對(duì)提高高中物理實(shí)驗(yàn)有效性的幾點(diǎn)思考

劉衛(wèi)星

物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，離開(kāi)實(shí)驗(yàn)，物理就成為無(wú)源之水，無(wú)本之木，實(shí)驗(yàn)最符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，也是學(xué)生接受物理知識(shí)最有效的途徑，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，促使學(xué)生更好地理解物理概念和物理規(guī)律，還能提高學(xué)生分析、解決物理問(wèn)題的能力，下面筆者就自己的教學(xué)實(shí)踐談?wù)勅绾翁岣吒咧形锢韺?shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性.

1 轉(zhuǎn)變物理教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念

伽利略曾說(shuō)：“科學(xué)的真理不應(yīng)在古代圣人的蒙著灰塵的書(shū)上去找，而應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)中和以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的理論中去找.”

高中物理教學(xué)改革越來(lái)越強(qiáng)調(diào)中學(xué)物理教學(xué)要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，然而在高考指揮棒的影響下，題海戰(zhàn)術(shù)盛行，“重理論、輕實(shí)驗(yàn)”的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，老師們常常感到實(shí)驗(yàn)教學(xué)既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，所以課堂教學(xué)中能不做的實(shí)驗(yàn)便不做實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)取代分組實(shí)驗(yàn)、利用黑板或PPT“講”實(shí)驗(yàn)、習(xí)題中做實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象普遍存在，中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀堪憂，長(zhǎng)此以往，不僅學(xué)生不會(huì)做實(shí)驗(yàn)，許多物理教師也會(huì)逐漸喪失設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的能力.

這種現(xiàn)象的發(fā)生首先源于教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作用的認(rèn)識(shí)不足，美國(guó)學(xué)者艾倫·柯林斯說(shuō)：“如果我們的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生能創(chuàng)造性地解決問(wèn)題和發(fā)展理論，那么這是我們所擁有的唯一方法”，可見(jiàn)，凡事只有親自實(shí)踐才能獲得真知.

其次是我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能欠缺所致.環(huán)顧我們身邊在物理教學(xué)上有感悟、有建樹(shù)的老師們，他們的感覺(jué)是：“不做實(shí)驗(yàn)，這物理課沒(méi)法上，”在他們的課堂上，以不多的話語(yǔ)引起學(xué)生更多的思考，以較少的推演解決學(xué)生更多的疑問(wèn)，因?yàn)樗麄儓?jiān)信，物理教學(xué)“要以實(shí)驗(yàn)和事實(shí)說(shuō)話”，物理教學(xué)中如果沒(méi)有實(shí)驗(yàn)，那就不是真正的物理課，所以教師必須轉(zhuǎn)變觀念，把時(shí)間用到實(shí)踐中去，追本溯源，學(xué)生的收獲定會(huì)比我們空洞的演示講解要大得多.

2 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣

愛(ài)因斯坦說(shuō)：“興趣是最好的老師.”興趣是直接推動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，如果學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)有極大的興趣，就會(huì)自主調(diào)動(dòng)情感、調(diào)動(dòng)內(nèi)驅(qū)力，以積極的狀態(tài)投入到學(xué)習(xí)中，因此，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣，是提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的關(guān)鍵.

要激發(fā)出學(xué)生的興趣，首先要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣.為此，我們要在以下幾個(gè)方面做改變，第一，設(shè)計(jì)啟發(fā)性問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的探究欲望.如，在進(jìn)行“楞次定律”教學(xué)過(guò)程中，教師先通過(guò)磁鐵插入和拔出螺線管時(shí)靈敏電流表偏轉(zhuǎn)方向不同、引導(dǎo)出要探究的問(wèn)題，感應(yīng)電流的方向應(yīng)遵循什么規(guī)律，通過(guò)這樣的啟發(fā)性問(wèn)題，不但能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更能使學(xué)生積極地參與到實(shí)驗(yàn)探究中去，第二，創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)變得更加逼真有趣，盡可能讓學(xué)生參與演示實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮學(xué)生在課堂上的主體地位.如，在講“機(jī)械能守恒定律”時(shí)，找一個(gè)勇敢的男生到講臺(tái)前面參與實(shí)驗(yàn)，把小鋼球從能剛好碰到他的額頭處?kù)o止釋放，當(dāng)小鋼球再次擺回到學(xué)生面前時(shí)，教室里發(fā)出了尖叫聲，怕砸到學(xué)生的額頭，那個(gè)男生也不由自主地把身體往后仰，但實(shí)際上根本不會(huì)碰到學(xué)生的額頭，這樣不僅能活躍課堂氛圍，更能激發(fā)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣.第三，利用DIS數(shù)字信息系統(tǒng)整合課本實(shí)驗(yàn)，解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集難、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜等問(wèn)題，提高了實(shí)驗(yàn)的趣味性、直觀性和探索性.如，在用控制變量法探究小車(chē)加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，用光電門(mén)代替打點(diǎn)汁時(shí)器測(cè)定小車(chē)的加速度，能更加便利、準(zhǔn)確的測(cè)量到結(jié)果；在細(xì)線和勾碼之間連接一個(gè)力傳感器，能直接測(cè)量出小車(chē)受到的合外力，避免因勾碼質(zhì)量增大，導(dǎo)致勾碼質(zhì)量m不再遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量M，而造成a-F圖象的彎曲；利用Excel表格來(lái)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以迅速、準(zhǔn)確地根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)作出a-F圖象，甚至能夠?qū)懗鰣D象所代表的公式.

