現(xiàn)，不是隨便就能獲得的，是在授課教師對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的精心準(zhǔn)備基礎(chǔ)上獲得的。針對(duì)每一節(jié)分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)前的器材準(zhǔn)備工作，授課教師都要參與其中，精心準(zhǔn)備每一節(jié)課的實(shí)驗(yàn)器材，使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程更加豐富多彩。

二、注重觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的細(xì)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題的能力，使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)探究習(xí)慣

關(guān)于實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題，往往會(huì)被教師和學(xué)生忽視。恰恰是實(shí)驗(yàn)中的這些細(xì)節(jié)現(xiàn)象，才科學(xué)地反映了物理現(xiàn)象的客觀(guān)事實(shí)，也是學(xué)生探索發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的重要環(huán)節(jié)。

以“觀(guān)察水的沸騰”的實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，一些教師在指導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，只注意到水在沸騰之前，溫度會(huì)逐漸升高，沸騰后溫度會(huì)保持不變。而沒(méi)有注意到水在沸騰之前，水的升溫速度，會(huì)隨水的溫度升高而變得緩慢，溫度越高，升溫速度越慢。如果實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有注意到這一點(diǎn)，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的物理規(guī)律就會(huì)不全面。水在沸騰之前，水中產(chǎn)生的氣泡較少，上升過(guò)程中又會(huì)逐漸變小;水在沸騰后，水中產(chǎn)生的氣泡會(huì)很多，氣泡在上升過(guò)程中會(huì)逐漸變大。這些細(xì)節(jié)問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，由于課堂時(shí)間有限，往往會(huì)被教師忽略。若教師加以指導(dǎo)，讓學(xué)生仔細(xì)觀(guān)察，不僅能夠使學(xué)生的觀(guān)察能力得到提高，還會(huì)使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)探究習(xí)慣。

在“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生連接好電路后，閉合開(kāi)關(guān)，教師只要求學(xué)生能正確讀出電流表和電壓表的數(shù)值，計(jì)算出小燈泡的電功率。往往不會(huì)指導(dǎo)學(xué)生，注意觀(guān)察電流表指針偏轉(zhuǎn)的細(xì)節(jié)情況，也就是閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，電流表的指針先偏轉(zhuǎn)到一個(gè)較大的刻度值，然后再偏轉(zhuǎn)回來(lái)，指在某一固定刻度值上。這一細(xì)節(jié)現(xiàn)象，大多被忽視了。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如果讓學(xué)生注意觀(guān)察這一現(xiàn)象，然后提出問(wèn)題，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考討論。那么學(xué)生就會(huì)發(fā)現(xiàn)，剛閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，由于燈絲的溫度較低，此時(shí)電阻較小，電壓一定時(shí)，通過(guò)燈絲的電流就會(huì)較大，電流表的指針偏轉(zhuǎn)較大;當(dāng)小燈泡開(kāi)始發(fā)光后，燈絲的溫度迅速升高，燈絲電阻變大，電流變小，電流表的指針又偏轉(zhuǎn)回來(lái)，指在某一固定刻度值上。燈絲電阻的這種變化特點(diǎn)，就會(huì)在學(xué)生的腦海中刻下很深的烙印。注重觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中的細(xì)節(jié)，不僅能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)探究習(xí)慣，還能提高學(xué)生觀(guān)察物理現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的能力。

三、嚴(yán)把實(shí)驗(yàn)操作關(guān)，得出科學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究結(jié)論

分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)小組較多，一些實(shí)驗(yàn)小組的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)上，有時(shí)會(huì)被教師忽略。教師在實(shí)驗(yàn)前有必要先做一次演示實(shí)驗(yàn)，注意強(qiáng)調(diào)在實(shí)驗(yàn)操作上一些容易被學(xué)生忽視的問(wèn)題，避免他們?cè)谶M(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)的一些操作錯(cuò)誤。

