陳璐暢

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院 廣東 廣州 510006)

鄧有鴻

(廣州市第二中學(xué) 廣東 廣州 510530)

如何讓演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中發(fā)揮真正的作用

陳璐暢

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院 廣東 廣州 510006)

鄧有鴻

(廣州市第二中學(xué) 廣東 廣州 510530)

從目的性、直觀性、可靠性、互動(dòng)性、創(chuàng)新性和優(yōu)化性等6方面闡述了演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)過(guò)程中的注意點(diǎn)，對(duì)發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)的作用，提高演示效率，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，建立正確的學(xué)習(xí)方法等有一定的指導(dǎo)作用．

重要性 明確 直觀 可靠 互動(dòng) 創(chuàng)新優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，課堂演示實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分，它不僅是建立物理概念和規(guī)律、理解和掌握物理知識(shí)不可缺少的環(huán)節(jié)，還是培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力、探索精神以及良好的學(xué)習(xí)方法，也是變應(yīng)試教育為素質(zhì)教育，提高人才科學(xué)素質(zhì)的重要手段之一，更是檢驗(yàn)物理理論的標(biāo)準(zhǔn)．在學(xué)生建立完整的物理概念和導(dǎo)出正確物理規(guī)律的課堂教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是最活躍最具生命力的部分．它能化抽象為具體，化枯燥為生動(dòng)，把要研究的物理現(xiàn)象清楚地展示在學(xué)生面前；能引導(dǎo)學(xué)生觀察，并進(jìn)行思考，配合講授使學(xué)生認(rèn)識(shí)物理概念和規(guī)律，達(dá)到“事半功倍”的效果[1]．

近年來(lái)高考物理試卷對(duì)實(shí)驗(yàn)的考查，不僅從學(xué)生實(shí)驗(yàn)發(fā)展到演示實(shí)驗(yàn)，而且已從簡(jiǎn)單的背誦實(shí)驗(yàn)知識(shí)轉(zhuǎn)向考查對(duì)實(shí)驗(yàn)的思想、原理、方法的理解上，重在考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰途C合分析能力．許多物理教師都主要重視理論的講授和解題能力的培養(yǎng)，而忽視了對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)．因此，為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、觀察能力、思維能力和科學(xué)的思維方法，提高他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮非智力因素的能動(dòng)作用，引導(dǎo)他們從小愛(ài)科學(xué)、學(xué)科學(xué)，激發(fā)他們樹立敢于攀登科學(xué)高峰的雄心壯志，縮小與世界先進(jìn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)教學(xué)的差距．

本文就此談?wù)勛约旱哪w淺體會(huì)和作法，與同行們研討．

1 要目的明確忌隨心所欲

物理教學(xué)中，演示實(shí)驗(yàn)是新課導(dǎo)入的重要方法之一．實(shí)驗(yàn)具有生動(dòng)、直觀、新奇的特點(diǎn)，容易激發(fā)學(xué)生的直覺(jué)興趣．如能充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的趣味性、奇異性、多變性，就能創(chuàng)造出生動(dòng)的情境，使學(xué)生思維活躍．演示實(shí)驗(yàn)是用來(lái)配合教學(xué)的，應(yīng)根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容和要求，選擇用合適的實(shí)驗(yàn)，合理地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以便讓學(xué)生清楚地認(rèn)清物理概念和規(guī)律[2]．

例如，在講授“平拋運(yùn)動(dòng)”這一節(jié)的內(nèi)容時(shí)，我們可以選擇的演示實(shí)驗(yàn)比較多．如拋出的粉筆頭、桌上滾落的玻璃球、水流的噴射、平拋運(yùn)動(dòng)演示儀、閃光照相等．其目的就是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)“平拋運(yùn)動(dòng)可以看作是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的合成”這一規(guī)律．我們利用演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)清楚地顯示出演示內(nèi)容的本質(zhì)特征．當(dāng)然實(shí)驗(yàn)時(shí)要增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性，更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維積極性．

再比如，講“摩擦力”這一節(jié)，我們可以用引導(dǎo)提示法指出我們要實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題和目的．如“摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)系呢？”為了研究這個(gè)問(wèn)題，我們調(diào)整吊盤上的重物的重量，使木塊在桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)繩子對(duì)木塊的拉力就等于木塊與桌面間的滑動(dòng)摩擦力．然后在木塊上加一個(gè)重物，增大木塊對(duì)桌面的壓力，這時(shí)發(fā)現(xiàn)，必須增加吊盤上的重物，使拉力增大，木塊才能做勻速運(yùn)動(dòng)．可見(jiàn)增大木塊與桌面之間的壓力，木塊與桌面之間的滑動(dòng)摩擦力也增大．學(xué)生就很自然地得出“兩個(gè)物體間滑動(dòng)摩擦力f的大小跟這兩個(gè)物體之間的壓力N大小成正比”的結(jié)論，即f=μN(yùn)．然后進(jìn)一步得出動(dòng)摩擦因數(shù)與兩接觸物體的材料和它們接觸面的粗糙程度有關(guān)．整個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康男悦鞔_，環(huán)環(huán)緊扣，步步深入，學(xué)生必定會(huì)有很強(qiáng)的感性認(rèn)識(shí)，很清楚的認(rèn)知思路，從而輕松地掌握這節(jié)的內(nèi)容．

