■天津市實(shí)驗中學(xué) 謝 靜

物理是一門以實(shí)驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。實(shí)驗教學(xué)是物理課堂教學(xué)的重要基礎(chǔ)、內(nèi)容、方法和手段，也是學(xué)生能力培養(yǎng)的主要途徑。如何通過實(shí)驗激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，創(chuàng)設(shè)有效學(xué)習(xí)環(huán)境，提升課堂實(shí)效性，促進(jìn)學(xué)生對知識的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗?zāi)芰蛻?yīng)用知識的能力，正是物理教師們努力研究的方向。

一、改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗，優(yōu)化教學(xué)策略

在物理課堂教學(xué)中，傳統(tǒng)實(shí)驗通常具有代表性和典型性，是學(xué)生認(rèn)識物理規(guī)律的感性基礎(chǔ)，是學(xué)生加深理解物理概念的重要環(huán)節(jié)，也是提高學(xué)生興趣、啟發(fā)學(xué)生積極思維的重要手段。隨著時代的進(jìn)步，不少實(shí)驗由于自身的一些瑕疵在教學(xué)中慢慢被舍棄了。但是作為具有創(chuàng)新精神的教師，只需要對其稍加改進(jìn)，就能讓它們再次煥發(fā)出勃勃生機(jī)。

1.對傳統(tǒng)實(shí)驗方法、裝置的改進(jìn)

在一些傳統(tǒng)實(shí)驗中，存在著實(shí)驗方法過于單一、實(shí)驗裝置比較復(fù)雜等缺點(diǎn)，造成學(xué)生們對實(shí)驗沒有興趣，或者在操作時容易出現(xiàn)問題。教師可以根據(jù)實(shí)際情況，改進(jìn)實(shí)驗方法，調(diào)整實(shí)驗裝置，以達(dá)到引起學(xué)生興趣、提升實(shí)驗效果等教學(xué)目的。例如，在“測定電源電動勢和內(nèi)阻”這一實(shí)驗中，教師可以將教科書中設(shè)定的電源——干電池?fù)Q成水果電池或者飲料電池，讓學(xué)生自行攜帶各種水果和飲料來到課堂進(jìn)行實(shí)驗。又如，在“自感現(xiàn)象”實(shí)驗中，我們可以在電路中使用二極管，將其和小燈泡串聯(lián)，有利于判斷感應(yīng)電流的方向。這樣的小小改動，一來可以迅速提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，二來實(shí)驗效果更顯著，便于幫助學(xué)生理解知識，同時還可以促使學(xué)生形成初步的探究與創(chuàng)新精神。

2.對傳統(tǒng)實(shí)驗內(nèi)容的靈活補(bǔ)充

典型的傳統(tǒng)實(shí)驗可以讓學(xué)生觀察到很多經(jīng)典的物理現(xiàn)象，教師只需在此基礎(chǔ)上稍加拓展，就可以使學(xué)生進(jìn)一步了解實(shí)驗現(xiàn)象的本質(zhì)規(guī)律。例如，在進(jìn)行教科書中“運(yùn)動的合成與分解”一節(jié)的演示實(shí)驗時，教師就可以對紅蠟塊的運(yùn)動方式作一些補(bǔ)充，變“勻速”為“加速”或“減速”，變“上升”為“下降”，從而使學(xué)生對運(yùn)動的合成有更深入的認(rèn)識。

3.對實(shí)驗?zāi)Ｊ降目茖W(xué)選擇

隨著實(shí)驗設(shè)備的普及和科學(xué)技術(shù)水平的提高，教師可以將從前的演示實(shí)驗轉(zhuǎn)化為分組實(shí)驗，讓每一個學(xué)生都參與到活動中來，從原來的觀察者變?yōu)楝F(xiàn)在的參與者，真正成為課堂的主人。教師還可以將驗證性實(shí)驗轉(zhuǎn)化為探究性實(shí)驗，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)他們的動手能力和創(chuàng)新能力。

二、開發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗，輔助課堂教學(xué)

1.開發(fā)多種演示實(shí)驗，突破教學(xué)難點(diǎn)

