把握實驗契機促進合作互動

楊軍

物理學(xué)在新課程改革的背景下作為一門實驗科學(xué)，對實驗教師的日常工作能力和有效性提出新的更高要求.實驗教學(xué)是高中物理教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，實驗教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在輕松的物理實驗中對理論知識和概念進行掌握，透過物理現(xiàn)象看清物理本質(zhì).同時也能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，有效挖掘?qū)W生的觀察能力、動手能力、探究能力.筆者結(jié)合自身多年物理實驗教學(xué)的實踐經(jīng)驗，通過科學(xué)管理、調(diào)整職能，不斷創(chuàng)造條件，切實提升了相關(guān)實驗?zāi)芰徒虒W(xué)能力，并逐步地適應(yīng)了新課標的需要.

一、物理實驗教學(xué)的積累與提升

1.培養(yǎng)課前實驗預(yù)習(xí)

教學(xué)中合理運用物理實驗可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性.增養(yǎng)學(xué)生物理概念的鞏固.要想達到演示實驗和學(xué)生親自實驗交叉進行行得井然有序，達到教學(xué)預(yù)期的目標，就必須對教學(xué)提出更高要求，教師需要布置學(xué)生課前預(yù)習(xí)，讓學(xué)生提前了解課堂上要做哪些實驗，怎樣做和實驗所要表達的問題.

2.注重教師的語言方式

教師的課堂語言十分重要，實驗不是簡單的表演，也不是只為了讓學(xué)生看看實驗現(xiàn)象，而應(yīng)該結(jié)合語言，引導(dǎo)學(xué)生觀察，并達到啟迪學(xué)生思維的目的.老師做演示實驗時，要向?qū)W生介紹所用的器材，介紹器材的使用方法以及注意點，還要講述實驗的原理、步驟等等，語言必須簡練、精準，切忌含含糊糊，詞不達意.

3.通過實驗進行比較

（1）物理理論推算與實驗結(jié)果相互檢驗.理論推算與實驗結(jié)果比較，理論得到實驗證明，揭示缺陷及時糾正.相反，實驗結(jié)果與理論推算相比較，可檢驗實驗結(jié)果是否正確，有助于實驗誤差的分析，加強實驗精確度的研究意識，起到相互檢驗的目的.如講全電路歐姆定律時，用一些電路讓學(xué)生進行定性分析，當外電路電阻R變大（?。r，總電流強度、路端電壓、支路電流強度怎樣變化；分析后，再通過實驗證，學(xué)生可以自我判斷其結(jié)論是否正確.又如做“單擺測定重力加速度”的實驗時，通過實驗測出g=10.2 m/s2，實驗結(jié)果較理論的值偏差較大，讓學(xué)生尋找到產(chǎn)生誤差的原因？

（2）比較孿生實驗，排除疑難點.實驗中恰當采用對比實驗是掌握規(guī)律和認識事物的有效實驗途徑，有些問題不容易講清楚和學(xué)生很難突破的疑難點，通過對比實驗迎刃而解.對比實驗的優(yōu)點通常歸納三方面優(yōu)勢：第一，有助于概念規(guī)律的總結(jié)和建立；第二，進行驗證、觀察、研究事物現(xiàn)象的本質(zhì).第三，在不同物理現(xiàn)象的對比中，弄清、認識和牢固掌握各自的特點.如圖1演示實驗，準備兩個完全相同的小球A、B，把他們分別吊在兩根強度相同的細線上，但B球的上方用一條橡皮筋連接.實驗開始把兩球在同一高度平衡，隨后托起兩小球到同一高度后馬上放手，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)A球細線折了，而B球線沒有折斷.學(xué)生在觀察到實驗結(jié)果，進行思維分析得到，當物理的動變化一定情況時，作用時間越長，作用力越??；作用時間越短，作用力越大的特點，由此類推，玻璃器皿落地易破碎，但掉在滿綿上就不易碎了.

