[摘要]物理演示實驗既要注重讓學生獲取知識，又要注意培養(yǎng)學生的能力。本文從重視演示實驗教學，加強能力培養(yǎng)；在演示實驗中增加學生的參與；變驗證性實驗為探索性實驗，培養(yǎng)學生自主探究能力；合理運用多媒體，優(yōu)化演示實驗教學等方面闡述了改進物理演示實驗，切實培養(yǎng)學生實驗能力的問題。

[關鍵詞]物理教學 演示實驗 改進措施 實驗能力

高中物理課程各個模塊中都安排了一些典型的科學探究或物理實驗。為了培養(yǎng)學生的實驗技能、觀察能力、思維能力和科學的思維方法，提高他們發(fā)現問題、分析問題和解決問題的能力，進一步提高學生學習物理的興趣和愛好，調動學習積極性，發(fā)揮非智力因素的能動作用，我們應該進一步改善實驗條件，改革演示實驗教學，培養(yǎng)學生的實驗能力。

一、重視演示實驗教學，加強能力培養(yǎng)

很多學生感到物理“難學”，原因之一就是物理教學中缺乏實驗。教師必須研究教材中哪些地方學生感到抽象、容易混淆、接受困難，并結合教學實際，研究解決的方法，努力開發(fā)一些直觀的演示，同時，在教學中引進近代物理學的某些思想方法和現代科學的新成就。例如，用激光演示光的干涉和衍射。用發(fā)光二極管演示電磁感應中機械能與電能的相互轉化等。在實驗教學中，可在規(guī)定的實驗中，適當增加相關演示項目，使教學內容更加豐富，使學生的眼界更加開闊。例如，“分子間作用力”的演示，可在兩只乒乓球間夾上一段彈簧，球的外側套上橡皮筋，平衡時，引力等于斥力；增大球距時，引力大于斥力；縮小球距時，引力小于斥力。這樣，不僅培養(yǎng)學生對物理的學習興趣，更多地拓寬學生視野，豐富他們的想象，而且能有效地提高了學生的觀察能力、分析問題和解決問題的能力。

二、在演示實驗中增加學生的參與

演示實驗是教師利用課堂時間為學生演示，在操作的同時又引導學生對實驗進行觀察、思考和分析的一種物理實驗教學方式。傳統(tǒng)的課堂教學，演示實驗通常教師演示，學生看，但是很多實驗學生根本看不清，特別是坐在后邊的學生。這就不同程度地阻礙了學生智能和潛能的發(fā)展，直接影響學生實驗素養(yǎng)的提高。因此，在演示實驗中，應積極引導學生觀察、猜想、分析、歸納和總結，甚至在實驗操作上讓學生積極參與，讓學生充分了解實驗的內容，多次重復，加深印象，鞏固記憶。例如，教學“楞次定律”，我變原來的課堂演示實驗為邊做邊講實驗，每兩位學生發(fā)一套實驗器材(干電池、電流表、原線圈、條形磁鐵、導線)，實驗中，讓學生首先觀察電流方向與電流表指針偏轉方向的關系，再觀察原線圈的電流方向與磁鐵運動方向的關系。把直觀的材料作為培養(yǎng)學生知覺、觀察力的材料，引導學生仔細、準確地進行觀察；然后，引導學生討論、研究、對比、總結出感生電流所引起的磁場方向與磁鐵運動方向的關系；最后，訓練學生用科學的語言描述，并解釋所觀察到的現象，從而順理成章地寫出楞次定律?？梢姡菔緦嶒炘诮處熤笇伦寣W生參與，不僅有顯示學生實驗技能的機會，又能得到科學方法的訓練及能力的培養(yǎng)，加深理解和掌握物理概念和規(guī)律。同時，可領略物理學的思想，培養(yǎng)科學態(tài)度和科學方法。

