試論物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革

1、.試論物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革物理學(xué)是一門(mén)以觀察和實(shí)驗(yàn)為根底的科學(xué)。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),還能培養(yǎng)學(xué)生的觀察才能、思維才能、探究精神以及良好的學(xué)習(xí)方法。也是變應(yīng)試教育為素質(zhì)教育,進(jìn)步人才科學(xué)素質(zhì)的重要手沃?弧D敲矗?綰胃母鏤錮硌菔臼笛榻萄允視緇嶂饕迨諧【?枚勻瞬諾男枰?1疚木痛頌柑缸約旱姆羥程寤岷妥鞣?臚?忻茄刑幀?一、為什么要改革物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),從18世紀(jì)德國(guó)、法國(guó)建立了學(xué)校的演示實(shí)驗(yàn)室,老師經(jīng)常用昂貴的儀器演示生動(dòng)的現(xiàn)象,從此便開(kāi)場(chǎng)了世界上的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),成為物理教學(xué)中重要的教學(xué)手段和有效的教

2、學(xué)形式。近年來(lái)高考物理試卷對(duì)實(shí)驗(yàn)的考察,不僅從學(xué)生實(shí)驗(yàn)開(kāi)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)向考察對(duì)實(shí)驗(yàn)的思想、原理、方法的理解上,重在考察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)才能和綜合分析才能。例如,1993年是用干預(yù)法檢查平面的實(shí)驗(yàn),1994年是簡(jiǎn)諧振動(dòng)圖象的演示實(shí)驗(yàn),2019年是光電效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn),2019年是運(yùn)用靜電計(jì)研究平行行板電容器電容量的決定因素,2019年有關(guān)光電效應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)和LC振蕩電路的演示實(shí)驗(yàn)。但是實(shí)驗(yàn)題的得分率都不高,反映了目前在中學(xué)物理教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)薄弱的環(huán)節(jié)。許多物理老師都不同地只重視理論的講授和解題才能的培養(yǎng),而無(wú)視了對(duì)學(xué)生動(dòng)手才能的培養(yǎng)。不少學(xué)校教學(xué)經(jīng)費(fèi)缺乏,儀器設(shè)備陳舊簡(jiǎn)

3、陋,地方陜小擁擠,嚴(yán)重制約了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的正常開(kāi)展,對(duì)于大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn),不僅開(kāi)出率低,而且演示實(shí)驗(yàn)的作用和地位還在低程度下彷徨,使學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手才能普遍較低。近幾年我國(guó)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)素質(zhì)較差。又如19902019年期間,國(guó)家教委儀器研究所對(duì)一萬(wàn)余名學(xué)生進(jìn)展實(shí)驗(yàn)才能測(cè)試,結(jié)果是我國(guó)中小學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手才能幾乎都不及格。說(shuō)明了我國(guó)中小學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手才能普遍較差。因此,為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、觀察才能、思維才能和科學(xué)的思維方法,進(jìn)步他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的才能,進(jìn)一步進(jìn)步學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和愛(ài)好,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(shù)立敢于攀登科學(xué)頂峰的雄心

4、壯志,縮小與世界先進(jìn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)教學(xué)的差距,我們應(yīng)進(jìn)一步改善實(shí)驗(yàn)條件,改革演示實(shí)驗(yàn)教學(xué),直觀形象地為學(xué)生提供感性認(rèn)識(shí)。二、怎樣改革物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)1、重視演示實(shí)驗(yàn)教學(xué),加強(qiáng)才能培養(yǎng)。目前,學(xué)生普遍感到物理“難學(xué),其原因之一就是物理教學(xué)中缺乏實(shí)驗(yàn)。而一些經(jīng)濟(jì)興隆的國(guó)家,他們非常重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和研究問(wèn)題的方法,如日本初中物理的課時(shí)數(shù)只有75課時(shí),但安排的學(xué)生實(shí)驗(yàn)卻有20個(gè),演示實(shí)驗(yàn)有130個(gè),并且絕大多數(shù)都是研究性實(shí)驗(yàn),根本形成以實(shí)驗(yàn)為中心的課堂體系。可見(jiàn),他們的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方面得到訓(xùn)練和才能培養(yǎng)比我國(guó)的學(xué)生多得多,他們學(xué)生的實(shí)驗(yàn)心理素質(zhì)比我國(guó)中學(xué)生強(qiáng)。因此,在當(dāng)前我國(guó)中學(xué)教育由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變