演示實(shí)驗(yàn)切忌毫無(wú)目的，隨心所欲．演示實(shí)驗(yàn)的最終目的是為教學(xué)服務(wù)的，為的是在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，理解規(guī)律，從而掌握規(guī)律．為實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有目的性，只會(huì)使學(xué)生浮于實(shí)驗(yàn)過(guò)程與表面現(xiàn)象，不知道教師為什么做實(shí)驗(yàn)，不知道實(shí)驗(yàn)演示了什么規(guī)律，更談不上自己去發(fā)現(xiàn)與探討規(guī)律了．對(duì)教師而言，這樣的實(shí)驗(yàn)是“吃力不討好”的事．

2 要明顯直觀忌模糊不清

可以說(shuō)演示實(shí)驗(yàn)的一切功能都不能離開觀察，觀察者只能在演示者所給現(xiàn)象的基礎(chǔ)上進(jìn)行觀察．因此，演示實(shí)驗(yàn)的直觀性是最起碼的要求．教師在設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

首先，物理過(guò)程的變化要顯著．為了使現(xiàn)象明顯，儀器的尺寸要比較大，尤其是觀察部分的尺寸要大、刻度線條要粗，要使教室內(nèi)最遠(yuǎn)的同學(xué)也能看清．這樣做演示的精密度雖有所降低，但可以用感受效果來(lái)彌補(bǔ)．必要時(shí)可以借助投影、機(jī)械放大、光杠桿、放大電路等手段增強(qiáng)現(xiàn)象的明顯性，提高觀察效果．另外，儀器擺放的位置，被觀察主體與背景的色調(diào)對(duì)比等也會(huì)影響觀察的效果．通?？刹捎醚菔景濉⒋判院诎?、染色、生煙、襯托背景、照明等方法來(lái)增強(qiáng)觀察效果．

其次，儀器簡(jiǎn)單，過(guò)程明了．演示之所以要直觀，就是為了能從實(shí)驗(yàn)中直接觀察到物理過(guò)程，認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象的本質(zhì)，而不需要過(guò)多地拐彎抹角，受其他無(wú)關(guān)因素的干擾．特別是一些為建立、鞏固物理概念的定性演示中，沒(méi)有必要選擇精密復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置．例如，我們用橢圓墨水瓶演示微小形變現(xiàn)象，效果就比用復(fù)雜的光桿系統(tǒng)裝置要好．又如，用旋轉(zhuǎn)電樞(或磁鐵)的方法演示電動(dòng)機(jī)的原理就比搬一個(gè)真的電動(dòng)機(jī)來(lái)做實(shí)驗(yàn)更能突出物理原理．

第三，要多種感官并用．有資料表明“在接受知識(shí)方面，單靠聽覺(jué)一般只能記住15%左右；單靠視覺(jué)，從圖像獲得知識(shí)，只能記住45%左右；如果兩者結(jié)合起來(lái)，可記住65%．”因此，調(diào)動(dòng)學(xué)生各部分感官的協(xié)調(diào)并用，比單一渠道要好．我們應(yīng)該考慮學(xué)生的各種感官對(duì)信息的分辨能力，以強(qiáng)化有效刺激，促進(jìn)學(xué)生對(duì)新知識(shí)、新規(guī)律的理解．例如，講加速度時(shí)，學(xué)生視覺(jué)感受到加速度影響速度的變化可能不很明顯，可以用多媒體課件來(lái)演示．演示時(shí)，速度的變化可以用音高變化來(lái)表示．使學(xué)生聽覺(jué)、視覺(jué)共同作用可能比單純用視覺(jué)更直接．因而對(duì)變化率的概念比較容易建立．

演示實(shí)驗(yàn)切忌模糊不清．學(xué)生看不到清晰的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和明顯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，搞不清實(shí)驗(yàn)所演示的規(guī)律、原理，無(wú)助于物理教學(xué)．與其浪費(fèi)時(shí)間，不如不做．

3 要安全可靠忌弄虛作假

課堂上的教學(xué)時(shí)間是極其寶貴的，如果教師在演示中出現(xiàn)失誤和差錯(cuò)，不僅會(huì)殆誤時(shí)間，而且會(huì)引起對(duì)所得結(jié)論的懷疑．因此，教師在課堂上的演示實(shí)驗(yàn)必須確保成功．