4.開設(shè)實驗習(xí)作課

探索開設(shè)實驗習(xí)作課搭配教學(xué)較縝密，但內(nèi)容要比課本范圍靈活，教師在設(shè)計實驗時應(yīng)考慮哪些可以讓學(xué)生培養(yǎng)實驗技能的鍛煉，使學(xué)生“品”出實驗趣味性，在輕松的氛圍中掌握知識，提高學(xué)生實驗獨立設(shè)計能力.如準備實驗器材如下：6.3 V、功率是1 W的燈泡，一個量程電壓表（0.3～15 V），一個量程（10 mA）、內(nèi)阻電流表（200 Ω），一個50 Ω和一個200 Ω的滑動變阻器，一根足夠長的電阻絲（4.35×10-7 Ω/m），一個萬用表（僅做檢查電路或標準時使用），一個米尺，一個游標卡尺，一個螺旋測微器，蓄電池一組（0～12 V），電鍵，導(dǎo)線.要求學(xué)生通過實驗測得數(shù)據(jù)，然后通過圖象法求出小燈泡電阻阻值.這一實驗針對學(xué)生歐姆定律、電阻定律、電功率、分流電路等知識得以鞏固.學(xué)生首先要考慮電路怎樣設(shè)計.安培表是外接還是內(nèi)接？怎樣連接滑動變阻器？分壓與限流選擇哪種才恰當？電池又應(yīng)選擇幾伏的？分析到必須將10 mA的表改裝成安培表，但沒有現(xiàn)成的定值電阻，這該怎么辦？電表改裝后又怎樣校準呢？最后學(xué)生根據(jù)實驗所測數(shù)據(jù)畫出圖象時，學(xué)生再分析為什么所描出的不是一條直線.通過習(xí)作實驗的動手動腦、分析、研究、探索思考，使學(xué)生具有從估算到實際的測量能力，將“伏安法測電阻”“測導(dǎo)體的電阻率”“電表改裝”“長度測量”貫穿為一線.學(xué)生在實驗興趣中物理知識能力收獲頗深.

5.完善、創(chuàng)新實驗

實驗由于條件和設(shè)施的關(guān)系，或者是教學(xué)設(shè)計的局限性，一些實驗或多或少的存在著一些不足，這要求教師在實際教學(xué)中，在實際情況允許的條件下，鼓勵學(xué)生在實驗中大膽創(chuàng)新，積極完善，要求學(xué)生在理解和掌握物理知識的同時，提高學(xué)生自主設(shè)計實驗的能力，加強學(xué)生創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng)，嘗試構(gòu)建探究式實驗課堂.實驗教學(xué)中可以運用表格幫助學(xué)生掌握實驗數(shù)據(jù)處理方法，理解物理概念.設(shè)計表格，合理制作圖表是中學(xué)物理實驗中研究物理量間的函數(shù)關(guān)系的一種極其有效和常見的教學(xué)模式.在做實驗課前準備工作時，運用表格線圖，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計制作表格，記錄數(shù)據(jù)，建立圖象，通過實驗圖線找到物理規(guī)律和方法.如在牛頓第二定律實驗后，挑選幾位有代表的特點的學(xué)生將自己所得的實驗圖表展現(xiàn)課堂，引導(dǎo)學(xué)生討論曲線的斜率，并由斜率的物理意義出發(fā)分析原因和深化物實驗教學(xué)的意義.在物理學(xué)史中許多科學(xué)家都是通過認真實驗、善于吸取大家的經(jīng)驗教訓(xùn)，法拉第吸取了前人的經(jīng)驗教訓(xùn)，經(jīng)過反復(fù)實驗，終于總結(jié)發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象.