例如，在“研究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，一些學(xué)生在測(cè)量像距時(shí)往往誤差較大，是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中，光屏上的像沒(méi)有清晰時(shí)，學(xué)生就測(cè)量了像距值。實(shí)驗(yàn)前教師一定要強(qiáng)調(diào)，在測(cè)量像距時(shí)，要在光屏上的像最清晰時(shí)才能測(cè)量。光屏上的像，什么時(shí)候最清晰呢？這是存在主觀(guān)因素的。要求教師在做演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，強(qiáng)調(diào)在看起來(lái)像很清晰的位置，要反復(fù)前后移動(dòng)光屏。當(dāng)在某一位置，無(wú)論是光屏向靠近透鏡方向移動(dòng)，還是向遠(yuǎn)離透鏡方向移動(dòng)，光屏上的像都會(huì)變模糊時(shí)，這一點(diǎn)的像才是最清晰的，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中才能測(cè)出較為準(zhǔn)確的像距值，得出科學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究結(jié)論。

在“研究電熱與電流的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，連接好電路，在其他電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生都知道要先將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到最大值后，才能閉合開(kāi)關(guān)，再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在本實(shí)驗(yàn)探究中，教師一定要強(qiáng)調(diào)，先將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到一個(gè)合適位置，才能閉合開(kāi)關(guān)。若先閉合開(kāi)關(guān)，再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片到一個(gè)合適位置，實(shí)驗(yàn)操作就是錯(cuò)誤的。原因就是閉合開(kāi)關(guān)后，電熱絲通電就會(huì)產(chǎn)生熱量，此時(shí)再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流為一設(shè)定值，電熱絲產(chǎn)生的熱量就會(huì)偏大，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，也就不會(huì)得出科學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究結(jié)論。在進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師要提前做好演示實(shí)驗(yàn)，來(lái)指導(dǎo)學(xué)生怎樣正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)驗(yàn)態(tài)度會(huì)起到積極的作用。

四、正確對(duì)待實(shí)驗(yàn)探究的成與敗

倘若學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究失敗，教師要善于引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因，培養(yǎng)學(xué)生鍥而不舍的科學(xué)探索精神。在學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度是必要的。即使這樣，也不能保證所有的實(shí)驗(yàn)都能成功。

例如，在“測(cè)量小木塊的密度”實(shí)驗(yàn)中，有的學(xué)生會(huì)測(cè)出木塊的密度值比水的密度大;在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中，有的學(xué)生會(huì)測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率大于100%;在“研究平面鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，有的學(xué)生會(huì)得出物距不等于像距的錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)結(jié)論。對(duì)于以上“可能”的錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)探究結(jié)論，教師要放平心態(tài)，不要急于否定學(xué)生錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)探究結(jié)論，要耐心引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因。

在“測(cè)量小木塊的密度”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生操作時(shí)沒(méi)有將小木塊表面涂蠟，或是小木塊在量筒中的水里浸沒(méi)的時(shí)間太久等，都會(huì)出現(xiàn)小木塊浸水太多，使測(cè)得的小木塊體積值偏小，密度值偏大的現(xiàn)象;在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中，彈簧測(cè)力計(jì)的讀值錯(cuò)誤，或繩子的段數(shù)計(jì)算錯(cuò)誤，都會(huì)出現(xiàn)滑輪組的機(jī)械效率大于100%的現(xiàn)象。在“研究平面鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生測(cè)量像距時(shí)，錯(cuò)把像到玻璃板后表面的距離作為像距，或?qū)嶒?yàn)中玻璃板太厚，確定的像點(diǎn)跟像的實(shí)際位置相差較大。這都會(huì)造成像距和物距不相等。教師一定要耐心幫助學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因，不要急于責(zé)怪，哪怕是課上時(shí)間不夠用，也要給學(xué)生創(chuàng)造課后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的條件，讓學(xué)生也能獲得實(shí)驗(yàn)成功的喜悅感。

初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅能使學(xué)生經(jīng)歷物理知識(shí)的形成過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的探索精神，也能提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，并能創(chuàng)造性解決問(wèn)題的能力，對(duì)學(xué)生的終身發(fā)展起到一定的、積極的作用。

■ 編輯/王? ? 波