成功的演示是由多方面的因素決定的．首要條件是掌握實(shí)驗(yàn)原理，它是設(shè)計(jì)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的依據(jù)．只有掌握了原理，才能準(zhǔn)確地抓住關(guān)鍵，成功地進(jìn)行演示[3]．例如，靜電實(shí)驗(yàn)我們一般認(rèn)為比較難做，其實(shí)關(guān)鍵在于靜電電壓高而電荷量少．因其電壓高，通常所說(shuō)的絕緣體在高壓下變成了導(dǎo)電體；因其電荷量少，電荷容易漏．從原理上進(jìn)行分析，我們就可以找到改進(jìn)靜電演示實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵——解決絕緣問(wèn)題．只要對(duì)儀器進(jìn)行簡(jiǎn)單的改進(jìn)就行了．

其次，要注意環(huán)境條件．有些實(shí)驗(yàn)的成敗與環(huán)境等外界條件很有關(guān)系．例如，空氣的濕度對(duì)靜電實(shí)驗(yàn)很有影響，某些電學(xué)實(shí)驗(yàn)跟電源電壓的穩(wěn)定性有關(guān)．因此，教師在課前要選擇好所需的儀器和材料，仔細(xì)地進(jìn)行檢查，熟悉儀器的使用性能，了解實(shí)驗(yàn)的精確程度，估計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)間，觀察教室里即將演示的環(huán)境等．

課前做好充分的準(zhǔn)備，可以提高演示的成功率，但不能保證課堂上一定不出問(wèn)題．出了問(wèn)題怎么辦？一是要鎮(zhèn)定，切忌手忙腳亂，應(yīng)認(rèn)真思考和分析，盡可能及時(shí)找出原因，迅速排除故障；二是要實(shí)事求是，實(shí)驗(yàn)失敗不可簡(jiǎn)單地用“儀器不行”來(lái)搪塞過(guò)去，更不能編造數(shù)據(jù)，弄虛作假．應(yīng)當(dāng)向?qū)W生如實(shí)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)失敗的原因，申明下次再做．這種負(fù)責(zé)的精神和科學(xué)的態(tài)度，必將培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，對(duì)學(xué)生產(chǎn)生良好的影響．

4 要師生互動(dòng)忌孤芳自賞

演示實(shí)驗(yàn)是教師利用課堂時(shí)間為學(xué)生演示，在操作的同時(shí)又引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察、思考和分析的一種物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式．傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，演示實(shí)驗(yàn)通常教師演示，學(xué)生看，但是很多實(shí)驗(yàn)學(xué)生根本看不清，特別是后邊的學(xué)生．不同程度地限制和阻礙了學(xué)生智能和潛能的發(fā)展，直接影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)心理素質(zhì)的提高．因此，在演示實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生觀察、猜想、分析、歸納總結(jié)，甚至在實(shí)驗(yàn)操作上讓學(xué)生積極參與，讓學(xué)生充分了解實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，多次重復(fù)，加深印象，鞏固記憶．例如，在“楞次定律”一節(jié)的教學(xué)中，筆者變?cè)瓉?lái)的課堂演示實(shí)驗(yàn)為邊做邊講實(shí)驗(yàn)，每?jī)晌粚W(xué)生發(fā)一套實(shí)驗(yàn)器材(干電池、電流表、原線圈、條形磁鐵、導(dǎo)線)，實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生首先觀察電流方向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系，再觀察原線圈的電流方向與磁鐵運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系，把直觀的材料作為培養(yǎng)學(xué)生知覺(jué)、觀察力的材料，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)、準(zhǔn)確地進(jìn)行觀察，然后引導(dǎo)學(xué)生討論、研究、對(duì)比、總結(jié)出感生電流所引起的磁場(chǎng)方向與磁鐵運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系，最后訓(xùn)練學(xué)生用科學(xué)的語(yǔ)言描述，并解釋所觀察到的現(xiàn)象，從而順理成章地寫出楞次定律．可見(jiàn)，演示實(shí)驗(yàn)在教師指導(dǎo)下讓學(xué)生參與，不僅有顯示學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的機(jī)會(huì)，又能得到科學(xué)方法的訓(xùn)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(shí)可領(lǐng)略物理學(xué)的思想，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法．

5 要大膽創(chuàng)新忌墨守成規(guī)

中學(xué)物理課堂演示實(shí)驗(yàn)可分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探索性實(shí)驗(yàn)，而大部分是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)．驗(yàn)證性實(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，對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度方面不能得到鍛煉，也不利于培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探索物理規(guī)律的能力，而探索性實(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．正如愛(ài)因斯坦所說(shuō)：“對(duì)真理的探索比占有更加寶貴”． 因此，在教學(xué)中可把一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘剿餍缘膶?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(xué)生思路．例如在“牛頓第二定律”一節(jié)的教學(xué)中，筆者將這個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘剿餍詫?shí)驗(yàn)．其研究方法：

