淺談演示實驗的創(chuàng)新在物理教學中的應(yīng)用

趙春喜

【摘要】物理學是以實驗為基礎(chǔ)的科學，實驗始終是研究物理學的重要方法，因此在中學物理教學中實驗是重要的教學方法，通過演示和實驗不僅能提供學生對所研究的物理現(xiàn)象的感性材料，培養(yǎng)學生的觀察能力，而且還可以使學生獲得一定的實驗技能，培養(yǎng)學生的實驗?zāi)芰Α?/p>

【關(guān)鍵詞】物理 實驗 觀察

物理實驗使指人們根據(jù)研究的目的，利用科學儀器設(shè)備人為的控制或模擬物理現(xiàn)象，排除干擾，突出主要因素，在最有利的條件下研究物理規(guī)律的一種活動。物理實驗可以簡化和純化研究過程；可以強化研究條件；可以加速或延緩物理過程；可以重復(fù)再現(xiàn)物理過程；可以對物理現(xiàn)象或過程進行定量研究?？偠灾锢韺嶒炘谖锢斫虒W中有十分重要的作用。下面從以下幾點加以說明：

1 物理實驗可以培養(yǎng)學生的觀察能力

教師在演示實驗中，首先要讓學生明確實驗觀察的目的，其次要讓學生觀察實驗的裝置，認真觀察實驗儀器的初始狀態(tài)，了解各部分儀器、儀表的作用與功能，使學生對觀察的目的，實驗的儀器裝置有一個整體認識。在做電學實驗時，要先讓學生看清電路。第三，要引導(dǎo)學生認真觀察實驗現(xiàn)象的發(fā)生和變化過程，演示實驗一般要重復(fù)做二至三次，以便于學生反復(fù)觀察，紀錄實驗現(xiàn)象、結(jié)論，教師還要帶領(lǐng)學生分析思考逐步形成理論。這樣，學生的觀察能力得到了培養(yǎng)，對理論知識建立的過程有了較清楚的認識，使知識具體化，幫助學生理解較抽象的理論物理知識，能夠使其久久留與腦海之中，保持較長的記憶時間。一般地，第一次演示時，讓學生集中觀察發(fā)生的現(xiàn)象，第二次要求學生觀察老師的操作，以便明確現(xiàn)象是怎樣發(fā)生的，第三次讓學生綜合觀察現(xiàn)象發(fā)生的過程及其結(jié)果如何。

為了增強演示實驗的效果，培養(yǎng)學生的觀察能力，教師可以在演示實驗前或演示實驗過程中，提出一些思考性的問題，以便引導(dǎo)學生觀察實驗中發(fā)生的現(xiàn)象及現(xiàn)象變化過程，把學生的無意注意轉(zhuǎn)化為有意注意，引導(dǎo)學生集中注意力觀察最需要觀察的事物，并在演示實驗過程中指導(dǎo)學生觀察方法，以及觀察中應(yīng)注意的問題。

在演示實驗的觀察訓(xùn)練中可以逐步減少教師的指導(dǎo)，從開始時實驗前做詳細的指導(dǎo)觀察逐步地變?yōu)橛兄攸c地指導(dǎo)觀察。在學生具備一定的觀察能力后，可運用“無聲演示”的方法，即教師在演示前和演示過程中都不講解指導(dǎo)，而只操作給學生觀察，演示結(jié)束后，讓學生把觀察到的現(xiàn)象和過程用科學語言正確描述出來，可以先提一名學生回答，然后請其他學生補充，直至達到要求為止。也可以讓每個學生看完教師的無聲演示后，寫下自己所觀察到的現(xiàn)象和過程，這也是考察學生觀察能力的有效方法之一。經(jīng)過這樣反復(fù)多次的訓(xùn)練，即可不斷提高學生的觀察能力。

