彭立君*

(岳陽市第一中學(xué) 湖南 岳陽 414000)

例談中學(xué)物理課堂實驗設(shè)計的創(chuàng)新改進*

彭立君*

(岳陽市第一中學(xué) 湖南 岳陽 414000)

物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，創(chuàng)新改進實驗是進行中學(xué)物理課堂設(shè)計的一項重要內(nèi)容，課堂實驗設(shè)計的創(chuàng)新改進是否成功絕大程度地決定了課堂是否會取得成功．

一般來說，實驗的創(chuàng)新改進會從改進儀器、添加新鮮儀器、修改實驗方案等方面著手，達到吸引學(xué)生、準確測量、有效證實問題等有價值的教學(xué)目標．實際教學(xué)中，往往在實驗創(chuàng)新改進時有一些較為普遍，但卻是思考不周、值得商榷的作法．

下面就具體的實驗來談?wù)剟?chuàng)新改進課堂實驗的思考，與同行做一交流．

1 實驗儀器的改進不能走“傻瓜型” 、“花瓶式”的道路

生活中的各種產(chǎn)品，為了方便群眾的使用、便于產(chǎn)品的推廣，或是為了吸引大眾的眼球，更多地采用了“傻瓜型”、“花瓶式”的設(shè)計．但學(xué)生實驗不同，要在實驗過程中培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力、創(chuàng)新思維能力，要盡可能地讓學(xué)生關(guān)注實驗本身．在做儀器改進時，因考慮到方便使用而忽視了學(xué)生實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)、因考慮精美包裝而掩蓋物理本質(zhì)，是違背物理實驗本身的目的的．

在高中《物理·必修2》“實驗：研究平拋運動”的一節(jié)的課堂教學(xué)中，采用“平拋軌跡自動描畫儀”來做實驗，操作過程只需要放上小球，松開按鈕，就輕松獲得平拋軌跡．改進后節(jié)省了大量的課堂時間，且軌跡線條清晰、光滑，給平拋運動的分析講解，快速而令人信服地提供了具體直觀的研究對象．

新儀器的使用獲得教師的贊許：“這個東西好．”不過，就課堂而言，學(xué)生的時間都花在實驗數(shù)據(jù)的處理上．實驗操作簡化成“把球放到指定位置放手”，總讓人感覺到有非常的不安．學(xué)生動手操作能力的培養(yǎng)，本身就是物理課堂的一項重要內(nèi)容，當把實驗操作簡化成“放手”唯一一個動作之后，實驗就失去了本身的價值．

同樣，在高中《物理·必修1》“牛頓第三定律”的一節(jié)的課堂教學(xué)中，教師在教學(xué)過程中忽視“兩個彈簧測力計探究作用力與反作用力的關(guān)系”的實驗，而是直接進入“傳感器探究作用力與反作用力的關(guān)系”實驗，如圖1所示．

圖1

傳感器與電腦結(jié)合準確地表示出了作用力和反作用力的大小、方向及變化關(guān)系．表面上看是完美地解決了作用力和反作用力的關(guān)系，傳感器和電腦的結(jié)合，有一種酷炫的感覺．

然而，在此實驗教學(xué)過程中，教師忽略了彈簧測力計研究相互作用力實驗(如圖2所示)的意義．彈簧測力計雖然簡陋，但可以給學(xué)生留下具體、直接的相互作用力的感受，對相互作用力形成一個較為實在的認識．有了這樣的基礎(chǔ)感受后，傳感器實驗準確的對相互作用力的大小、方向及變化關(guān)系的演示才有價值，不然光有電腦間接的演示圖線是難以讓學(xué)生信服的．

圖2

教師在做課堂實驗設(shè)計時，要認清課堂實驗的目的．一方面，課堂實驗不只是為理論做鋪墊，實驗儀器的改進應(yīng)充分考慮到學(xué)生動手能力的培養(yǎng)、實驗探究能力的培養(yǎng)．另一方面，在實驗教學(xué)過程中，不能過分追求實驗的高大上，應(yīng)該知道一些簡陋實驗可以讓學(xué)生對所研究的問題有一個更為直接、實在的認識．

2 實驗儀器的添加不宜朝復(fù)雜化、間接化方向發(fā)展

新鮮的器材設(shè)備往往能夠引起學(xué)生的關(guān)注，但有一些器材的加入會起到喧賓奪主的作用，有時會掩蓋實驗事實．做實驗改進時不能去追求新奇高科技的器材，不能因強調(diào)實驗的某一方面的效果而丟掉實驗的本質(zhì)．

在高中《物理·選修3-2》教材“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”一節(jié)中有“搖繩發(fā)電“這個演示實驗，如圖3所示.教材中的實驗用靈敏電流計直觀地顯示出繩中的電流變化．教學(xué)過程中有教師對實驗作了改進，為了觀察方便、現(xiàn)象明顯，該教師把實驗中產(chǎn)生的電流經(jīng)微電流放大后與示波器相連，學(xué)生直接觀察到示波器上電流波形的變化．

