李明雪

(中國礦業(yè)大學(xué)物理學(xué)院 江蘇 徐州 221116)

李松嶺

(江蘇師范大學(xué)教師教育學(xué)院物理與電子工程學(xué)院 江蘇 徐州 221116)

物理演示實(shí)驗(yàn)六大教學(xué)原則*

李明雪

(中國礦業(yè)大學(xué)物理學(xué)院 江蘇 徐州 221116)

李松嶺

(江蘇師范大學(xué)教師教育學(xué)院物理與電子工程學(xué)院 江蘇 徐州 221116)

根據(jù)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)和要求，創(chuàng)建物理演示實(shí)驗(yàn)六大教學(xué)原則：科學(xué)性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則、成功性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則、直觀性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則、配合性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則、示范性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則、安全性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則．

物理演示實(shí)驗(yàn) 教學(xué)原則 科學(xué)性 成功性 直觀性 示范性

物理教學(xué)原則是根據(jù)物理教學(xué)目的，遵循物理教育規(guī)律而制定的指導(dǎo)物理教學(xué)工作的原理和準(zhǔn)則．物理學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，因此，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分，特別是物理演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中更是占有極其重要的位置[1]．一般來講，物理教學(xué)原則中應(yīng)包含物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則的成份，但事實(shí)上，由于教學(xué)原則的簡約性，在物理教學(xué)原則中很難充分表達(dá)出物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則．因此，創(chuàng)建物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則具有重要性和必要性．

物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則是根據(jù)物理教學(xué)目的、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)和要求，遵循物理教育規(guī)律和物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)律而制定的科學(xué)指導(dǎo)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原理和準(zhǔn)則．根據(jù)物理教學(xué)及物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)和要求，創(chuàng)建物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)六大教學(xué)原則：科學(xué)性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則、成功性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則、直觀性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則、配合性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則、示范性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則、安全性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則[2]．

1 科學(xué)性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則

科學(xué)性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則是要確保物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科學(xué)性．物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科學(xué)性主要包含物理演示實(shí)驗(yàn)原理科學(xué)、物理演示實(shí)驗(yàn)操作科學(xué)、物理演示實(shí)驗(yàn)解釋科學(xué)3個(gè)方面．

1.1物理演示實(shí)驗(yàn)原理科學(xué)

物理演示實(shí)驗(yàn)都是依據(jù)一定的物理實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)的，物理實(shí)驗(yàn)原理科學(xué)是物理演示實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵.所以，物理演示實(shí)驗(yàn)首先要實(shí)驗(yàn)原理科學(xué)．在物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有很多由于實(shí)驗(yàn)原理不科學(xué)而導(dǎo)致物理演示實(shí)驗(yàn)不成功的案例．

物理演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理不科學(xué)案例與分析：用“在盛水容器側(cè)壁不同深度扎孔，觀察深度越深的孔水噴出的水平距離越遠(yuǎn)”來演示液體內(nèi)部壓強(qiáng)隨液體深度增加而增大，依據(jù)的實(shí)驗(yàn)原理是水噴出的水平距離越遠(yuǎn)說明水在噴出口的速度越大，水在噴出口的速度越大說明液體壓強(qiáng)越大．其實(shí)不然，因?yàn)樗畤姵龅乃骄嚯x由兩個(gè)條件決定：一是水噴出口的速度；二是水噴射的時(shí)間．隨便在容器側(cè)壁不同深度扎孔，不一定孔越低水噴出的水平距離越遠(yuǎn)，這個(gè)物理演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是不科學(xué)的，如圖1所示．

圖1 實(shí)驗(yàn)原理不科學(xué)

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)如下：只有在水噴射的時(shí)間一定的條件下，才有水噴出的水平距離越遠(yuǎn)，說明水在噴出口的速度越大，從而說明液體壓強(qiáng)越大的結(jié)論．控制每個(gè)孔距其相應(yīng)的接水板的豎直距離相同，使不同深度的孔噴出水的噴射時(shí)間相同，這樣確保實(shí)驗(yàn)原理科學(xué)，實(shí)驗(yàn)演示成功，如圖2所示．

