備好物理實(shí)驗(yàn)的探討

(吉林省前郭縣蒙古族中學(xué)，吉林 前郭 131100)

備好課是上好課的基礎(chǔ)和保障，備好實(shí)驗(yàn)是日常備課中不可或缺的重要部分.因?yàn)槲锢韺?shí)驗(yàn)承載著科學(xué)知識(shí)、隱含著科學(xué)方法,也是物理概念形成的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),物理規(guī)律得到驗(yàn)證的有效方法,還是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力與觀察能力的手段，更是培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)，形成實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)真理唯一標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)觀，提高學(xué)習(xí)興趣的重要途徑.可見，備好實(shí)驗(yàn)對(duì)課堂教學(xué)效果具有重要而深遠(yuǎn)的意義.通過研究發(fā)現(xiàn)，同樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，相同的實(shí)驗(yàn)裝置或?qū)嶒?yàn)方法，教學(xué)效果卻大相徑庭.這是因?yàn)?，?shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想的教師缺少實(shí)驗(yàn)備課的程序性知識(shí)，不知道在實(shí)驗(yàn)備課時(shí)，應(yīng)該先做什么，后做什么，每一步應(yīng)該完成什么任務(wù)，以及各步間的邏輯關(guān)系.為此，本文從筆者的教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，提出實(shí)驗(yàn)備課要做到有理、有序、有法，應(yīng)從以下10個(gè)方面的流程入手.

1 體會(huì)實(shí)驗(yàn)編排意圖

我們?cè)趥湔n的時(shí)候，要通過研讀，結(jié)合物理知識(shí)點(diǎn)，思考在這里出現(xiàn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是什么？是為了提高學(xué)生的興趣，還是提供豐富的實(shí)驗(yàn)表象，或是培養(yǎng)觀察和操作能力，或是為了給下一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)做鋪墊和過渡？通過研讀課程標(biāo)準(zhǔn)、教科書及其教師用書，對(duì)被選入教科書的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，體會(huì)編者的教學(xué)設(shè)計(jì)意圖，實(shí)現(xiàn)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的具體化.若是為了培養(yǎng)興趣，那么我們就注重這個(gè)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象奇特、有趣.若是為了獲得實(shí)驗(yàn)表象，那么我們就要注重實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可見度.若是為了驗(yàn)證物理規(guī)律，那么我們就要保證實(shí)驗(yàn)的成功和直觀.總之，對(duì)于安排在教科書里的實(shí)驗(yàn)，一定要理解好編者的意圖.只有這樣才能把實(shí)驗(yàn)功能最大限度的發(fā)揮出來.

2 理解實(shí)驗(yàn)原理

研究實(shí)驗(yàn)，首先要明確實(shí)驗(yàn)的目的、內(nèi)容和要求，然后從分析、研究實(shí)驗(yàn)原理入手.只有弄懂了實(shí)驗(yàn)原理，才能真正掌握實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵、操作的要點(diǎn)，從而合理地選擇實(shí)驗(yàn)裝置、器材，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)等，正確地處理數(shù)據(jù)、估計(jì)誤差、得出結(jié)論.例如，測(cè)物質(zhì)密度的實(shí)驗(yàn)原理是密度公式ρ=m/V，根據(jù)此公式可知，要測(cè)定物質(zhì)的密度，必須知道兩個(gè)量——質(zhì)量和體積，需要測(cè)出物體的質(zhì)量和物體的體積，測(cè)物體質(zhì)量的器材是天平，測(cè)物體體積的器材是量筒或量杯，至此，本實(shí)驗(yàn)的器材就一目了然了.