2 通過物理實驗發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，建立物理理論

在物理學中，物理規(guī)律一般都是通過實驗總結(jié)出來的。一些物理學家為了探索自然的規(guī)律，不惜從事十年數(shù)十年的艱苦實驗，有的還要冒著生命的危險來進行實驗研究。例如法拉第電磁感應(yīng)定律是經(jīng)過十年的實驗探索才發(fā)現(xiàn)的，在此之前1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，這使善于思考的法拉第由此得到啟發(fā)并提出“磁轉(zhuǎn)化為電”的設(shè)想，1822年法拉第就開始了艱苦漫長的轉(zhuǎn)磁為電的研究，經(jīng)過無數(shù)次的實驗，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，接著又進行了一系列的實驗研究，最后成功的實現(xiàn)了磁轉(zhuǎn)化為電的設(shè)想，并經(jīng)過進一步的實驗探索，總結(jié)出了法拉第電磁感應(yīng)定律，開創(chuàng)了人類的電氣化時代。美國科學家富蘭克林是冒著生命危險進行“捕捉雷電”實驗的，并為電學的發(fā)展作出了貢獻?？茖W實驗也是發(fā)明家取得成功的必由之路。如美國發(fā)明大王愛迪生曾獲1093項發(fā)明專利，可以說，他的每一項發(fā)明都是通過實驗取得的。例如愛迪生發(fā)明白熾燈時為了尋找燈絲的合適材料，曾先后用1600多種礦物和金屬材料進行反復(fù)的實驗，歷時13個月，終于研制成功一只亮度達40燭光的炭化竹絲燈泡?？梢哉f科學實驗是人們認識自然，改造自然的重要途徑。因為人們只有通過變革自然界的活動才能獲得關(guān)于自然界的現(xiàn)象和本質(zhì)的種種感性材料，并在概括大量感性材料的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)規(guī)律和建立理論。

3 通過物理實驗可以驗證物理假說，檢驗物理理論

通過實驗不僅可以發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，建立物理理論，而且還能驗證物理假說，檢查物理理論的真?zhèn)?。因此，實驗既是建立理論的源泉，又是檢驗理論真理性的標準。例如1956年李政道、楊振寧提出的“弱作用下宇稱不守恒”的假說，在被吳健雄的鈷-60實驗驗證后，才被公認。法拉第由“電生磁”萌發(fā)的“磁生電”的假說，被實驗驗證后才變?yōu)槲锢硪?guī)律。另一方面一些物理理論被實驗檢驗后不得不拋棄，如亞里士多德的“落體觀念”在統(tǒng)治了物理學兩千多年后被伽利略的實驗證明是錯誤的而被人們拋棄。有如“以太”和“燃素”雖在物理學中存在多年，最終還是被實驗檢驗而宣告并不存在。

作為物理實驗，它之所以能夠充當驗證物理假說的依據(jù)，檢驗物理理論的標準，是由于物理實驗具備檢驗科學真理性的根本屬性。物理假說和理論是人們的思維對于自然界規(guī)律性的反映，那么作為檢驗這種反映正確與否的標準不能是理論本身，同時又不能是客觀對象本身，因為作為純粹的客觀對象并不能證明理論與對象是否符合一致；另一方面，作為標準又必須具有把人的思維同客觀世界聯(lián)系起來的特性。物理實驗恰恰具備以上作為檢驗標準的條件，所以物理實驗是驗證假說，檢驗理論的標準。

4 通過實驗完善理論體系，發(fā)展物理理論

通過實驗?zāi)懿粩嗟赝晟评碚擉w系，發(fā)展物理理論。例如19世紀末20世紀初，人們相繼發(fā)現(xiàn)了X射線、電子、天然放射性現(xiàn)象等用經(jīng)典物理學無法解釋的實驗事實，預(yù)告了新的物理理論的即將誕生。麥克爾遜一莫雷實驗否定了以太的存在。導(dǎo)致了相對論的建立，黑體輻射的實驗事實最終導(dǎo)致了量子力學的產(chǎn)生。

在中學教學過程中的實驗多為演示實驗、邊講邊實驗、分組實驗，無論是哪一種實驗都有利于培養(yǎng)學生對物理的濃厚興趣，有利于學生注意力的集中，調(diào)動學生學習的主觀能動性，有利于學生更好的了解教材，掌握教材，通過各種感覺獲得更多的直接經(jīng)驗和感性材料，有利于學生掌握知識和理解知識打好基礎(chǔ)，以便學生很好的認識物理現(xiàn)象，掌握物理規(guī)律和理論，能促進良好教學效果的產(chǎn)生。因此，在教學過程中我們應(yīng)注意物理實驗的運用。