圖2 實(shí)驗(yàn)原理科學(xué)

1.2物理演示實(shí)驗(yàn)操作科學(xué)

因?yàn)槲锢硌菔緦?shí)驗(yàn)具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)性和示范教育性，所以，物理教師要認(rèn)真學(xué)習(xí)物理演示實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)范，認(rèn)真訓(xùn)練物理演示實(shí)驗(yàn)的規(guī)范操作，在每一個(gè)物理演示實(shí)驗(yàn)中都嚴(yán)格按照物理演示實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)范操作，確保物理演示實(shí)驗(yàn)操作的科學(xué)性．在物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有很多物理演示實(shí)驗(yàn)操作不科學(xué)的案例．

物理演示實(shí)驗(yàn)操作不科學(xué)的案例與分析：用“在盛水容器中滴入墨水”來演示分子擴(kuò)散的物理演示實(shí)驗(yàn)，在具體實(shí)驗(yàn)操作中有的教師為了提高實(shí)驗(yàn)效果對容器底部進(jìn)行加熱，這是不科學(xué)的．因?yàn)榉肿訑U(kuò)散是不同物質(zhì)由于分子運(yùn)動(dòng)而造成的相互滲透的物理現(xiàn)象，而加熱則對流的作用是主要的了，這就改變了實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，這樣操作是不科學(xué)的．

1.3物理演示實(shí)驗(yàn)解釋科學(xué)

物理演示實(shí)驗(yàn)除了實(shí)驗(yàn)原理科學(xué)、實(shí)驗(yàn)操作科學(xué)以外，還要實(shí)驗(yàn)解釋科學(xué)．在物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有很多物理演示實(shí)驗(yàn)解釋不科學(xué)的案例．

物理演示實(shí)驗(yàn)解釋不科學(xué)的案例與分析：取兩張紙質(zhì)相同、大小相同、形狀相同的紙，把其中一張捏成小紙團(tuán)，另一張紙展開，然后將這兩張紙?jiān)谕桓叨韧瑫r(shí)釋放，觀察到捏成小紙團(tuán)的紙比展開的紙下落得快．有的教師解釋這是因?yàn)槟蟪尚〖垐F(tuán)的紙受空氣的浮力小，展開的紙受空氣的浮力大，所以，捏成小紙團(tuán)的紙比展開的紙下落得快．這種解釋是錯(cuò)誤的，是不科學(xué)的．正確的解釋是因?yàn)槟蟪尚〖垐F(tuán)的紙?jiān)谙侣溥^程中受空氣的阻力小，展開的紙?jiān)谙侣溥^程中受空氣的阻力大，所以，捏成小紙團(tuán)的紙比展開的紙下落得快．

2 成功性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則

成功性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則是在物理教學(xué)中對每一個(gè)物理演示實(shí)驗(yàn)，特別是重點(diǎn)物理演示實(shí)驗(yàn)和難點(diǎn)物理演示實(shí)驗(yàn)都要從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)試做、實(shí)驗(yàn)解釋等各個(gè)方面都做好充分準(zhǔn)備，確保物理演示實(shí)驗(yàn)演示成功．

物理演示實(shí)驗(yàn)演示不成功的案例與分析：光電效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)是一個(gè)難點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，有很多物理教師做光電效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)不成功，所以，在光電效應(yīng)教學(xué)中就不做光電效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)，而是在黑板上或課件上模擬光電效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)，極大地降低了教學(xué)效度．這個(gè)物理演示實(shí)驗(yàn)不易演示成功的主要原因是鋅板受紫外光照射后有一部分電子逸出形成“電子云”，這樣鋅板與“電子云”間就形成了一個(gè)電場，這個(gè)電場會(huì)對逸出去的電子產(chǎn)生吸引作用，阻礙電子的繼續(xù)逸出，達(dá)到了電子逸出動(dòng)態(tài)平衡，鋅板帶正電的電荷量不會(huì)再增加，其電勢達(dá)不到教學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的驗(yàn)電器能夠較為明顯地檢測到的電勢差，以至于驗(yàn)電器指針不張開，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)演示不成功．