圖3 搖繩發(fā)電的演示實驗

按圖3所示做這個實驗的時候，學(xué)生都會感到驚奇——沒有常規(guī)電源的情況下，產(chǎn)生了電流．但觀課堂，學(xué)生顯得并無驚奇，因為學(xué)生感受不到搖繩跟示波器上波形變化的聯(lián)系．改進后的實驗增加了微電流放大、示波器這些本身都是有電源的附加器材，學(xué)生不能感受到電的來源是搖繩引起的，為何會有驚奇感呢？

教材中的實驗設(shè)計顯然更加合理，搖繩能使電流計指針產(chǎn)生明顯擺動，觀察可能不方便，但可以讓學(xué)生離座觀察，或用投影儀把電表投影到屏幕上讓學(xué)生觀看，繩的搖動和指針的擺動能讓學(xué)生建立起搖繩和指針擺動的直接聯(lián)系．但經(jīng)過該教師的改進后，一個直接的問題卻變成一個間接的問題．當然，教材上的這個實驗也容易讓學(xué)生產(chǎn)生錯覺——電流計指針的擺動是隨著繩的擺動而動的．具體的教學(xué)過程中可以增加一個對比實驗，換用橡皮繩來做同樣的實驗，就可消除學(xué)生的疑慮了，如果要增加戲劇效果，可以先做橡皮繩搖動的實驗．也許這才是這個實驗需要改進的地方．

課堂中，我們希望創(chuàng)景激奇，引起學(xué)生的新奇感，激發(fā)學(xué)生的興趣．在教學(xué)實驗中引進一些先進的器材，但如果附加的實驗器材使一個直接的問題變成一個間接的問題，或者眼睛所看到的表面現(xiàn)象更加明顯了，但物理本質(zhì)的邏輯關(guān)系變得模糊了，這樣的實驗改進就偏離實驗教學(xué)的基本方向，脫離了教學(xué)實驗的本質(zhì)要求．

3 實驗方案的改進應(yīng)朝平實直觀、簡潔通俗的方向思考

平實直觀、簡潔通俗的實驗?zāi)軌蛞会樢娧胤从硢栴}的本質(zhì)，不作任何解釋，只需要看清楚儀器，學(xué)生自己便能發(fā)現(xiàn)問題，這是實驗最好的改進．

在高中《物理·選修3-1》“通電導(dǎo)線在磁場中受到的力”一節(jié)中有探究“在勻強磁場中探究影響通電導(dǎo)線的受力因素”的實驗，如圖4所示．曾見教師用電子秤來測量安培力的大小，結(jié)合幾樣簡單器材，經(jīng)巧妙的設(shè)計，把一個定性實驗變成了一個量化實驗．這是一個非常讓人興奮的實驗改進．

如圖5所示，改進的實驗中，放通電導(dǎo)線的支架放在電子秤上，條形磁鐵另外懸掛在通電導(dǎo)線上方獨立的支架上，條形磁鐵跨在通電導(dǎo)線上，分別改變電流的大小和磁鐵的條數(shù)(通電導(dǎo)線處于磁場中的長度)，通過電子秤觀察安培力的數(shù)值變化．實驗直觀簡潔，學(xué)生能夠直接感受到通電導(dǎo)線所受安培力的影響因素，并能準確快速地找到物理量之間的具體關(guān)系．

圖4 圖5 通電導(dǎo)線在磁場中受力的改進實驗

定性實驗改進成量化實驗是常見的一種實驗改進模式，但也不能只追求量化．這個實驗的成功改進在于，教師把一個生活中沒有體會的問題，通過自己的創(chuàng)新實驗設(shè)計準確直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，就像賣菜一樣論斤論兩地讓學(xué)生來感受．這種改變不耍一點花招，讓學(xué)生不得不信服這種力的存在，并很快建立起這種力與其他物理量之間的關(guān)系．

總的來說，中學(xué)課堂實驗有別于科學(xué)研究性的實驗，教學(xué)實驗與所研究的問題之間的關(guān)系應(yīng)該一目了然，越簡潔越好．如何在實驗教學(xué)中選擇改進實驗儀器、選擇改進實驗方案，不能只追求操作的方便、儀器本身的新鮮(甚至于一種嘩眾取寵的心態(tài))以及數(shù)據(jù)的準確量化，而應(yīng)該更多地考慮到實驗本身帶給學(xué)生在知識領(lǐng)會、能力培養(yǎng)、品性情感熏陶等各方面的影響．

**湖南省教育科學(xué)規(guī)劃課題“自主探究合作型高效課堂構(gòu)建的實踐與研究”階段性成果之一，課題編號：xjk011cjj051

2016-06-30)