淺談物理實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用

林壽木++劉榮鋒

摘 要：物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。但在現(xiàn)在的物理課堂教學(xué)中，教師更側(cè)重理論的教學(xué)，而忽視物理實(shí)驗(yàn)的重要作用。中學(xué)物理中通常用到引入實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)以及分組實(shí)驗(yàn)等。本文就物理實(shí)驗(yàn)在學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)、抽象概念的理解以及教師教學(xué)水平的提高等方面作用進(jìn)行一些探討。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；物理實(shí)驗(yàn)；分組實(shí)驗(yàn)；演示實(shí)驗(yàn)

前言

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，任何一個(gè)理論的推廣，都是要經(jīng)受住無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)的考驗(yàn)才能夠得到大家的廣泛認(rèn)可。我們習(xí)以為常的物理定律、定理，都是經(jīng)過(guò)人們無(wú)數(shù)次辛勤的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了其正確性才得以推廣及使用。因此物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)該得到大家的重視，但在中國(guó)中學(xué)教育中卻非如此！

由于高考風(fēng)向標(biāo)的指引，理論計(jì)算的比例明顯高于實(shí)驗(yàn)。在升學(xué)率的壓力以及高考指揮棒的指揮下，教師將大多數(shù)時(shí)間花在了理論的學(xué)習(xí)上面[1]，即便有實(shí)驗(yàn)，為了應(yīng)付考試，眾多老師讓學(xué)生盲目背誦實(shí)驗(yàn)，讓實(shí)驗(yàn)變成紙上談兵。另外，客觀條件也給實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行帶來(lái)了諸多不便。例如，在很多學(xué)校的基礎(chǔ)設(shè)施不完整，更不用談實(shí)驗(yàn)所需的一切儀器[2]。這也使得很多農(nóng)村學(xué)校的教師無(wú)法開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。還需引起注意的是，學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)基本規(guī)范的無(wú)知也會(huì)促使實(shí)驗(yàn)無(wú)法順利進(jìn)行[3]。例如很多學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作方面的常識(shí)還是一片空白，給老師開展實(shí)驗(yàn)課帶來(lái)更多的負(fù)擔(dān)；學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，分組實(shí)驗(yàn)變成了一團(tuán)亂，實(shí)驗(yàn)步驟的不規(guī)范，使得儀器損壞或者實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象無(wú)法出現(xiàn)等等也促使教師不愿意開實(shí)驗(yàn)課。因此種種原因，做實(shí)驗(yàn)變成了講實(shí)驗(yàn)。

總之，由于諸多內(nèi)外因素的影響，使得物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)被淡化。但是，我們應(yīng)該清楚的認(rèn)識(shí)到，實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的重要作用并非簡(jiǎn)單的通過(guò)講實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱娲摹?/p>

1 物理實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生的重要作用

1.1 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

作為一節(jié)新課，對(duì)于剛接觸新知識(shí)的學(xué)生而言，這便是他們對(duì)于新知識(shí)點(diǎn)的第一印象，往往也是影響學(xué)生往后學(xué)習(xí)的積極性。“興趣是最好的老師”[4]，只有培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)于物理的學(xué)習(xí)興趣，那么在今后的教學(xué)過(guò)程中將會(huì)起到事半功倍的效果[5]！如在上《運(yùn)動(dòng)的合成與分解》這節(jié)課的時(shí)，同桌兩位同學(xué)相互配合，甲同學(xué)拿鉛筆和直尺，乙同學(xué)拿出一張白紙，把紙放在桌上，直尺輕輕的壓在白紙上面，甲同學(xué)沿直尺勻速畫直線，同時(shí)乙同學(xué)勻速拉白紙，做動(dòng)作時(shí)大家閉上眼睛。得到的圖形是直線。問：若甲同學(xué)加速，乙同學(xué)勻速，得到是什么圖形？若甲同學(xué)勻速，乙同學(xué)加速，得到又是什么圖形？學(xué)生先猜想說(shuō)明理由，而后一一用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。學(xué)生感到新奇，并且實(shí)驗(yàn)所用的物品是與我們生活學(xué)習(xí)息息相關(guān)的用具，令學(xué)生感到熟悉、親切，在心理上更容易接受它。再者，實(shí)驗(yàn)的最后設(shè)置了一個(gè)小小的懸念，激發(fā)學(xué)生繼續(xù)往下聽的興趣，達(dá)到引起學(xué)生注意的目的，將實(shí)驗(yàn)的作用發(fā)揮得淋漓盡致。

1.2 讓學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，從而更好的掌握知識(shí)