對光電效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行成功改進(jìn)如下：用一根帶正電的有機(jī)玻璃棒在鋅板逸出負(fù)電荷的附近附加電場吸引逸出的負(fù)電荷，不斷有電子從鋅板逸出，使鋅板上的電勢持續(xù)升高，可觀察到與鋅板連接的驗(yàn)電器的指針有較大的張角，可確保光電效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)演示成功，如圖3所示[3]．

圖3 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的成功改進(jìn)

3 直觀性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則

直觀性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則是要確保物理演示實(shí)驗(yàn)的直觀性和可視性．物理演示實(shí)驗(yàn)的直觀性包含物理演示實(shí)驗(yàn)的過程和現(xiàn)象要清晰明顯、物理演示實(shí)驗(yàn)要有足夠的可見度、物理演示實(shí)驗(yàn)要有明顯的對比度、物理演示實(shí)驗(yàn)要排除非本質(zhì)因素的干擾等多個(gè)方面．

物理演示實(shí)驗(yàn)直觀性不強(qiáng)的案例與分析：在用萬用表測定和判斷三極管極性的物理演示實(shí)驗(yàn)中，由于實(shí)際的三極管尺寸都很小，學(xué)生很難看清楚導(dǎo)致這個(gè)物理演示實(shí)驗(yàn)直觀性不強(qiáng)．可對用萬用表測定和判斷三極管極性的物理演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)：用一大塊泡沫海棉刻成一個(gè)三極管的形狀，并在外面涂上與真實(shí)三極管一樣的顏色和型號(hào)，把一個(gè)真實(shí)三極管的3個(gè)極分別用導(dǎo)線接長，最后把接長了極線的真實(shí)三極管放到刻成三極管形狀的泡沫海棉內(nèi)部，3根極線漏出，就做成了一個(gè)外形特大的三極管．用這個(gè)改造后的外形特大的三極管做演示實(shí)驗(yàn)，極大地提高了這個(gè)物理演示實(shí)驗(yàn)的直觀性和可視性．

4 配合性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則

配合性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則是物理演示實(shí)驗(yàn)要講解、提問、操作、觀察、啟發(fā)、記錄、分析引思、歸納、綜合、總結(jié)、解釋、應(yīng)用等密切配合，確保物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體優(yōu)化和效果最佳．

(1)物理演示實(shí)驗(yàn)演示前的講解、提問、引思等密切配合.物理教師在物理演示實(shí)驗(yàn)演示前要對實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)方法等進(jìn)行適當(dāng)講解、提問、引思等．

(2)物理演示實(shí)驗(yàn)演示中的講解、提問、操作、觀察、記錄、啟發(fā)、分析等密切配合.物理教師在物理演示實(shí)驗(yàn)演示中要對實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)觀察、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)記錄等進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹v解、提問、操作、觀察、記錄、啟發(fā)、分析等．

(3)物理演示實(shí)驗(yàn)演示后的講解、提問、歸納、綜合、總結(jié)、解釋、運(yùn)用、啟示等密切配合.物理教師在物理演示實(shí)驗(yàn)演示后要對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)啟示等進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹v解、提問、歸納、綜合、總結(jié)、解釋、運(yùn)用、啟示等．

5 示范性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則

示范性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則是物理演示實(shí)驗(yàn)要操作規(guī)范，實(shí)事求是，具有廣泛的指導(dǎo)性和優(yōu)良的示范性和教育性．物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)是師生共同參與的教學(xué)活動(dòng)，教師在物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一言一行，一舉一動(dòng)，具體的講解、思考、操作、觀察、記錄、分析和解釋等都會(huì)對學(xué)生產(chǎn)生正面的或負(fù)面的影響，學(xué)生都會(huì)自覺或不自覺地模仿和學(xué)習(xí)教師實(shí)驗(yàn)中的言行．因此，物理演示實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟、每一個(gè)實(shí)驗(yàn)過程、每一個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，特別是每一步實(shí)驗(yàn)操作都要正確、科學(xué)、規(guī)范，具有良好的示范和教育作用[4]．