很多學(xué)生感到物理難學(xué)，原因之一就是物理教學(xué)中缺乏實(shí)驗。那么作為教師，就必須研究教科書中哪些地方是學(xué)生感到抽象、容易混淆、接受困難的，然后結(jié)合實(shí)際，努力開發(fā)一些直觀的實(shí)驗。如，在學(xué)習(xí)“力的分解”時，我們可以在橡皮筋的中間掛一小重物，橡皮筋的兩端分別連著兩個小環(huán)，將兩環(huán)穿在一直桿上。先移動兩環(huán)使兩段橡皮筋的夾角為0，然后將兩環(huán)向外側(cè)移動，使兩段橡皮筋的夾角逐漸增大，便可以觀察到橡皮筋的長度明顯變長。這些簡易的實(shí)驗，能夠幫助學(xué)生輕而易舉地理解和掌握所學(xué)的知識。

2.開發(fā)重點(diǎn)探究實(shí)驗，提升學(xué)生能力

新課程注重對學(xué)生能力的培養(yǎng)，而能力培養(yǎng)很重要的組成部分便是提高學(xué)生對知識的理解、運(yùn)用和綜合能力。而探究實(shí)驗正是提升學(xué)生全方面能力的最好載體。探究性實(shí)驗教學(xué)所蘊(yùn)含的教育功能非常豐富。在整個探究過程中，從發(fā)現(xiàn)問題、提出猜想，到設(shè)計實(shí)驗、實(shí)驗探究、分析論證、得出結(jié)論的各個環(huán)節(jié)，通過學(xué)生在組內(nèi)或組間的交流與合作，使得每個學(xué)生都能發(fā)揮出自己的優(yōu)勢。探究性的實(shí)驗教學(xué)，不僅使學(xué)生能夠深刻理解、牢固地掌握知識，更重要的是由于突出了發(fā)現(xiàn)知識的探究過程，使學(xué)生掌握了科學(xué)探究的方法，激勵了學(xué)生主動探究的精神，提高了學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力，體現(xiàn)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和主動發(fā)展。

需要注意的是，探究性實(shí)驗發(fā)端于探究者的問題意識，教師開發(fā)的實(shí)驗課題不能漫無目的、鋪天蓋地，應(yīng)該集中于學(xué)生認(rèn)知沖突最明顯之處，使問題具有典型性和代表性，并且通過創(chuàng)設(shè)情景，使研究課題在學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生，絕不能以任務(wù)的形式硬塞給學(xué)生。

三、利用信息技術(shù)，豐富教學(xué)手段

中學(xué)教學(xué)的理念和教學(xué)手段具有鮮明的時代性?？萍嫉陌l(fā)展、時代的進(jìn)步一定會在教學(xué)中得到體現(xiàn)。隨著信息技術(shù)在教育教學(xué)中的開發(fā)應(yīng)用，通過信息技術(shù)和課程的整合，把各種教學(xué)資源、各個教學(xué)要素和教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行組合，促進(jìn)教學(xué)模式的根本變革，已經(jīng)成為一個重要課題。多媒體技術(shù)輔助教學(xué)作為現(xiàn)代化的電教手段之一，在物理課堂教學(xué)中應(yīng)用廣泛。它具有很多優(yōu)點(diǎn)：如形象直觀、視聽結(jié)合、動靜結(jié)合、操作方便、節(jié)省時間、信息量大、彌補(bǔ)現(xiàn)實(shí)條件的局限性，等等。利用多媒體的實(shí)驗教學(xué)可以將聲音、文字、圖像等信息集于一體，在不同的界面上組合，使學(xué)生能多角度地理解與掌握相關(guān)的內(nèi)容，從而優(yōu)化課堂教學(xué)。對于一些難以操作或現(xiàn)實(shí)中不可能直接操作的實(shí)驗內(nèi)容，往往可以借助多媒體來完成。以高一物理“平拋運(yùn)動”教學(xué)為例，由于演示實(shí)驗幾乎是在瞬間完成的，學(xué)生對于運(yùn)動的分解觀察不清，理解起來比較困難。而如果在演示實(shí)驗后，借助多媒體通過三維動畫形式，將平拋過程模擬出來，并且控制動畫的運(yùn)動速度、轉(zhuǎn)換動畫的觀察角度，使平拋運(yùn)動完整、清晰地呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，從而將難點(diǎn)簡單化，抽象問題形象化。又如，“波的干涉”一節(jié)中，教科書中僅僅將干涉現(xiàn)象做了概念的描述，很難讓學(xué)生在短時間內(nèi)領(lǐng)會其本質(zhì)。這時我們就可以利用計算機(jī)的發(fā)聲裝置制造出頻率相同的聲波，讓學(xué)生切身體會到聲波的干涉特點(diǎn)。通過信息技術(shù)與物理實(shí)驗的整合，可以突破常規(guī)儀器和實(shí)驗條件的局限性，將不可見變?yōu)榭梢?，不可為變?yōu)榭蔀椋兾⒂^為宏觀，變復(fù)雜為簡單，變抽象為形象，還可以從聽覺、視覺等多方面全方位刺激學(xué)生的感官，使學(xué)生加深對知識的印象，提高課堂教學(xué)效果。