三、變驗證性實驗為探索性實驗，培養(yǎng)學生自主探究能力

物理課堂演示實驗可分為驗證性實驗和探索性實驗，而大部分是驗證性實驗。驗證性實驗是對知識的正確與否加以驗證，鞏固和加深對基本規(guī)律和基本原理的認識。但是，對學生在學習物理的科學方法和科學態(tài)度方面不能得到鍛煉，也不利于培養(yǎng)學生主動探索物理規(guī)律的能力。而探索性實驗對培養(yǎng)學生思維能力、創(chuàng)造能力、自學能力、觀察實驗能力及解決實際問題的能力有獨到的作用。正如愛因斯坦所說：“對真理的探索比占有更加寶貴?！币虼?，在教學中，教師可把一些驗證性的實驗變?yōu)樘剿餍缘膶嶒?。在實驗教學中，要盡量再現實驗的設計過程，多讓學生想想：“為什么要這樣做?”“換種方法行不行?”以此滲透物理思想，啟迪學生思路。譬如，在以往的高中物理教材中，關于牛頓第二定律的實驗教學，是通過教師的引導和演示實驗，得出加速度與物體受到的外力成正比、與物體的質量成反比的結論，再讓學生通過實驗驗證牛頓第二定律，盡管這種方式可以讓學生比較順利地接受知識，卻失去了一次進行自主探究的契機。因此，可以把這個實驗改成在教師指導下讓學生自主探究的實驗，具體操作過程如下：

首先，由筆者提出研究課題：通過前面的學習，我們知道了力是產生加速度的原因，那么，物體的加速度除了與力有關外，還與哪些因素有關?它們的定量關系如何?

然后，筆者帶領學生一起做一些小實驗，讓學生觀察現象并提出問題和猜想。

用大小不同的力分別推同一本書，使書運動起來，觀察它的運動情況。學生將會發(fā)現：推力越大，書的速度增加得越快。如果用大小相同的力分別推質量不同的兩本書，學生發(fā)現，書的質量越大，這本書的速度增加得越慢。

可見，物體的加速度與物體受力有關，物體受到的外力越大，加速度就越大；物體的加速度還與物體的質量有關，在力相同的情況下，物體的質量越大，加速度就越小。

在這種情況下，讓學生進行分組討論，然后，由代表闡述他們的猜想。于是有學生提出：“加速度與物體受到的外力成正比，與物體的質量成反比”。

還有學生根據“紙片與紙團在空氣中下落快慢不同”，提出“加速度與物體的形狀有關”；也有學生根據“桌面越粗糙，書本加速越困難”，提出“加速度與桌面的粗糙程度有關”。

對于學生的猜想，我不急于評論，而是讓學生分組自行設計實驗方案，研究加速度與物體受力的定量關系。有一組學生首先提出了如下的一種實驗方案：

如圖所示，在光滑的水平木板上放置一輛小車。小車的前端系上細繩，繩的另一端跨過定滑輪掛一個鉤碼。釋放小車后，小車在繩子拉力作用下做勻加速直線運動。

如果在繩子的另一端掛兩個鉤碼，加大繩子對小車的拉力，釋放小車后，小車在繩子拉力作用下將做加速度更大的勻加速直線運動。

由于小車受到的拉力大小等于鉤碼的重力大小，只要用彈簧秤測出鉤碼受到的重力，就知道了小車受到的拉力；再用刻度尺和秒表分別測出小車做勻加速運動的位移和時間，根據位移公式：S=at22可求出加速度。由此便可以討論：加速度和物體受力的定量關系。筆者鼓勵學生按照自己的想法自行實驗。

學生到儀器室領取了器材后，開始進行探究。在實驗過程中發(fā)現，由于小車運動太快，運動時間很短，很難用秒表測準運動時間，這成為一個難點。在這種情況下，我給予適當的啟發(fā)，于是，有學生想到了用打點計時器研究勻變速直線運動的實驗，利用打點計時器打出的紙帶可以求出小車的加速度。

筆者肯定了學生的想法，并及時提出了兩個值得注意的問題：其一，當小車加速運動時，鉤碼受到的重力大小并不等于小車受到的拉力大小，只有當鉤碼的質量遠遠小于小車的質量時，小車受到的拉力大小才近似等于鉤碼受到的重力大小，其中的道理在學過牛頓第二定律之后就可以弄清楚了；其二，當鉤碼的質量遠遠小于小車的質量時，小車與木板之間的摩擦阻力就不能忽略了。這兩個問題又怎么解決呢?

