付三玲

（河南科技大學(xué)，河南洛陽(yáng) 471003）

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討與實(shí)踐

付三玲

（河南科技大學(xué)，河南洛陽(yáng) 471003）

結(jié)合實(shí)例分析了物理演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)和學(xué)生能力培養(yǎng)中的作用，探討了大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)所面臨的實(shí)際問(wèn)題，并提出解決方案和改革思路。

大學(xué)物理；演示實(shí)驗(yàn)；科技創(chuàng)新

1 大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的重要性

1.1 有利于產(chǎn)生清晰的物理現(xiàn)象

演示實(shí)驗(yàn)?zāi)芑橄鬄榫唧w，化枯燥為生動(dòng)，使學(xué)生對(duì)比較抽象的物理概念、物理規(guī)律能夠獲得生動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)。像電磁學(xué)中的電場(chǎng)線和等勢(shì)面、電介質(zhì)的極化、通電線圈的磁現(xiàn)象等概念，可設(shè)計(jì)一些電磁演示實(shí)驗(yàn)來(lái)讓學(xué)生形象的觀察和理解；光學(xué)的楊氏雙縫干涉、等厚干涉和等傾干涉，我們也可以通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)讓學(xué)生更深刻的分析和理解各種干涉花樣的特點(diǎn)及干涉產(chǎn)生條件；力學(xué)中的角動(dòng)量守恒、駐波現(xiàn)象及陀螺旋進(jìn)實(shí)驗(yàn)等，不通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示，很難讓學(xué)生形成清晰的物理圖像［1－2］。

1.2 易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軇?chuàng)造出生動(dòng)的情景，能夠使枯燥抽象的科學(xué)實(shí)驗(yàn)充滿趣味性、奇異性、多變性，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。宋朝的沈括在《夢(mèng)溪筆談》中有這樣一段描述：“登州海中時(shí)有云氣，如宮室臺(tái)觀，城堞人物，車馬冠蓋，歷歷可睹?！?，這是最早的對(duì)海市蜃樓這種奇異自然現(xiàn)象的記載。學(xué)生通過(guò)電視電影的描述也對(duì)這種神奇的自然現(xiàn)象滿了探究的渴望。那讓學(xué)生親手把這種神秘的現(xiàn)象創(chuàng)造出來(lái)，那對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是多么令人激動(dòng)的事情。我們就可以以此引入把海市蜃樓的產(chǎn)生原理介紹給學(xué)生。海面的空氣看作是由折射率不同的許多空氣層組成，當(dāng)遠(yuǎn)處景物反射的光線進(jìn)入空氣時(shí)，由于空氣上下層的溫度、密度不同，折射率也不同，下層海面溫度較低，空氣密度較大，折射率也較大；上層氣溫較高，空氣密度較小，折射率也較小。入射角小于折射角，當(dāng)入射角大于臨界角時(shí)便會(huì)出現(xiàn)全反射而折射下來(lái)，地面的景物的影像就會(huì)在空中形成。在演示實(shí)驗(yàn)中可利用食鹽在水中逐漸溶解并使之存在密度層差的環(huán)境制造出神秘的海市蜃樓現(xiàn)象，把觀察與講解相結(jié)合，通過(guò)講解來(lái)指導(dǎo)觀察，引導(dǎo)思維，以觀察來(lái)推動(dòng)思維的發(fā)展，這樣就可以讓學(xué)生寓學(xué)于樂(lè)。

1.3 有利于理解物理概念和物理規(guī)律，提高對(duì)物理現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律的認(rèn)識(shí)

