朱國良(湖北師范學(xué)院 物理與電子科學(xué)學(xué)院，湖北 黃石 435002)

物理學(xué)是一門建立在實驗基礎(chǔ)上的一門學(xué)科，可以說其實質(zhì)就是一門實驗科學(xué)。物理實驗在中學(xué)物理教學(xué)中起著十分重要的作用。一是發(fā)現(xiàn)新事實，探索新規(guī)律。如：物理學(xué)中絕大部分定理或定律都是從物理實驗中發(fā)現(xiàn)的。二是檢驗理論。例如愛因斯坦的光電子假說的提出，直到等了很長時間，當(dāng)密立根以極其嚴密的實驗得以驗證。愛因斯坦的理論才得到承認。三是測定常量?；疚锢沓Ａ慷际峭ㄟ^物理實驗測得的，且在物理學(xué)的發(fā)展過程中占有極其重要的地位。四是推廣應(yīng)用，開拓新領(lǐng)域。例如電機和電氣工程的發(fā)展完全是在電磁理論建立以后，科技人員自覺任用理論獲得各種發(fā)明與發(fā)現(xiàn)的。中學(xué)物理實驗常有以下四種方式：演示實驗、邊學(xué)邊做實驗、分組實驗和課外實驗。在我國大部分地區(qū)，目前演示實驗仍然為其主要方式[1，2]。中學(xué)物理課堂演示實驗是課堂上由老師操作(少數(shù)簡單和安全的也可以請學(xué)生為助手或在老師的指導(dǎo)下學(xué)生進行操作)，并通過教師的啟發(fā)、引導(dǎo)和示范，幫助學(xué)生對實驗進行觀察和思考，以達到一定的實驗教學(xué)目的的實驗方式。而能否達到教學(xué)目的，不只是僅僅取決于演示實驗本身，還取決于教師的主導(dǎo)作用的充分發(fā)揮。主導(dǎo)作用能否充分發(fā)揮,不僅取決于教師自身素質(zhì)，更加重要的還取決于教師對演示實驗所采取的教學(xué)方法的運用和教學(xué)過程的設(shè)計。

1 中學(xué)物理課堂演示實驗教學(xué)設(shè)計的基本方法

中學(xué)物理課堂演示實驗?zāi)壳按嬖谥容^系統(tǒng)的實驗設(shè)計方法，它主要是由測量物理常量和顯示物理現(xiàn)象、過程和結(jié)果的實驗方法、實驗設(shè)計技巧、技能和技術(shù)方法等有機組成。中學(xué)物理實驗設(shè)計一般需要經(jīng)過課題或目標(biāo)的確定、方案形成與論證、總體設(shè)計、技術(shù)或技巧的設(shè)計、試做與試驗、鑒定與定型這樣六個階段，而物理課堂演示實驗教學(xué)活動具有多樣性、靈活性和復(fù)雜性，甚至有時實驗結(jié)果出現(xiàn)不可預(yù)見性。一般情況下是無法對影響實驗教學(xué)活動的各種因素及條件或環(huán)境變化情況作出全面的估計、判斷和分析，因而一般無法得到一套像其他領(lǐng)域如工程技術(shù)那樣比較確定的技術(shù)型相對穩(wěn)定或固定的設(shè)計方法，但物理課堂演示實驗其教學(xué)方法或教學(xué)設(shè)計仍有規(guī)可循。

一般來說，中學(xué)物理課堂演示實驗教學(xué)的設(shè)計方法或步驟：第一,必須選定實驗教學(xué)目標(biāo)，確定實驗課題；第二,必須選擇實驗內(nèi)容和設(shè)計總的實驗步驟；第三,必須選擇能夠?qū)嵤┑慕虒W(xué)手段和方法；第四,必須選擇適當(dāng)?shù)氖侄?、方式和方法來評價和檢查實驗?zāi)繕?biāo)的完成情況[3，4]。

1.1 中學(xué)物理課堂演示實驗教學(xué)模式

中學(xué)物理課堂演示實驗的教學(xué)模式不僅直接決定了教學(xué)過程，而且還決定了教學(xué)活動的基本程序。這里簡述一種在中學(xué)物理演示實驗教學(xué)中適用性較強比較常見的教學(xué)模式(如圖1所示)。