課堂的演示實(shí)驗(yàn)不僅僅是為了讓學(xué)生看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更重要的是如何在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中潛移默化的去培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的基本素養(yǎng)以及思考問題時(shí)的全面性[6]。如上《勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)例——自由落體運(yùn)動(dòng)》，牛頓管實(shí)驗(yàn)他們很少做了，通常都是用講的，因?yàn)榕ｎD管怎么抽都不可能抽到絕對(duì)的真空，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不夠理想。為了解決這一問題，上課的時(shí)候，先演示沒有抽氣時(shí)羽毛和鐵片下落時(shí)間差大，在抽氣的過(guò)程中我引導(dǎo)學(xué)生思考，當(dāng)我抽30秒之后牛頓管內(nèi)部還有沒有空氣？因?yàn)槌闅鈺r(shí)間很短，學(xué)生很容易得知肯定還有空氣存在。這時(shí)讓學(xué)生觀察牛頓管中羽毛與鐵片下落情況時(shí)間差變短了。緊接著繼續(xù)抽氣，并且這次抽的時(shí)間更長(zhǎng)。我讓學(xué)生預(yù)測(cè)，再次實(shí)驗(yàn)，會(huì)有怎樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？大部分學(xué)生都認(rèn)為羽毛和鐵皮肯定是會(huì)同時(shí)下落的。讓學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)羽毛還是稍微落后鐵皮下落，時(shí)間差更短。提問學(xué)生：如果一直抽氣，牛頓管中是不是就會(huì)變成絕對(duì)的真空？學(xué)生并不難得出絕對(duì)的真空只有在理想情況下才有可能發(fā)生，現(xiàn)實(shí)條件的限制，因此絕對(duì)真空不可能存在。所以羽毛和鐵皮才沒有同時(shí)下落。透過(guò)三個(gè)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象讓學(xué)生看到本質(zhì)：影響落地時(shí)間不同的是空氣阻力，進(jìn)行合理推理就可以知道，在沒有空氣阻力的情況下，輕重不同的物體是可以同時(shí)落地的。整個(gè)演示實(shí)驗(yàn)在師生的問答過(guò)程中不斷推向前進(jìn)，學(xué)生跟著老師的思路參與到整個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問題積極地進(jìn)行思考，將新知識(shí)不斷的內(nèi)化為自己的知識(shí)，有助于學(xué)生更快更好的掌握新學(xué)知識(shí)。本實(shí)驗(yàn)是不完美，恰實(shí)驗(yàn)“不完美”造就學(xué)生對(duì)本質(zhì)的完美的認(rèn)，從而更好的掌握知識(shí)。

1.3 培養(yǎng)學(xué)生思考問題的習(xí)慣和合作精神

近幾年高考物理實(shí)驗(yàn)的考察所遵循理念：實(shí)驗(yàn)題目要讓做過(guò)實(shí)驗(yàn)和沒做過(guò)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生區(qū)分開來(lái)?！凹埳险劚币呀?jīng)不合適宜，所謂“百聞不如一見，百見不如一練”，讓學(xué)生親身體會(huì)物理實(shí)驗(yàn)，有助于提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力以及培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到問題進(jìn)行積極思考的習(xí)慣。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在中學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中有很重要的作用，如，在探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)用到，在學(xué)習(xí)自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)也有涉及等等。因此，讓學(xué)生掌握打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的基本用法是必須的實(shí)驗(yàn)課。學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中還是會(huì)出現(xiàn)很多問題，如：打出的點(diǎn)痕跡不明顯、紙帶上的點(diǎn)不在同一直線上等等。先不急著解答學(xué)生的疑問，而是引導(dǎo)他們自己發(fā)現(xiàn)問題，紙帶上的點(diǎn)不在同一直線上有可能是什么造成的呢？學(xué)生思考：有可能是紙帶沒有拉直，也有可能是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器移動(dòng)等等。讓學(xué)生根據(jù)自己的猜測(cè)，再一次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生首先檢查打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是否固定牢固了，檢查完畢之后，他們小組兩人，一人按住小車并且將紙帶拉直，另一個(gè)人準(zhǔn)備開電源。當(dāng)電源被打開后，將小車與紙帶同時(shí)放手，兩人合作再一次完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)紙帶上的點(diǎn)這次就在同一直線上了，問題就迎刃而解了！在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，教師僅僅作為一名學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者[7]，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)遇到的問題進(jìn)行思考，在不斷的嘗試過(guò)程中，學(xué)生不斷規(guī)范自己的實(shí)驗(yàn)操作，從而培養(yǎng)了學(xué)生思考問題的習(xí)慣，同時(shí)也提高了他們的動(dòng)手實(shí)踐能力。這樣學(xué)生不僅成功的完成實(shí)驗(yàn)，而且得到了解決問題的成就感與滿足感。