理解物理概念和物理規(guī)律是學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象和過(guò)程等感性材料進(jìn)行科學(xué)歸納的結(jié)果。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜抽象的物理概念和規(guī)律而言，學(xué)生再簡(jiǎn)單理解字面意義的同時(shí)，必須深刻理解它的物理含義，在理解的過(guò)程中，我們必須給學(xué)生提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、綜合、概括，找出所觀察到的現(xiàn)象的共性、本質(zhì)屬性，才能使學(xué)生正確地形成概念、把握規(guī)律。演示實(shí)驗(yàn)可以使得這一過(guò)程很簡(jiǎn)單很直接，而且很有說(shuō)服力。譬如干涉這個(gè)物理概念，因波的疊加而引起強(qiáng)度重新分布的現(xiàn)象叫做波的干涉，雖然光的干涉現(xiàn)象很明顯，但對(duì)于這個(gè)理解概念不是特別適用，由于光的波長(zhǎng)很小往往都在10-6～10-7數(shù)量級(jí)，對(duì)于光的疊加不易直接觀察，由于水波波長(zhǎng)我們可以控制，我們可以借助水波的干涉來(lái)理解這個(gè)干涉概念，用干涉水波盤借助投影儀演示，既起放大作用，又使其有動(dòng)感，使學(xué)生看到清晰的干涉條紋，對(duì)學(xué)生建立正確的物理概念有極大的幫助。而對(duì)于角動(dòng)量守恒定律，即剛體在做定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)合外力矩為零則角動(dòng)量的總值保持不變的原理，Iω＝常量。教師課堂教學(xué)過(guò)程中配合雜技演員來(lái)進(jìn)行講解，因?yàn)榻莿?dòng)量的大小和身體的各部分距轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離的平方成正比，所以四肢伸開或收縮可以相當(dāng)大地改變角動(dòng)量的值。然后，在演示實(shí)驗(yàn)室安排茹科夫斯基轉(zhuǎn)椅，讓學(xué)生自己親身體驗(yàn)，從而使學(xué)生深刻理解角動(dòng)量守恒這一物理規(guī)律。

2 大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)所面臨的實(shí)際問(wèn)題

2.1 側(cè)重于知識(shí)傳授，忽視科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

目前高校的大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容主要以傳授理論知識(shí)為主，在這種教學(xué)方法下學(xué)生學(xué)習(xí)顯得很被動(dòng)，積極性和學(xué)習(xí)熱情不高。再加上其中一部分物理教師的教學(xué)思路不開闊，科技創(chuàng)新能力不強(qiáng)，很大程度上影響了學(xué)生科技創(chuàng)新能力的發(fā)展，易造成學(xué)生思維閉塞。并且現(xiàn)有的高校評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要是理論學(xué)習(xí)成績(jī)，在一定程度上導(dǎo)致學(xué)生一味的追求理論成績(jī)，忽視其他能力比如動(dòng)手能力、實(shí)踐活動(dòng)能力，尤其是科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［3］。

2.2 硬件條件不到位或讓學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)較少

硬件條件是開展大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)的重要物質(zhì)保證，科研經(jīng)費(fèi)不足是阻礙科技創(chuàng)新的重大問(wèn)題，像學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中小發(fā)明、小制作，這些活動(dòng)必須通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)、研究才能達(dá)到最終的制作要求，這就要有經(jīng)費(fèi)的前期投入，這筆經(jīng)費(fèi)無(wú)法解決就會(huì)直接導(dǎo)致大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)的夭折。

3 在大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新能力

演示實(shí)驗(yàn)不僅能讓大學(xué)生理解知識(shí)，還能讓大學(xué)生提高興趣，啟發(fā)他們的創(chuàng)新思維。大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室可提供一個(gè)科技創(chuàng)新能力得以發(fā)揮的平臺(tái)，以提高大學(xué)生科技實(shí)踐能力，培養(yǎng)科技創(chuàng)新精神為指導(dǎo)思想，開展具有知識(shí)性、學(xué)術(shù)性、實(shí)踐性的課外科技學(xué)術(shù)活動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)大學(xué)生參與的積極性，讓他們有機(jī)會(huì)去探索、去實(shí)踐。本校專門設(shè)立了河南科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)開發(fā)基金和大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃（SRTP）項(xiàng)目，讓老師和學(xué)生在完成理論課程的同時(shí)，可以進(jìn)行一些演示和科學(xué)創(chuàng)新項(xiàng)目，如“激光通信演示儀”、“鈦酸鋇陶瓷變壓器的實(shí)驗(yàn)研究”和“電位差計(jì)的擴(kuò)展應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究”等都是我院完成的比較優(yōu)秀的項(xiàng)目，學(xué)生在帶隊(duì)老師的指導(dǎo)下，取得了一定的研究成果，同時(shí)也為學(xué)生的科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)［4－5］。

