重視和提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

周光明

摘 要：物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的重要組成部分，在教學(xué)中有特殊的地位是加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)不可缺少的環(huán)節(jié)，它不僅有助于學(xué)生形成正確的概念，加深對(duì)規(guī)律的理解，增強(qiáng)分析、解決問(wèn)題的能力，而且能直接培養(yǎng)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和探索規(guī)律的能力，是其他任何手段不能替代的。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；實(shí)驗(yàn)；問(wèn)題；改革

物理學(xué)本身是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，它是以“突出素質(zhì)教育，強(qiáng)化能力培養(yǎng)”為指導(dǎo)思想，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課程的素質(zhì)教育功能，將素質(zhì)教育與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融為一體。而在物理教學(xué)中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生物理學(xué)習(xí)的基本的、必不可少的手段，是學(xué)生獲得各種能力的源泉。教是要學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)學(xué)到知識(shí)，訓(xùn)練技能，并經(jīng)歷一個(gè)科學(xué)探究的過(guò)程。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求

1.要立足于學(xué)生的發(fā)展，努力體現(xiàn)“探究”的過(guò)程性。實(shí)驗(yàn)探究重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是“探究”而不是驗(yàn)證，要大膽放手，讓學(xué)生獨(dú)立思考，積極動(dòng)手、動(dòng)腦、動(dòng)口，相互交流合作，全身心地參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中去。這樣學(xué)生才能真正理解、掌握知識(shí)技能，學(xué)習(xí)的情感和意志，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、獨(dú)立性，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，勇于探索和堅(jiān)持真理的精神才能得到培養(yǎng)。教學(xué)實(shí)踐會(huì)面臨著探究時(shí)間的問(wèn)題，為了完成教學(xué)任務(wù)，學(xué)生總是匆忙做完實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中沒(méi)有思考、發(fā)問(wèn)和批判的時(shí)間。我們體會(huì)到教學(xué)中可以根據(jù)探究的內(nèi)容設(shè)置兩課時(shí)或多課時(shí)。第一課時(shí)，創(chuàng)設(shè)情境激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出所要探究的問(wèn)題，讓學(xué)生提出猜想、假設(shè)，充分討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，使他們?cè)谙嗷ラg的否定與肯定之中積極思維，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和發(fā)展思維的能力；其他課時(shí)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究、結(jié)果討論，并引發(fā)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)和討論發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題。

2.要恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用分組討論，努力體現(xiàn)教學(xué)的全體性。課堂討論是實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，也是促進(jìn)師生雙向交流、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力的有效學(xué)習(xí)方式。在全班集體討論時(shí)往往可能有一部分同學(xué)沒(méi)有發(fā)言的機(jī)會(huì)，這就需要通過(guò)分組討論來(lái)彌補(bǔ)。

3.要積極營(yíng)造融洽、合作的教學(xué)氛圍，努力體現(xiàn)課堂的民主性。教師要關(guān)愛(ài)每個(gè)學(xué)生的成長(zhǎng)和發(fā)展，寬容大度，摒棄師道尊嚴(yán)，努力成為學(xué)生的良師益友。和諧的師生關(guān)系、活躍的課堂氣氛、高漲的學(xué)習(xí)情緒、競(jìng)爭(zhēng)的學(xué)習(xí)機(jī)制，已成為現(xiàn)代教育理論新要求的教學(xué)過(guò)程要素。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

1.變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn)，突出學(xué)生的主體作用

傳統(tǒng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)多半是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生是被動(dòng)地參與，我們的實(shí)驗(yàn)改革應(yīng)充分利用一切手段，改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探究實(shí)驗(yàn)，而物理又是以實(shí)驗(yàn)探究為基本特征的科學(xué)，因此，物理教學(xué)應(yīng)體現(xiàn)這一特征，并將其作為物理教學(xué)的主模式。在物理課程改革中，物理實(shí)驗(yàn)的改革是關(guān)鍵的一部分，讓學(xué)生自己提出問(wèn)題進(jìn)行大膽的猜想、假設(shè)，然后為驗(yàn)證自己的猜想和假設(shè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生應(yīng)能自己找出實(shí)驗(yàn)的原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，討論實(shí)驗(yàn)方案并選擇實(shí)驗(yàn)儀器。學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)歷與科學(xué)家相似的探究過(guò)程，親自參加了物理問(wèn)題的提出、假設(shè)、實(shí)驗(yàn)及問(wèn)題的驗(yàn)證解決等活動(dòng)過(guò)程。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的敏銳觀察，豐富想象，有效類(lèi)比，在周密思考的基礎(chǔ)上通過(guò)學(xué)生的主動(dòng)探究而形成，既達(dá)到了開(kāi)拓思維，交流合作的目的，又使學(xué)生的知識(shí)和能力在實(shí)驗(yàn)中得到加強(qiáng)、訓(xùn)練，充分體現(xiàn)了科學(xué)探究的樂(lè)趣，領(lǐng)悟了科學(xué)的思想和精神。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)樘骄啃詫?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。②探究知識(shí)：指導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行具體研究，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、列表、畫(huà)出a—F、a—1/m的圖象。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)探究和理論探究?jī)煞N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、適用范圍、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)探究自然規(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。

2.合理運(yùn)用多媒體，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

現(xiàn)代信息技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用只能作為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔助手段，決不能替代物理實(shí)驗(yàn)。但是課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)也存在著許多的問(wèn)題，如部分實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象不明顯，效果不顯著，還有一些實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性差、耗時(shí)長(zhǎng)，課堂上難以作到隨時(shí)調(diào)用；另外還有一些實(shí)驗(yàn)無(wú)法在教室中完成等。實(shí)驗(yàn)課件的廣泛應(yīng)用則可以有效地幫助教師克服教學(xué)中的諸多問(wèn)題，提高實(shí)驗(yàn)的效率。例如：對(duì)于“LC電磁振蕩電路”的振蕩過(guò)程分析，筆者應(yīng)用電腦的動(dòng)畫(huà)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，振蕩電流的大小和方向變化的全過(guò)程，安全逼真，大大激發(fā)了學(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，為此筆者又用電腦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?？傊瑧?yīng)用多媒體可以展示課堂實(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。

3.發(fā)展科學(xué)思維素質(zhì)

學(xué)生實(shí)驗(yàn)的“靈魂”是實(shí)驗(yàn)原理，只有把實(shí)驗(yàn)原理放在處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的首要位置，才會(huì)使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)“活”起來(lái)。若能在教師有目的的引導(dǎo)下，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行挖掘和探索，將能有效地培養(yǎng)學(xué)生按科學(xué)方法思考解決問(wèn)題的習(xí)慣，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維素質(zhì)。在基本實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，必須抓好以下兩點(diǎn)：（1）對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的正確理解。要知道這個(gè)實(shí)驗(yàn)為什么這樣做，它的理論根據(jù)是什么，不這樣做還能怎樣做，那一種做法更好，更可行。這是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的一個(gè)關(guān)鍵。（2）對(duì)常用的物理儀器要熟練使用，這是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，是實(shí)驗(yàn)的工具。常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)儀器有以下十三種：刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、天平、秒表、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、彈簧稱(chēng)、溫度計(jì)、電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱等。對(duì)這些常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)工具不僅要能正確熟練地使用，甚至要知道實(shí)驗(yàn)儀器的原理。

總之，在物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革實(shí)施中，我們還將面臨著許多新的問(wèn)題，還需要在今后的工作中進(jìn)一步的研究與探索，我們將在不斷的反思中，不斷地改進(jìn)、不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，使物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革工作不斷地深入，不斷地完善。