3 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

教科書中提供的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是編者考慮眾多因素后選用的，如城鄉(xiāng)差別、發(fā)達(dá)地區(qū)與不發(fā)達(dá)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)差異、男生與女生的個(gè)性差異等.所以，對(duì)不同的學(xué)生可能會(huì)存在不適應(yīng)的問題，不同教師的講課風(fēng)格與呈現(xiàn)知識(shí)的方式也不盡相同，因此就要考慮優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的問題，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要遵守科學(xué)性原則、直觀性原則、簡(jiǎn)約性原則、安全性原則、可行性原則.優(yōu)化的策略有現(xiàn)象奇異、結(jié)構(gòu)巧妙、操作簡(jiǎn)捷，還要考慮器材的選擇是否合理等.

10圖1

例如，浮力產(chǎn)生的原因，在現(xiàn)行的教科書中，只用一個(gè)正方體受力的示意圖來說明，缺少必要的實(shí)驗(yàn)事實(shí)來支撐.筆者利用生活中的飲料瓶提出了獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案.如圖1所示，用螺絲固定去底的大小飲料瓶.分別往大小飲料瓶中放入直徑略大于瓶口的橡膠彈力球.操作時(shí)，先往小的飲料瓶中加水至滿，彈力球B雖然在水中，但仍然不浮起.說明水中的物體不一定受到浮力.再加水，水從小飲料瓶溢出到大飲料瓶?jī)?nèi)，大飲料瓶?jī)?nèi)的彈力球A也不浮起.隨著大飲料瓶?jī)?nèi)水的逐漸升高到與小飲料瓶相平時(shí)，小飲料瓶?jī)?nèi)的B小球就會(huì)升起來.從而說明浮力產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)是向上和向下的壓力差.

4 熟悉實(shí)驗(yàn)裝置

在實(shí)驗(yàn)過程中總是伴隨著很多的偶然性的因素，因此，這個(gè)實(shí)驗(yàn)無論你以前做過多少次，還要進(jìn)一步的熟悉實(shí)驗(yàn)裝置.為此，在這一備課環(huán)節(jié)中要做好如下幾點(diǎn)：

(1)感悟?qū)嶒?yàn)裝置.明了所選擇的實(shí)驗(yàn)儀器的功能，特別是熟悉儀器的型號(hào)、結(jié)構(gòu)、使用方法.要了解所選擇實(shí)驗(yàn)裝置中還存在什么問題？如何進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可見度、拓展其教學(xué)功能？

(2)組裝儀器.如組裝水沸騰實(shí)驗(yàn)裝置的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一是酒精燈放在鐵架臺(tái)上，點(diǎn)燃酒精燈，調(diào)節(jié)帶有石棉網(wǎng)的鐵環(huán)位置的高低，實(shí)現(xiàn)外焰加熱.二是往燒杯中倒入適量的水，調(diào)節(jié)固定溫度計(jì)的十字夾的高低，使溫度計(jì)的玻璃泡剛好浸在燒杯的水中.

(3)嘗試操作.通過操作，明了實(shí)驗(yàn)中要注意的問題，只有對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多次演練，才能積累操作的經(jīng)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)在課堂教學(xué)中保證成功有效.

5 規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作

學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作技能的重要途徑是練習(xí)，而練習(xí)往往是從模仿開始，因此，教師做演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求操作規(guī)范，保證成功，為此要注意以下幾點(diǎn)：

(1)出示實(shí)驗(yàn)裝置要掌握時(shí)機(jī).實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)學(xué)生來說，極具吸引力，儀器不能一上課就放在講臺(tái)上，這樣易分散學(xué)生的注意力，影響教學(xué)效果.

(2)操作與講解要緊密配合.實(shí)驗(yàn)操作蘊(yùn)含著豐富的知識(shí)、思維、經(jīng)驗(yàn)等，因此教師要配合實(shí)驗(yàn)操作，講解操作要領(lǐng)，說明觀察目的和注意事項(xiàng)等.