3.1 變驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為綜合或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

物理課堂演示實(shí)驗(yàn)可分為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，而其中大部分是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)比如光學(xué)元件伏安特性的測(cè)定、液體表面張力的測(cè)定和光電效應(yīng)和普朗克常數(shù)的測(cè)定等實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)是對(duì)知識(shí)的正確與否加以驗(yàn)證，鞏固和加深對(duì)基本規(guī)律和基本原理的認(rèn)識(shí)，但是學(xué)生并沒(méi)有在學(xué)習(xí)物理的科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度方面得到鍛煉，也不利于培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探索物理規(guī)律的能力。而綜合實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生思維能力、創(chuàng)造能力、自學(xué)能力、觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)芰敖鉀Q實(shí)際問(wèn)題的能力有獨(dú)到的作用。因此，在教學(xué)中可大膽的把一些驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)變?yōu)榫C合設(shè)計(jì)或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，如重力加速度的測(cè)定和碰撞打靶實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要盡量再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程，多讓學(xué)生多思考以此滲透物理思想，啟迪設(shè)計(jì)思路，讓學(xué)生由被動(dòng)的學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)探索，這樣對(duì)知識(shí)學(xué)得更扎實(shí)更牢固，同時(shí)使學(xué)生受到科學(xué)方法的熏陶。

3.2 大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室開放

開放演示實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行開放式演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以使學(xué)生親身體驗(yàn)和觀察那些因課內(nèi)時(shí)間不足而沒(méi)有做的演示實(shí)驗(yàn)，本校撥出專項(xiàng)基金來(lái)支持演示實(shí)驗(yàn)室的開放，對(duì)發(fā)展學(xué)生智力和創(chuàng)新思維能力有積極的作用。學(xué)生以班為單位組織學(xué)生參加演示實(shí)驗(yàn)的開放式教學(xué)，教師演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，與學(xué)生共同討論、分析，解釋現(xiàn)象與結(jié)果；學(xué)生也可靈活自主地選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo)下自己動(dòng)手獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這樣不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且也能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力；學(xué)生還可以自主利用觸摸屏、櫥窗等方式全面了解物理學(xué)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。

4 結(jié)束語(yǔ)

我校一直重視大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，如積極鼓勵(lì)高學(xué)歷和高職稱的教師到實(shí)驗(yàn)室去現(xiàn)有名校畢業(yè)博士3人，碩士2人其余均為本科，并建立激勵(lì)機(jī)制充分調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員工作地積極性，增強(qiáng)責(zé)任感，使他們?nèi)硇牡赝度氲酱髮W(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)研究和教學(xué)中。大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)多年建設(shè)取得了一定的業(yè)績(jī)，但作為省級(jí)示范教學(xué)中心，在大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍然面臨一些問(wèn)題，我們將不懈探索和實(shí)踐，為培養(yǎng)和提高學(xué)生科技創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng)做出應(yīng)有的努力。

［1］ 王玉蓮，郭明磊，張永鋒，等.大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索和實(shí)踐［J］.安徽科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，24（4）：47-50.

［2］ 韋華.物理演示實(shí)驗(yàn)在有效性課堂教學(xué)中的應(yīng)用［J］.新課程（教研），2010（7）：131-132.

［3］ 岳強(qiáng).物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革［J］.才智，2010，（23）：123.

［4］ 姜洪喜，任常愚，任敦亮，等.運(yùn)用多媒體技術(shù)優(yōu)化物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)［J］.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2011，24（1）：86-88.

［5］ 趙敏，吳天剛，倪忠強(qiáng)，等.結(jié)合數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)開展物理演示實(shí)驗(yàn)的研究型學(xué)習(xí)［J］.物理實(shí)驗(yàn)，2011，31（2）：25-27.

Discussion and Practice of University Physics Demonstration Experiments Teaching

FU San-ling

（Henan University of Science and Technology，Henan Luoyang 471003）

The role of physics demonstration experiments in physics teaching and students’ability to develop was analyzed with example in this paper，and discussed the practical problems faced of university physics demonstration experiments，and proposed solutions and reform ideas.

university physics；demonstration experiments；technology innovation

G642.0

A

1007-2934（2011）06-0104-03

2011-09-21