在筆者的啟發(fā)下，學生想到了解決問題的辦法：

其一，用裝細砂的小桶取代鉤碼，就可以滿足砂和砂桶的質量遠遠小于小車的質量，小車受到的拉力大小就近似等于砂和砂桶受到的重力大小；其二，將平板上無滑輪的一端墊高一點，使小車在不掛砂桶時，恰好能在斜面上勻速下滑。這時，小車重力沿斜面的分力與摩擦力恰好抵消。這樣，小車受到的合外力大小就等于砂和砂桶的重力大小。只要保持小車的質量不變，通過改變砂和砂桶的質量就可以改變細繩對小車的拉力，每次實驗時測出砂和砂桶的質量以及小車的加速度，就能確定加速度和物體受力之間存在的定量關系。

在這個過程中，涉及到一個重要的物理實驗方法——控制變量法。物理實驗教學過程中，應貫穿基本實驗方法的教育，這是運用物理知識、提高實驗技能并促使知識與技能融匯轉化成實驗能力的關鍵。學生掌握了一定的物理實驗方法后，對其自主進行科學探究活動大有裨益。

這樣，讓學生用實驗探索和理論探研兩種方法進行自我推證。在推證過程中學生就自然而然地對核定的研究對象、成立條件、使用范圍、注意事項搞得一清二楚。學生由學知識變?yōu)橹鲃犹剿髯匀灰?guī)律，既把知識學得扎實牢固，又受到科學方法的熏陶。

四、合理運用多媒體，優(yōu)化演示實驗教學

應用多媒體輔助教學可以展示課堂實驗無法演示的宏觀的、微觀的、極快的、極慢的物理過程，從而突破時間和空間的束縛，進行逼真的模擬，靈活地放大或縮小物理場景，將物理過程生動形象地展現于學生眼前，使學生認識加強，理解透徹。例如，對于“LC電磁振蕩電路”的振蕩過程分析，我應用電子計算機的動功能，展現了隨著電容充放電的進行，LC回路中的電場能和磁場能之間的周期性變化，振蕩電路的大小和方向變化的全過程，安全逼真。這既激發(fā)了學習興趣，又使學生的思想高度集中，思維高度活躍，求知欲高度旺盛。對于可見度小、不易觀察，且只能水平演示、觀察的內容。例如，水波的干涉、衍射現象，可以用發(fā)波水槽借助投影儀演示，既起放大作用，又使其有動感，讓學生看到清晰的干涉條紋，對學生形成正確概念有極大的幫助。但是，還有部分同學對波的疊加原理難以理解，又缺乏想象力。為此，筆者又用計算機模擬制作了一條直線上兩傳播方向相反的兩列波的疊加，十分形象直觀地表現波的疊加，學生就容易理解。利用多媒體進行物理實驗教學，不但為教和學增添了信息的傳輸和接收通道，而且為教學創(chuàng)設了良好的情境。師生置身于“情”、“景”中，以“物”思“理”，又以“理”認“物”，這對物理實驗教學有著積極的意義。

總之，物理課堂演示實驗要與學生的分組實驗有機地結合起來，努力培養(yǎng)學生的下面幾個方面的基本實驗要素：一是儀器使用的一般知識；二是測量誤差與數據處理的知識。其中，在圖線處理數據中，要特別區(qū)分已知規(guī)律與未知規(guī)律的不同方法；三是間接測量的基本知識，要從測量出發(fā)理解實驗裝置、原理、方法、條件保證、操作步驟以及數據的記錄與處理；四是驗證性實驗的驗證思想，特別是要懂得將理論結論與實驗結論比較的思想。還要加強學生對基本實驗方法的遷移和靈活運用能力的訓練，多角度、全方面地讓物理實驗教學提高到一個新的水平。

參考文獻：

[1]孟昭輝.物理教學論與中學物理課程改革[M].東北師范大學出版社，2003．

[2]韓懷君．高中物理實驗大全[M]．山西教育出版社，2004．

(作者單位：浙江臺州市仙居中學）