四、使用數(shù)字實(shí)驗室，拓展教學(xué)空間

數(shù)字化實(shí)驗是一個開放性的實(shí)驗平臺，將傳感器和計算機(jī)組成多功能的測量系統(tǒng)，能夠獨(dú)立地或與傳統(tǒng)儀器結(jié)合起來進(jìn)行實(shí)驗，快速、高精度、實(shí)時地采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動分析和處理。這是數(shù)字化實(shí)驗室具有的比傳統(tǒng)實(shí)驗室更明顯的優(yōu)勢。

1.利用實(shí)時采集功能，將物理規(guī)律直觀化

許多物理實(shí)驗在進(jìn)行時，由于常規(guī)儀器的制約，我們往往不能迅速、連續(xù)、準(zhǔn)確地得到實(shí)驗數(shù)據(jù)，而借助傳感器的實(shí)時采集功能，則可以將數(shù)據(jù)通過圖表的方式同步呈現(xiàn)在眼前，便于學(xué)生對其進(jìn)行比較和分析，進(jìn)而掌握本質(zhì)規(guī)律。例如在進(jìn)行“簡諧振動”一節(jié)的教學(xué)時，我們可以利用一個力的傳感器和一個運(yùn)動傳感器，同時采集彈簧振子的位移、速度、加速度、回復(fù)力隨時間的變化關(guān)系，與實(shí)驗現(xiàn)象同步呈現(xiàn)在學(xué)生面前，其規(guī)律不言自明。又如在講授相互作用力的內(nèi)容時，教師可以借助兩個力學(xué)傳感器完成相互作用力的特征演示，學(xué)生通過觀察圖樣，不僅可以直觀地發(fā)現(xiàn)相互作用力等大、反向的規(guī)律，而且進(jìn)一步認(rèn)識了時刻相等、同時變化的特點(diǎn)。2.利用高精度功能，將瞬間現(xiàn)象明晰化

很多物理現(xiàn)象往往是在瞬間完成的，普通的測量儀器幾乎不可能進(jìn)行精確的測量，而僅僅通過理論上的分析，又無法完全讓學(xué)生信服。比如在講授“摩擦力”一節(jié)時，學(xué)生們可以通過實(shí)驗觀察得出靜摩擦力和滑動摩擦力的影響因素，但是由靜止到運(yùn)動的瞬間，摩擦力究竟有沒有發(fā)生變化，發(fā)生了何種變化，就無法通過常規(guī)實(shí)驗進(jìn)行演示了。這時，傳感器的高精度功能就有了用武之地。我們可以通過它采集到摩擦力突變的過程，形成圖樣，讓學(xué)生一目了然。

3.利用數(shù)據(jù)處理功能，將物理規(guī)律明朗化

實(shí)驗數(shù)據(jù)的得出和物理規(guī)律的呈現(xiàn)之間往往還隔著很大的距離。尤其是在進(jìn)行探究性實(shí)驗時，面對著大量的實(shí)驗數(shù)據(jù)和有限的課堂時間，如何迅速有效地找到數(shù)據(jù)間的聯(lián)系就成了關(guān)鍵。利用傳感器，我們可以將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種擬合，不僅能夠迅速得到數(shù)據(jù)遵從的規(guī)律，而且能同時顯示誤差分析，一舉兩得。

此外，數(shù)字化實(shí)驗室還能完成教師和學(xué)生自行設(shè)計的很多實(shí)驗，使學(xué)生真正經(jīng)歷提出問題、建立模型、進(jìn)行實(shí)驗、合作交流的科學(xué)探索過程，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、動手能力、探究精神都得到極大提高。

實(shí)驗教學(xué)是提高物理教學(xué)質(zhì)量、完善物理教學(xué)結(jié)構(gòu)、推動學(xué)生全面發(fā)展的重要一環(huán)。只有充分挖掘?qū)嶒炠Y源，發(fā)揮實(shí)驗的顯著作用，才能使我們的教學(xué)更加生動、具體，內(nèi)容更加豐富、充實(shí)，使課堂教學(xué)更加有效。