(1)邊學(xué)邊做實(shí)驗(yàn).首先讓學(xué)生按照自己設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案做實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中初步認(rèn)識(shí)物體的加速度a與物體的質(zhì)量m及它所受外力F有關(guān)．然后，筆者再演示課本上的實(shí)驗(yàn)，規(guī)范操作，這樣，不僅使學(xué)生掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，而且讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程，注意發(fā)現(xiàn)研究對(duì)象引起變化的原因和條件以及在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象，使學(xué)生對(duì)a和F，m的關(guān)系獲得感知．

(3)歸納總結(jié).師生共同分析、歸納、總結(jié)出牛頓第二定律．這樣，讓學(xué)生用實(shí)驗(yàn)探索和理論探研兩種方法自我進(jìn)行推證，在推證過(guò)程中學(xué)生就自然而然地對(duì)核定的研究對(duì)象、成立條件、使用范圍、注意事項(xiàng)搞得一清二楚．讓學(xué)生由學(xué)知識(shí)變?yōu)橹鲃?dòng)探索自然規(guī)律，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．

6 要合理運(yùn)用多媒體優(yōu)化演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)

利用常用儀器、教具進(jìn)行演示是一種最基本的手段，而利用多媒體教學(xué)，是教學(xué)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，是教學(xué)改革的重要組成部分．因?yàn)槎嗝襟w教學(xué)是指在教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)的觀察和方法，組織多媒體信息，形成合理的教學(xué)結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)優(yōu)化，使學(xué)生真正體會(huì)到物理學(xué)科的學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)生觀察及分析問(wèn)題的能力．如應(yīng)用多媒體展示課堂實(shí)驗(yàn)無(wú)法演示的宏觀的、微觀的、極快的、極慢的物理過(guò)程，從而突破時(shí)間以及空間的束縛，進(jìn)行逼真的模擬，靈活地放大或縮小物理場(chǎng)景，將物理過(guò)程生動(dòng)形象地展現(xiàn)于學(xué)生眼前，使學(xué)生認(rèn)識(shí)加強(qiáng)，理解透徹．例如，對(duì)于“LC電磁振蕩電路”的振蕩過(guò)程分析，筆者應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)的動(dòng)畫功能，展現(xiàn)了隨著電容充放電的進(jìn)行，LC回路中的電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能之間的周期性變化，振蕩電路的大小和方向變化的全過(guò)程，安全逼真，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中保持精力高度集中，思維高度活躍，求知欲高度旺盛的狀態(tài)．對(duì)于可見(jiàn)度小，不易觀察，且只能水平演示、觀察的內(nèi)容，例如水波的干涉、衍射現(xiàn)象，用發(fā)波水槽借助投影儀演示，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)生腦子里形成正確概念有極大的幫助．但是還有部分同學(xué)對(duì)波的疊加原理難以理解，又缺乏想象力，為此筆者又用計(jì)算機(jī)模擬制作了一條直線上兩傳播方向相反的兩列波的疊加，可十分形象直觀地表現(xiàn)波的疊加，學(xué)生也容易理解，并取得了良好的效果．利用多媒體進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不但為教和學(xué)增添了信息的傳輸和接收通道，而且為教學(xué)創(chuàng)設(shè)了良好的情境，師生們置身于“情”、“景”中，以“物”思“理”，又以“理”認(rèn)“物”，這對(duì)物理的各種題型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著積極的意義，對(duì)提高物理課的素質(zhì)教育教學(xué)有著廣泛的前景．

總之，演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中有不可替代的作用．教師只有明確了演示實(shí)驗(yàn)的重要性，掌握了正確的方法，才能使學(xué)生的觀察和思維活動(dòng)緊密地結(jié)合起來(lái)，用觀察促進(jìn)思維活動(dòng)的展開，又用思維指導(dǎo)觀察活動(dòng)的進(jìn)行，逐步掌握物理概念和規(guī)律，發(fā)展觀察和思維能力，才能使我們的物理教學(xué)達(dá)到“事半功倍”的效果．

1 許國(guó)梁．中學(xué)物理教學(xué)法(2版)．北京：高等教育出版社，1993

2 閻金鐸，田世昆．中學(xué)物理教學(xué)概論(2版)．北京：高等教育出版社，2003

3 安忠， 劉炳昇．中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)與教學(xué)研究．北京：高等教育出版社，1986

陳璐暢(1996- )，女，在讀本科生.指導(dǎo)教師：鄧有鴻(1977- )，男，中教高級(jí)，主要從事高中物理競(jìng)賽指導(dǎo)及高中物理教學(xué).

2017-03-09)