6.改進實驗教學(xué)操作

在測定玻璃折射率問題時可以用到極少的實驗器材，簡單操作方便，就可以進行改進實驗操作，達到良好的實驗效果和目的.第一步，在A4白紙上畫一條ee′直線假設(shè)為玻璃磚的界面（如圖1所示），通過的O點畫入射光AO線段為入射光，并畫出法線NN′，第二把長方形的玻璃磚放在白紙上，讓它的一條邊和直線ee′平齊，畫出ff′為玻璃磚的另一邊，再取直角三角板放在直線ff′一側(cè)，當只移動玻璃磚時，使三角板的一邊和透過玻璃磚觀察到入射光線AO的像在同一條直線，緊靠三尺的這邊再畫一線段PQ.第三步，拿走玻璃磚和三角尺，延長PQ線段和直線bb′交O′，走線O′Q表示沿AO方向入射的光線，透過玻璃磚后的傳播方向，連接OO′，由此得到折射光線的方向是OO′.在直線AO上取一點C，使CO=OO′（用三角板測量），處長法線NN′交直線ff ′于點D，并且過D點作法線NN′的垂線與E點相交.用三角板分別測量出線段CE，O′D之間長度.因為入射角i=∠AON，折射角γ=∠O′ON′，因此折射率

n=sinisinγ=CECEO′D（sinγ=CECO.sinγ=O′DD′O）.實驗中在把AO入射光線改變時，用如上所示的方法分別就可以求出不同入射角的折射率，因此得到平均值，也就得到玻璃磚的折射率n.

二、分組實驗教學(xué)

1.分組實驗劃分

教師把實驗?zāi)芰玫呐c實驗?zāi)芰θ醯膶W(xué)生搭配分到各組，通過實驗操作進行觀察、分析、討論，骨干學(xué)生帶動一般學(xué)生共同進步學(xué)習(xí)，從而學(xué)生的感性思維和實驗水平大幅度提高，這種方式既煅煉了優(yōu)秀學(xué)生的組織性能力，又可使每位學(xué)生學(xué)習(xí)水平都達到進步，達到預(yù)期的實驗教學(xué)目標和實驗教學(xué)打下良好的基石.同時在設(shè)計分組設(shè)計實驗時，需要把演示實驗與分組實驗區(qū)分，培養(yǎng)學(xué)生掌握技能、研究方法、探索新知.

小組合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)自信態(tài)度.

分組實驗學(xué)習(xí)是同學(xué)間互教互學(xué)、彼此間互相交流信息的過程，也是互助互愛情感交流心理溝通的過程，它有利于培養(yǎng)物理“后進生”的交際能力，從而增強學(xué)習(xí)自信心.小組實驗合作學(xué)習(xí)客觀上為師生之間、學(xué)生之間的知識、經(jīng)驗和解決問題提供了一個很好的多項交流的環(huán)境.教師如果能正確認識領(lǐng)會它的實質(zhì)和內(nèi)涵，破除假象，并組織學(xué)生平等有效地開展實驗教學(xué)，不僅能極大地豐富學(xué)生相互交流的機會，增強學(xué)生之間進行交流的自信心理，還能把學(xué)生從封閉、狹隘的名次之爭轉(zhuǎn)向開放、自信、寬廣的科學(xué)合作，從而有利于物理交流能力和合作能力的培養(yǎng)，有利于物理綜合素養(yǎng)的提高.