圖1 物理演示實驗教學(xué)模式流程圖

在做中學(xué)物理演示實驗之前首先由教師提出實驗課題，引入演示實驗相關(guān)內(nèi)容，再開始做演示實驗，產(chǎn)生物理過程、現(xiàn)象或結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生進行實時觀察，幫助和提醒學(xué)生收集有用的感性材料或?qū)嶒灁?shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生分析感知到的感性材料和實驗數(shù)據(jù)，從而得到實驗觀察結(jié)論，再對實驗觀察結(jié)論進行分析甚至對部分問題進行修正，最后得到實驗結(jié)論。在上述整個演示物理實驗教學(xué)過程中，教師演示和示范是主導(dǎo)，目的在于給學(xué)生以觀察的過程，關(guān)鍵在于學(xué)生對觀察到的感性材料進行思維加工，進而得出結(jié)論，而學(xué)生的觀察、思考需要教師不失時機、靈活多變的技巧性的引導(dǎo)[5，6]。

例如：“牛頓第二定律”的驗證

假設(shè)直接對學(xué)生介紹“牛頓第二定律”的結(jié)論，學(xué)生很可能一下子接受不了，從牛頓第二定律的數(shù)學(xué)公式F=Ma來看,學(xué)生就會直觀地得出錯誤結(jié)論：F與M成正比，與a成正比。同時會對牛頓第二定律——加速度與物體所受的的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比這一結(jié)論產(chǎn)生質(zhì)疑。

在這里我們就可以用以下實驗——“牛頓第二定律”的驗證來對各種條件和因素進行研究。

大致教學(xué)程序如圖2所示。

圖2 牛頓第二定律的驗證的演示實驗教學(xué)程序流程圖

1.2 中學(xué)物理課堂演示實驗教學(xué)設(shè)計的一般程序

中學(xué)物理演示實驗教學(xué)設(shè)計一般需要經(jīng)過篩選課題，實驗教學(xué)目的的制定，實驗方案的設(shè)計與挑選，局部和總體設(shè)計，方案評價等步驟或階段。(中學(xué)物理演示實驗教學(xué)設(shè)計的一般程序如圖3所示)

1.2.1 中學(xué)物理演示實驗的課題的選題 根據(jù)中學(xué)物理實驗教學(xué)大綱、教學(xué)目的、教學(xué)要求、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)?，F(xiàn)有的實驗條件來確定中學(xué)物理演示實驗的教學(xué)課題。

1.2.2 根據(jù)演示實驗課題制定教學(xué)目標(biāo) 一般來說，中學(xué)物理演示實驗教學(xué)目標(biāo)的制定主要根據(jù)在于：1)學(xué)生基礎(chǔ)知識的掌握和基本技能的訓(xùn)練(包括物理基本理論知識、實驗現(xiàn)象、實驗方法、基本儀器和常用實驗工具的使用等)；2)學(xué)生實驗?zāi)芰?判斷能力、思維能力、觀察能力和動手能力等)的培養(yǎng)；3)學(xué)生個性、素養(yǎng)(興趣、動機、習(xí)慣等)的形成。

1.2.3 中學(xué)物理演示實驗的設(shè)計與實驗方案的選擇 一般來說，同樣一個實驗內(nèi)容往往可以有多種不同的實驗方案。那么根據(jù)多年的實驗教學(xué)經(jīng)驗我認為選擇中學(xué)物理演示實驗教學(xué)方案的主要依 據(jù)有：1)中學(xué)物理演示實驗課題的實驗?zāi)康摹⒁蠛蛢?nèi)容；2)所在學(xué)校的現(xiàn)有實驗教學(xué)條件和設(shè)備情況 ；3)現(xiàn)有的學(xué)生現(xiàn)狀(知識水平現(xiàn)狀、思維能力現(xiàn)狀、心理特征現(xiàn)狀等)。

圖3 課堂演示實驗教學(xué)設(shè)計流程圖

1.2.4 中學(xué)物理演示實驗的總體構(gòu)思 由中學(xué)物理實驗教學(xué)目標(biāo)和所選的實驗教學(xué)方案，選擇或設(shè)計適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)形式和方法，選擇或建立實驗教學(xué)模式(這里指結(jié)構(gòu)模式)，隨后對整個實驗教學(xué)過程進行總體架構(gòu)，最終決定主要的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)和基本的實驗教學(xué)程序和過程。