3 加強(qiáng)探究性物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)

長(zhǎng)期以來(lái)，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式，教師直接告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等，所有學(xué)生都按部就班地做同樣的實(shí)驗(yàn)，模式僵化，實(shí)驗(yàn)過(guò)程缺乏學(xué)生的自主性和創(chuàng)造性活動(dòng)，學(xué)生都是被動(dòng)接受，學(xué)生的主體地位沒(méi)有得到重視，效果不理想.如，“伏安法測(cè)電阻”若采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，電流表是采用外接法還是內(nèi)接法，滑動(dòng)變阻器是采用限流式接法還是分壓式接法，總是摸不著頭腦，糊里糊涂.

聽(tīng)見(jiàn)的容易忘記，看見(jiàn)的容易記得，親手做過(guò)的東西才真正理解.教師不是向?qū)W生傳授知識(shí)，而是引導(dǎo)學(xué)生自己去體驗(yàn)，并從中獲取知識(shí)，學(xué)生也不是被動(dòng)地接受，而是主動(dòng)地從實(shí)驗(yàn)中探究知識(shí)，在自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，學(xué)生不僅獲得知識(shí)，鍛煉能力，也體驗(yàn)到了成功的喜悅.筆者按照學(xué)生的思維方式設(shè)計(jì)如下的探究實(shí)驗(yàn).

實(shí)驗(yàn)1 教師通過(guò)設(shè)計(jì)情景，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出測(cè)量電阻的問(wèn)題，給學(xué)生1 Ω的電阻，要求滑動(dòng)變阻器采用限流式接法，連接電流表時(shí)，讓一半學(xué)生采用“電流表內(nèi)接法”測(cè)量電阻，另一半采用“電流表外接法”測(cè)量電阻，做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果采用外接法的學(xué)生測(cè)量值小于1 Ω，而采用內(nèi)接法的大于1 Ω，到底哪一組數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確呢？接著分析測(cè)量數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生探究測(cè)量電阻與電壓表內(nèi)阻之間的關(guān)系，得出選擇電流表內(nèi)外接法的原則.

實(shí)驗(yàn)2 精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，激勵(lì)學(xué)生的自主探究能力，給10 kΩ電阻，電流表采用內(nèi)接法，用限流電路（20 Ω的滑動(dòng)變阻器）.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，無(wú)論如何凋節(jié)20 Ω的滑動(dòng)變阻器，測(cè)量數(shù)值幾乎不變，為什么呢？老師抓住學(xué)生遇到的疑問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生自主探究滑動(dòng)變阻器“限流式接法”和“分壓式接法”的原則.整課堂氣氛活躍，學(xué)生聚精會(huì)神，充分激發(fā)了學(xué)生思維的自主和行為的自主，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且還提高了他們的實(shí)驗(yàn)操作技能，課堂教學(xué)更加有效.

4 構(gòu)建高中物理開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室

在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有的實(shí)驗(yàn)器材都是學(xué)生第一次接觸，如打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、氣墊導(dǎo)軌等，比較生疏，不能很好的進(jìn)行操作，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差很大，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ泊嬖诓町?，但是我們要正視這種差異，有的學(xué)生能在課堂上完成所有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，有些學(xué)生可能無(wú)法完成，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣也存在差異，我們要尊重這種差異，有的學(xué)生完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)后，還想做些自己感興趣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，我們要為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)上的方便，所以我們要在時(shí)間和空間上，為學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造條件，向?qū)W生開(kāi)放物理實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)生課后去實(shí)驗(yàn)室就像去圖書(shū)館一樣，讓學(xué)生能隨時(shí)熟悉并掌握各種實(shí)驗(yàn)儀器的使用，學(xué)生可以“借”實(shí)驗(yàn)課中的實(shí)驗(yàn)儀器來(lái)重做上課時(shí)因某種原因未完成、未做好的實(shí)驗(yàn)，也可以“借”實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)儀器嘗試自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在嘗試中體驗(yàn)成功的快樂(lè)和失敗的教訓(xùn).

開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室后，每個(gè)學(xué)生都可以自己動(dòng)手，選擇適當(dāng)?shù)膬x器做自己想做的、感興趣的實(shí)驗(yàn).長(zhǎng)期堅(jiān)持下來(lái)，不儀可提高學(xué)生的興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，還能大大提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能.例如，在高一物理必修一實(shí)驗(yàn)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”教學(xué)中，可以自行提出問(wèn)題：除了課本上學(xué)習(xí)的用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)外，你還可以用什么方法來(lái)驗(yàn)證力的平行四邊形定則？向?qū)W生開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生將自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手去驗(yàn)證，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室邊嘗試邊改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)使用一根彈簧測(cè)力汁、不使用彈簧測(cè)力計(jì)等多種方法去實(shí)際操作，通過(guò)這種開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，又讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中鍛煉了自己的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?同時(shí)還能讓學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的習(xí)慣.

總之，提高高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的途徑還有很多，在今后的教學(xué)過(guò)程中要更加重視實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)地位，學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生從被動(dòng)實(shí)驗(yàn)向主動(dòng)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化，從觀摩轉(zhuǎn)向親身實(shí)踐，讓物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為常態(tài)，讓學(xué)生能真正理解物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，采用多種方式教學(xué)，注重實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、啟發(fā)性和探究性，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣，一如既往地繼續(xù)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的研究，提高物理教學(xué)效率.