2.分組實驗的目的

分組實驗就是要讓每一位學(xué)生都動起手來，并不是要求每個學(xué)生將來都成為科學(xué)家，而是要培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)能力.通過分組實驗，教師要讓學(xué)生自己進行總結(jié)增強物理實驗教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生動手動腦的能力，提高對學(xué)生物理實踐能力要求是高中物理新課標的最新要求，讓學(xué)生明白，物理學(xué)中的許多定律、定理都是在長期艱苦的實驗后總結(jié)出來的，包含著科學(xué)家多年的心血、汗水、失敗和挫折，教育學(xué)生在科學(xué)面前來不得半點虛假，培養(yǎng)學(xué)生不僅要有嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，還要有堅韌不拔的意志品質(zhì)，重視物理實驗教學(xué)逐漸成為當代高中物理教師所關(guān)注的重要課題.實際教學(xué)中，很多教師對提升物理實驗教學(xué)效果做了不少有益的嘗試.交流，然后讓學(xué)生自己總結(jié)這次設(shè)計實驗的思路好不好，有沒有達到預(yù)期的效果，為什么沒有達到預(yù)期的效果，要從哪里開始改進？實驗?zāi)艹晒Φ年P(guān)鍵是什么？實驗?zāi)苓_到想要的數(shù)據(jù)原因是什么？學(xué)生要能自己總結(jié)經(jīng)驗，然后不管成功或失敗，都能對學(xué)習(xí)繼續(xù)保持濃厚的興趣，對下一個目標、下一個挑戰(zhàn)鍥爾不舍.如用拋體法研究小球的彈性碰撞實驗，實驗調(diào)計中巧妙的運用到平拋運動的規(guī)律，達到在一定條件可能用射程來表征速度的大小，進而分析小球在碰撞前后的動量和動的變化規(guī)律，這是充分體現(xiàn)設(shè)計思想的一個實驗.

3.物理實驗中突出學(xué)生的主體地位

“讓學(xué)生主動參與”，“以學(xué)生為主體”等是課改實驗以來的熱門話題，不容置疑，這些話題一定程度上反映了課程改革的某些新的教育理念，要轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式的，必須要求教師的教學(xué)方式首先必須發(fā)生改變，在傳統(tǒng)教法上要增加創(chuàng)新，以促進學(xué)生的學(xué)習(xí)能力.在實驗教學(xué)中，教師必須設(shè)計出符合各種條件的實驗方案和實驗要求，調(diào)動學(xué)生積極思考.教師選取部分實驗或部分課堂演示實驗改為學(xué)生實驗讓學(xué)生進行小組實驗，獨立設(shè)計、獨立組裝儀器.如在單擺實驗時，可以讓學(xué)生自己組裝，根據(jù)已學(xué)知識，讓學(xué)生獨立思考測重力加速度的方法有哪些.

4.學(xué)會做實驗

學(xué)生要學(xué)好高中物理，必須喜歡實驗，實驗操作前，首先要認真閱讀實驗內(nèi)容，弄清實驗?zāi)康?、原理和所需要的實驗儀器.了解實驗儀器的原理、操作方法、額定條件、注意事項（如要求學(xué)生在實驗中精測細量，注意實驗物品的擺放）認真寫好實驗數(shù)據(jù)及記錄方案，合理選擇實驗儀器的規(guī)格，正確排序?qū)嶒瀮x器，按順序進行實驗操作，在實驗中仔細觀察物理現(xiàn)象和正確觀察實驗數(shù)據(jù)，及時記錄.實驗后，找出實驗成功的條件，產(chǎn)生誤差的原因，最后認真填寫實驗報告，增進學(xué)生實驗操作能力.

總之，物理教學(xué)中，實驗改善課堂結(jié)構(gòu)起到質(zhì)關(guān)重要的地位，實驗在教學(xué)中所發(fā)揮的作用是無可替代的.提高實驗教學(xué)的質(zhì)量，能有效地促進物理教學(xué)質(zhì)量的提高.對于學(xué)生未來的學(xué)習(xí)和綜合素質(zhì)的提升都具有不可或缺的作用.高中物理實驗既是教師向?qū)W生傳授知識和能力的基本手段，實驗中呈現(xiàn)出千變?nèi)f化的物理現(xiàn)象，能引起學(xué)生濃厚的興趣，激發(fā)他們的探究心理，實驗一旦有所收獲，有所創(chuàng)新，就會使學(xué)生趣味性更加穩(wěn)定，從而更加喜歡物理，熱愛科學(xué).同時具備一定的實驗?zāi)芰σ彩情_展物理教學(xué)工作的目標.教師需要不斷努力創(chuàng)新實驗思路、提供實驗服務(wù)及提高實驗技能使自己的工作取得新的進展與突破，不斷滿足新課改對物理實驗教師工作能力的需要.