1.2.5 中學(xué)物理演示實驗如何確定子課題 我們要根據(jù)所選定的中學(xué)物理演示實驗的教學(xué)結(jié)構(gòu)總體模式，一一逐條地分析實驗要點和步驟，認真地分析學(xué)生學(xué)習(xí)的重點和難點，仔細地分析和判斷學(xué)生在觀察和思考演示實驗過程中隨時可能產(chǎn)生的問題和困難，在這一基礎(chǔ)上來最后確定教學(xué)過程中需要重點突破和解決的若干子課題。

1.2.6 中學(xué)物理演示實驗如何確定演示實驗的局部設(shè)計 我們要對確定的各子課題逐個分別地進行梳理和分析，初步確定在準備、實驗、觀察、思考和得出實驗結(jié)論等各個環(huán)節(jié)的相應(yīng)策略，確定所要采用的教學(xué)方法和手段，最后大致初步地確定具體的實驗實施方案。

1.2.7 中學(xué)物理演示實驗如何確定總體設(shè)計方案 我們要根據(jù)中學(xué)物理演示實驗的總體架構(gòu)，將各個子課題設(shè)計方案匯總、整理、加工成為一個相對較為完整的系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。

1.2.8 中學(xué)物理演示實驗如何進行總體評價 一個基本的中學(xué)物理演示實驗教學(xué)程序的設(shè)計是否符合要求就需要對其進行評估或評價，看它能否達到實驗教學(xué)目的和實現(xiàn)其實驗教學(xué)目標(biāo)，假如沒有達到實驗教學(xué)目的和實現(xiàn)實驗教學(xué)目標(biāo)，我們則需要重新設(shè)計或選擇另外的實驗教學(xué)方案。

2 在中學(xué)物理演示實驗教學(xué)過程中，必須遵循“一切從學(xué)校實際出發(fā)， 一切從學(xué)生實際出發(fā)”的原則

中學(xué)物理演示實驗的最終目的是通過老師或個別學(xué)生演示實驗，讓學(xué)生在老師或個別學(xué)生演示實驗的過程中學(xué)會觀察和思考，加強學(xué)生對物理概念和規(guī)律的理解，認識物理過程，努力的慢慢的逐漸地學(xué)會科學(xué)實驗方法。另外，中學(xué)物理演示實驗的成功順利進行，總是需要具備滿足一定的實驗條件和實驗環(huán)境的，而現(xiàn)實中我們的任何一所中學(xué)實驗條件和環(huán)境總是有限的。因此，我們在日常進行實驗教學(xué)過程中，首先要遵循“一切從學(xué)校實際出發(fā)”的原則。其次我們在具體的進行實驗教學(xué)環(huán)節(jié)過程中，不論采用怎樣的教學(xué)方式和方法，都必須遵循“一切從學(xué)生實際出發(fā)”的原則，實事求是，因地制宜，因材施教。在研究實驗教學(xué)規(guī)律時，切不可自己給自己固定條條框框，機械地、教條地、生搬硬套地套用一種模式。[7]

2.1 在演示實驗的過程中我們要配合實驗理論知識講解，一步一步地層層深入地進行教學(xué)

我們進行實驗演示時，實驗教師必須依據(jù)實驗教學(xué)內(nèi)容的需要和學(xué)生心理狀況和知識層次結(jié)構(gòu)，給演示過程配以適當(dāng)?shù)膯l(fā)、誘導(dǎo)或引導(dǎo)，在學(xué)生能接受的條件下一步一步地層層深入，引導(dǎo)學(xué)生對演示實驗現(xiàn)象進行觀察和分析，認識現(xiàn)象的本質(zhì)屬性和現(xiàn)象之間的因果關(guān)系，從而邏輯嚴密地得出實驗結(jié)論。

2.2 在演示實驗的過程中我們要力求“形象生動，直觀簡明”地進行教學(xué)