不僅如此，在學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)中，很多實(shí)驗(yàn)僅靠一人之力是無(wú)法規(guī)范完成的，這時(shí)就需要學(xué)生的合作互助[8]。例如，在上述打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，就需要兩個(gè)同學(xué)的相互配合。學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，必須分配好任務(wù)，這樣才能夠更好的完成任務(wù)。又如，在驗(yàn)證平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)探究中，需要用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)將皮筋拉至標(biāo)記處，并且記錄下彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向以及拉力的大小。因此就需要兩個(gè)人的齊心協(xié)力才能完成。一個(gè)人負(fù)責(zé)拉彈簧測(cè)力計(jì)，另外一個(gè)人則負(fù)責(zé)做標(biāo)記、記數(shù)據(jù)。有的實(shí)驗(yàn)甚至需要更多的人一起合作才能完成。在此過(guò)程中，學(xué)生不經(jīng)意間也提高了他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

2 物理實(shí)驗(yàn)對(duì)于教師的重要作用

2.1 能夠提高教師的備課水平

作為一名物理教師，不僅理論知識(shí)要扎實(shí)，物理實(shí)驗(yàn)也尤為重要。課堂的演示實(shí)驗(yàn)必須確保其成功，這就要求教師要熟練掌握實(shí)驗(yàn)的原理，抓住實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。很多教師之所以不喜歡在課上做實(shí)驗(yàn)是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性，如果在課上實(shí)驗(yàn)失敗了，那么就會(huì)起到適得其反的效果。因此，教師在備課的時(shí)候必須花時(shí)間在實(shí)驗(yàn)上。如初中《空氣的“力量”》這節(jié)課，覆杯實(shí)驗(yàn)是最常見也是最精彩的引入實(shí)驗(yàn)，但同時(shí)失敗的幾率也很高。在備課的時(shí)候首先是用高腳杯進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)成功的幾率大概在80%左右，但是如果演示360度旋轉(zhuǎn)時(shí)就很容易失敗。因此，杯子改成了開口較小的，一樣是用硬紙板來(lái)?yè)踝￠_口，實(shí)驗(yàn)成功的幾率提高了，但是還沒有達(dá)到100%，最后，發(fā)現(xiàn)用礦泉水瓶代替杯子，用乒乓球代替硬紙板，實(shí)驗(yàn)的效果一樣，但每次實(shí)驗(yàn)都是成功的，因此便采取了這個(gè)方法。在課上，學(xué)生看到這樣驚奇的畫面，不禁被實(shí)驗(yàn)所吸引，帶著他們的好奇認(rèn)真的學(xué)習(xí)了這堂課。在整個(gè)備課的過(guò)程中，教師不斷地在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問題，思考解決問題的方法，最終解決問題，從而不斷改進(jìn)自己備課過(guò)程中存在的一些不足，大大提高了備課的水平。

2.2 能夠提高教師對(duì)教材的處理水平

凡事皆有兩面性，物理實(shí)驗(yàn)亦是如此。實(shí)驗(yàn)教學(xué)并非將實(shí)驗(yàn)與理論的機(jī)械加和。更重要的是如何巧妙的將實(shí)驗(yàn)穿插于理論講課當(dāng)中，使得整堂課理論與實(shí)驗(yàn)過(guò)度自然，讓學(xué)生容易接受，同時(shí)使得整堂課達(dá)到事半功倍的效果。《形變與彈力》這節(jié)課就有很多可以做的實(shí)驗(yàn)，如：橡皮泥的范性形變實(shí)驗(yàn)、吉他弦的彈性形變實(shí)驗(yàn)、玻璃瓶的微小變形實(shí)驗(yàn)等等。如此多得有趣實(shí)驗(yàn)加上理論的教學(xué)，使得原本內(nèi)容相對(duì)較為繁雜的課程變得更加雜亂無(wú)章。這時(shí)就需要教師對(duì)教材進(jìn)行一些內(nèi)容的取舍。橡皮泥的范性形變以及吉他弦的彈性形變都是日常生活中常見的現(xiàn)象，學(xué)生對(duì)此相當(dāng)了解，因此只要用幾句話帶過(guò)便可以。但是對(duì)于用放大法來(lái)觀察微小形變是形變的重點(diǎn)，就需要教師詳細(xì)的進(jìn)行講解，課本中有桌面的微小形變以及玻璃瓶的微小形變兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。由于玻璃瓶實(shí)驗(yàn)對(duì)玻璃瓶有一定的要求，因此選做觀察桌面的微小形變?nèi)〔母?jiǎn)單，學(xué)生更容易接受。用這個(gè)實(shí)驗(yàn)不僅可以講授放大法這一重要的實(shí)驗(yàn)方法，同時(shí)也能利用這個(gè)實(shí)驗(yàn)講解彈性形變的特點(diǎn)。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，教師不斷挖掘教材中隱含著的物理思想，從而不斷地提高了教師對(duì)于教材的處理水平。