例如，要用鑷子取放砝碼，做電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)要先接好電路檢查無誤后再接通電源，儀表在使用前要先調(diào)零，在做光學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)不要觸碰光學(xué)儀器的光學(xué)面，不能用溫度計(jì)代替攪拌器，不湊實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等．

6 安全性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則

安全性物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則是物理演示實(shí)驗(yàn)要確保安全，萬無一失．物理演示實(shí)驗(yàn)的安全性主要包含實(shí)驗(yàn)中學(xué)生安全，實(shí)驗(yàn)中教師安全，實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)儀器安全3個(gè)方面．

(1)防割傷.在實(shí)驗(yàn)前檢查并確保玻璃器皿無破損，檢查并確保所有儀器無鋒利處(若實(shí)驗(yàn)中儀器有鋒利處，要做好防范教育和防范措施)等．

(2)防燒傷.檢查并確保酒精燈芯上的瓷管完全封閉，加熱的器材不要搬動(dòng)，不要讓強(qiáng)光(弧光燈、紫外燈、大功率燈等強(qiáng)光源)照射眼睛，高溫氣體不要對著人等．

(3)防觸電.檢查并確保所有器材絕緣好不漏電，做電學(xué)實(shí)驗(yàn)要保持手干燥，要確保電器不超載運(yùn)行，要確保電路不能短路等．

(4)防爆炸.用酒精噴燈時(shí)要檢查并確保蒸汽口暢通，做熱學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)不能用汽油代替酒精，做高壓實(shí)驗(yàn)時(shí)要確保用耐高壓容器等．

(5)防中毒.不用茶具和餐具盛化學(xué)藥品，不用嘗一嘗味道的辦法判斷不明化學(xué)物質(zhì)，不要給水銀加熱，不要灑落水銀，有強(qiáng)刺激氣味時(shí)要及時(shí)通風(fēng)等．

(6)防撞擊.防止實(shí)驗(yàn)中的彈丸等高速物體傷到人，離心機(jī)械要加防護(hù)網(wǎng)或控制一定的轉(zhuǎn)速，鐵架臺(tái)要放穩(wěn)，防重物墜落撞擊等．

1 朱紅蓮．用演示實(shí)驗(yàn)點(diǎn)亮學(xué)生好奇的眼睛——讀《物理演示實(shí)驗(yàn)教程(第2版)》．物理與工程，2016(5)

2 路峻嶺．物理演示實(shí)驗(yàn)教程(第2版)．北京：清華大學(xué)出版社，2015

3 李松嶺，李明雪．光電效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)分析與成功改進(jìn)．物理教師，2015(4)

4 祁國良，曲勝艷，譚曉春，等．物理演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)之管見． 物理實(shí)驗(yàn)，2015(7)：19～22

SixTeachingPrinciplesofPhysicsDemonstrationExperiment

Li Mingxue

(Department of Physics,China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu 221116)

Li Songling

(Department of teacher education，Department of Physics& Electronic Engineering，Jiangsu Normal University，Xuzhou,Jiangsu 221116)

According to the characteristics and requirements of physics demonstration experiment teaching,six teaching principles of physics demonstration experiment are established:principle of scientificalness physics demonstration experiment,principle of success physics demonstration experiment,principle of intuitiveness physics demonstration experiment,principle of compliance physics demonstration experiment,principle of exemplariness physics demonstration experiment,and principle of security physics demonstration experiment.

physics demonstration experiment;teaching principles;scientificalness;success;intuitiveness;demonstration

*國家自然科學(xué)基金，編號(hào)：51502339；中國礦業(yè)大學(xué)教改課題，編號(hào)：2016QN29

李明雪(1985- )，女，博士，講師，主要從事大學(xué)物理教學(xué)及研究．

2017-03-31)