我們在演示實驗教學(xué)過程中對于學(xué)生來說要力求形象生動直觀明了，如果做到這一點，我們不僅能吸引學(xué)生的注意和觀察，而且也便于學(xué)生循序漸進地自覺思維或思考。從而讓學(xué)生的注意力和思維過程能跟上老師的教學(xué)節(jié)拍，使教與學(xué)產(chǎn)生聯(lián)動效應(yīng)，這樣可以使我們的演示教學(xué)達到意想不到的理想效果。

2.3 在演示實驗的過程中我們要善于利用“適當(dāng)設(shè)疑地激發(fā)興趣”這一理論教學(xué)技巧進行教學(xué)

我們進行演示實驗教學(xué)時，應(yīng)該利用中學(xué)生的強烈的好奇心和求知欲，適當(dāng)設(shè)疑地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，集中學(xué)生注意力，達到一個變被動為主動的目的，使學(xué)生有自行的強烈的探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生思維和求知的探求性。適當(dāng)?shù)脑O(shè)疑是比較有效的一種方法。我們在這里說的“疑”應(yīng)該是真正意義上稱得上是疑，不應(yīng)該是為了設(shè)疑而做的小學(xué)層次的簡單拼湊，更不應(yīng)該是教師一說出口學(xué)生就能回答出的小兒科式問題。演示實驗教學(xué)可以設(shè)疑的方面很多，如可以利用教材的重點和難點設(shè)疑，利用學(xué)生容易弄錯的問題設(shè)疑，利用學(xué)生以前的錯誤概念設(shè)疑，利用日?，F(xiàn)象錯誤常識設(shè)疑等等。而我們通過演示實驗來設(shè)疑的方法一般大概有如下幾種：1)出人意料意想不到的現(xiàn)象的分析；2)似是而非模棱兩可的問題的回答；3)莫衷一是貌似相同的問題;等等。

3 在中學(xué)物理演示實驗教學(xué)過程中，我們必須遵循“實驗內(nèi)容與 教學(xué)目的相適應(yīng)”的原則

我們在中學(xué)物理演示實驗教學(xué)過程中，經(jīng)常遇到這樣的情況：學(xué)校受經(jīng)費、條件等的制約，實驗條件非常有限，同樣的實驗裝置和器材，我們必須對不同年級的學(xué)生進行教學(xué)。我們認為：即使是同樣的實驗裝置、器材，在不同的教學(xué)階段或不同的教育對象，需要有不同的實驗教學(xué)層次與之適應(yīng)，實驗教學(xué)層次必須與不同的教學(xué)目的、教學(xué)要求、教學(xué)重、難點相適應(yīng)[8]。

4 結(jié)束語

總之，物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，加強實驗教學(xué)是提高物理教學(xué)質(zhì)量的根本途徑。物理實驗教學(xué)對學(xué)生形成物理概念，了解和掌握物理規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、動手能力和創(chuàng)新能力都有重要作用。一位優(yōu)秀的物理教師必須是一個善于運用“演示實驗”教學(xué)的高手。本論文主要針對演示實驗教學(xué)進行研究，經(jīng)過反復(fù)琢磨、修改，提出了一個重要的實驗教學(xué)參考設(shè)計流程，對中學(xué)物理演示實驗的教學(xué)方法進行了有益探討,希望能在中學(xué)物理教學(xué)中得以啟發(fā)或應(yīng)用。

參考文獻：

[1]許國梁. 中學(xué)物理教學(xué)法[M]. 第2版，北京：高等教育出版社，1993.

[2]陶 洪. 物理實驗論[M]. 廣西：廣西教育出版社，1996.

[3]王 爭. 實驗教學(xué)模式的探索[J]. 物理教學(xué)，2006，28(4)：21～23.

[4]魏日升，張憲魁. 中學(xué)物理教材教法與實驗[M]. 北京：北京師范大學(xué)出版社，1990.

[5]向立中. 中學(xué)物理實驗教學(xué)法(技能訓(xùn)練)[M]. 北京：北京師范大學(xué)出版社，1987.

[6]陳熙謀. 物理演示實驗[M]. 北京：高等教育出版社，1982.

[7]劉存?zhèn)b. 物理教學(xué)論[M]. 陜西：陜西人民教育出版社，1978.

[8]安 忠，劉炳升. 中學(xué)物理實驗教學(xué)研究[M]. 北京：高等教育出版社，1996.