2.3 能夠提高教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平

實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)之間存在著很大的差異。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅要求教師要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，更重要的是要有較強(qiáng)的動(dòng)手能力。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中會(huì)不斷的琢磨如何講好實(shí)驗(yàn)，如何更好的將理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，讓學(xué)生更容易掌握新知識(shí)。如在高中學(xué)習(xí)平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，要使得學(xué)生直觀的認(rèn)識(shí)到小球水平拋出水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，就需要用平拋運(yùn)動(dòng)演示器做三個(gè)小球演示實(shí)驗(yàn)。在演示過(guò)程中，教師要求學(xué)生觀察三個(gè)小球是否同時(shí)相遇。由于小球運(yùn)動(dòng)太快，人的反應(yīng)沒有那么快，因此存在很大的誤差。教師可以拍視頻逐幀播放，從慢動(dòng)作中可以看出：平拋運(yùn)動(dòng)小球水平線始終與自由落體小球等高，與勻速運(yùn)動(dòng)小球始終在同一豎直線上，由此證明平拋運(yùn)動(dòng)水平方向做勻速直線和豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)。在上課過(guò)程中，教師知道什么是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，這就便于教師把握整節(jié)課的中心。在不斷的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平也會(huì)慢慢得到提高。這就是教育學(xué)中教學(xué)相長(zhǎng)的原理。教師在教學(xué)過(guò)程中不斷的發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，在這一系列問題中不斷學(xué)習(xí)、成長(zhǎng)，從而促進(jìn)教師的教學(xué)水平進(jìn)一步的提高。只有不斷提高教師教學(xué)水平，教育才能更好的持續(xù)下去。

想要上好一堂實(shí)驗(yàn)課，需要教師不斷的推敲琢磨，在不斷積累上課過(guò)程中遇到困難時(shí)解決問題的方法的過(guò)程中，教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平就會(huì)不斷得到提高，因此課堂的教學(xué)水平也得到升華。

2.4 能夠提高教師教學(xué)的綜合素質(zhì)

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)考驗(yàn)的不僅僅是教師的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力以及學(xué)科專業(yè)知識(shí)，教師的應(yīng)變能力，創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)也在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不斷地得到提高。每一次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果卻不一定都是一樣的結(jié)果，有時(shí)環(huán)境以及條件的改變，就會(huì)讓實(shí)驗(yàn)由成功變成失敗，這便要教師巧妙進(jìn)行處理。如在做靜電實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求干燥等，有時(shí)天氣相對(duì)比較潮濕一些，實(shí)驗(yàn)便會(huì)失敗。如果遇到這種情況，教師可以順勢(shì)普及知識(shí)：在潮濕的環(huán)境里，教室四處都有水分子，水分子會(huì)導(dǎo)電，因此就會(huì)把電荷導(dǎo)走，這便是為什么靜電實(shí)驗(yàn)要在干燥環(huán)境里面做的原因了。不僅如此，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還能讓教師逐漸形成自己獨(dú)特的教學(xué)風(fēng)格。在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，教師剛開始的時(shí)候顯得較為迷茫，不知從何下手，但是慢慢地，教師能夠從中體會(huì)并領(lǐng)悟到適合自己的更快、更有效的備課以及教學(xué)方式，因而逐漸形成自己的教學(xué)風(fēng)格。

3 總結(jié)

在物理教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虿粩嗉ぐl(fā)學(xué)生對(duì)于物理的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對(duì)于抽象概念的理解以及促進(jìn)教師教學(xué)水平的不斷提高。在筆者的研究過(guò)程中，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的作用以及教材處理等等方面有了更進(jìn)一步的了解。并且，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)用到了實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在課堂上的氣氛變得很活躍，對(duì)于物理的學(xué)習(xí)興趣也提高了很多。不僅如此，很多比較抽象的物理概念通過(guò)實(shí)驗(yàn)的演示，學(xué)生能夠更加理解并能牢固的掌握。

參考文獻(xiàn)：

[1]常浩冼.淺析高中物理現(xiàn)狀及改進(jìn)措施[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)：教育理論版，2012（4）：74-75.

[2]聶炬.農(nóng)村中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀分析及對(duì)策[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2012（21）：2.

[3]楊林.如何提高中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性[J].動(dòng)動(dòng)畫世界：教育技術(shù)研究，2012（6）：3.

[4]姚富慶.新課改與中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].課改前沿， 2012（5）：281.

[5]曾祥義.淺談初中物理教學(xué)中學(xué)生興趣的培養(yǎng)[J].科學(xué)咨詢（教育科研），2011（3）：85.

[6]何關(guān)苗.試論初中科學(xué)教學(xué)中演示實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)與激活策略[J].新校園（理論版），2012（7）：189-190.

[7]梁永才.搞好中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考[J].考試周刊， 2012（23）：125-126.

[8]伊小柱.淺談物理實(shí)驗(yàn)的作用[J].科學(xué)教育研究，2011 （14）：108.