5、過(guò)程中,我們對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),必須引起高度的重視,為了研究好這些課題,老師必須研究教材中哪些地方學(xué)生感到抽象、容易混淆、承受困難,并結(jié)合教學(xué)實(shí)際,研究解決的方法,努力開(kāi)發(fā)一些直觀的演示,同時(shí)在教學(xué)中引進(jìn)近代物理學(xué)的某些思想方法和現(xiàn)代科學(xué)的新成就,例如:用激發(fā)演示光的干預(yù)和衍射,用發(fā)光二極管演示電磁感應(yīng)中機(jī)械能與電能的互相轉(zhuǎn)化等。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,可在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)中,適當(dāng)增加相關(guān)演示工程,使教學(xué)內(nèi)容更加豐富,使學(xué)生的眼界更加開(kāi)闊。例如“分子間作用力的演示,可在兩只乒乓球間夾上一段彈簧,球的外側(cè)套上橡皮筋,平衡時(shí),引力等于斥力;增大球距時(shí),引力大于斥力;縮小球距時(shí),引力小于斥力。這樣不僅培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理的學(xué)

6、習(xí)興趣,更多地拓寬學(xué)生視野豐富他們的想象,而且能有效地進(jìn)步了學(xué)生的觀察才能、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的才能。2、在演示實(shí)驗(yàn)中增加學(xué)生的參與。演示實(shí)驗(yàn)是老師利用課堂時(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)展觀察、考慮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)通常老師演示,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。不同程度的限制和阻礙了學(xué)生智能和潛能的開(kāi)展,直接影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)心理素質(zhì)的進(jìn)步。因此,在演示實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生觀察、猜測(cè)、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)生充分理解實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,屢次重復(fù),加深印象,穩(wěn)固記憶。例如:在“楞次定律一節(jié)的教學(xué)中,筆者變

7、原來(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)展觀察,然后引導(dǎo)學(xué)生討論、研究、比照、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)言描繪,并解釋所觀察到的現(xiàn)象,從而順理成章地寫(xiě)出楞次定律?？梢?jiàn),演示實(shí)驗(yàn)在老師指導(dǎo)下讓學(xué)生參與,不僅有顯示學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的時(shí)機(jī),又能得到科學(xué)方法的訓(xùn)練及才能的培養(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)

8、態(tài)度和科學(xué)方法。3、變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn)。中學(xué)物理課堂演示實(shí)驗(yàn)可分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(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,穩(wěn)固和加深對(duì)根本規(guī)律和根本原理的認(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)探究物理規(guī)律的才能,而探究性實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生思維才能、創(chuàng)造才能、自學(xué)才能、觀察實(shí)驗(yàn)才能及解決實(shí)際問(wèn)題的才能有獨(dú)到的作用。正如愛(ài)因斯坦所說(shuō):“對(duì)真理的探究比占有更加珍貴。因此,在教學(xué)中可把一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘骄啃缘膶?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?以此浸透物理思想,

9、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)樘骄啃詫?shí)驗(yàn)。其研究方法: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),標(biāo)準(zhǔn)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。探究知識(shí):指導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)展詳細(xì)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。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)探究和理論探研兩種方法自我進(jìn)

10、展推證,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、本卷須知搞得一清二楚。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)更結(jié)實(shí),同時(shí)使學(xué)生受到科學(xué)方法的熏陶。4、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)展演示是一種最根本的手段,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)構(gòu)造,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,進(jìn)步學(xué)生觀察及分析問(wèn)題的才能。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,從而打破時(shí)間以

11、及空間的束縛,進(jìn)展逼真的模擬,靈敏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(huà)功能,展現(xiàn)了隨著電容充放電的進(jìn)展,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,平安逼真,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,思維高度活潑,求知欲高度旺盛的狀態(tài)。對(duì)于可見(jiàn)度小,不易觀察,且只能程度演示、觀察的內(nèi)容,例如水波的干預(yù)、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)生看到明晰的干預(yù)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,可非常形象直觀地表現(xiàn)波的疊加,學(xué)生也容易理解,并獲得了良好的效果。利用多媒體進(jìn)展物理實(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)進(jìn)步物理課的素質(zhì)教育教學(xué)有著廣泛的前景?？傊锢碚n堂演示實(shí)驗(yàn)要與學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),努力培養(yǎng)學(xué)生的下面幾個(gè)方面的根本實(shí)驗(yàn)要素:一是儀器使用的一般知