6 客觀描述現(xiàn)象

在描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

(1)忌把結(jié)論名稱當(dāng)作現(xiàn)象來描述.如在研究壓力作用效果的實(shí)驗(yàn)中，在描述現(xiàn)象時(shí)，就不能提前使用“壓強(qiáng)”這一術(shù)語，即壓力一定時(shí)，受力面積越小，壓強(qiáng)越大.因?yàn)榇藭r(shí)學(xué)生還沒有形成壓強(qiáng)的概念，只能描述為壓力的作用效果是什么樣的.

(2)忌片面描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.如在做物體對(duì)外做功、內(nèi)能減少的實(shí)驗(yàn)時(shí)，多數(shù)學(xué)生對(duì)有刺激性的“膠塞被沖開”和有趣的“聽到啪的聲音”比較關(guān)注，而對(duì)酒精氣體對(duì)外做功時(shí)內(nèi)能減少，溫度降低，酒精液化后形成“白霧”的現(xiàn)象就忽視了.

7 正確歸納結(jié)論

物理實(shí)驗(yàn)中重要的工作是對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中所收集的證據(jù)或數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，從而得出規(guī)律，這就是實(shí)驗(yàn)結(jié)論.通過分析得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，要注意幾下幾點(diǎn)：

(1)不能因果關(guān)系顛倒.研究電流與電壓、電阻的關(guān)系時(shí)，結(jié)論不能描述為：當(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體的電流成正比.應(yīng)歸納為：當(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比.

(2)不能混淆探究因素.研究動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)時(shí)，學(xué)生觀察到同一個(gè)小球，放的位置越高，推動(dòng)木塊越遠(yuǎn).就將“高度”認(rèn)為是探究的因素，就錯(cuò)誤地得到：物體質(zhì)量一定，被舉高度越大，具有的動(dòng)能越大.其實(shí)，放在不同高度的目的是小球運(yùn)動(dòng)到水平位置時(shí)可獲得不同的速度.因此，正確的表述為：物體質(zhì)量一定，速度越大，具有的動(dòng)能越大.

8 欣賞思想方法

對(duì)于每一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)，我們不僅是要關(guān)注現(xiàn)象和結(jié)論的獲得，更要關(guān)注實(shí)驗(yàn)中所蘊(yùn)含的科學(xué)思想與方法，以及學(xué)生在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中習(xí)得的技能和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn).因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)備課時(shí)，應(yīng)充分的挖掘這些實(shí)驗(yàn)思想和方法.例如，在測(cè)量溫度的實(shí)驗(yàn)中，介紹溫度計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，要讓學(xué)生知道，這里隱含著放大和轉(zhuǎn)化的思路、刻畫標(biāo)度的方法等.

9 預(yù)做備用實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，在實(shí)驗(yàn)操作中總是有不確定的偶然性因素，有時(shí)你在課前準(zhǔn)備得很好，或上節(jié)課做的非常成功，但有時(shí)在教學(xué)中會(huì)出現(xiàn)不成功的狀況.因此，我們要在備課的時(shí)候，要準(zhǔn)備一個(gè)備用實(shí)驗(yàn)方案，以防不測(cè).例如，在做壓強(qiáng)大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們除了準(zhǔn)備教科書中的實(shí)驗(yàn)方案外，還可以設(shè)計(jì)幾個(gè)備用預(yù)案，用左手指擠壓右手掌.用一端削尖的鉛筆，放在兩食指之間，體驗(yàn)壓力的作用效果.

10 實(shí)驗(yàn)教學(xué)反思

許多教師在教學(xué)中比較注重實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備，滿足于實(shí)驗(yàn)的成功操作，忽視了實(shí)驗(yàn)的反思和總結(jié).通過反思，可總結(jié)實(shí)驗(yàn)操作成功的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，從而更好地揭示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象本質(zhì)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，讓學(xué)生品味實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想的深邃.

參考文獻(xiàn)：

王愛生，丁長(zhǎng)泰.開發(fā)自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)的策略[J].物理實(shí)驗(yàn)，2012，(3).