淺談如何讓高中生參與物理演示實驗提高課堂教學效率

西南大學附屬中學(400700) 熊小梅

1 傳統(tǒng)物理演示實驗的不足

高中物理教學中演示實驗的作用是巨大的。引入新課時，做一個精彩的演示實驗，可以讓學生在整節(jié)課的學習中興趣高漲，注意力高度集中，從而高效學習。在概念建立的過程中，做一個記憶深刻的演示實驗，可以讓學生記憶清晰，理解深刻。在物理規(guī)律的揭示過程中，做一個新穎富有懸念的演示實驗，可以激發(fā)學生的求知欲和學習興趣。在解決重要的物理問題時，做一個演示實驗，可以讓學生跳出問題本身，找到解決問題的辦法。

然而，高中物理教學中最難的就是物理實驗，要做好演示實驗不容易，要做出精彩的演示實驗更難。實驗室中實驗器材往往非常陳舊，甚至還有幾十年前的實驗器材。傳統(tǒng)的演示實驗裝置生硬、死板，操作過程程序化，實驗效果不佳。有些實驗只是為了說明某個規(guī)律，沒有現(xiàn)實意義。比如向心力演示器，就是為了演示向心力大小與質量、半徑、角速度的關系而制作的器材。該器材造型生僻，生活中不常見，實驗效果不佳，沒有讓學生認識到物理規(guī)律來自于生活中，而是要在特定的器材幫助下才能發(fā)現(xiàn)。

有的實驗器材購回來就不好用，尺寸小，演示效果差。生產教具的商家沒有貼近教學一線，產品過時，效果不佳，使用不方便。這樣使得教師越來越不愿意做實驗，更愿意通過多媒體展示實驗。傳統(tǒng)物理演示實驗，器材功能單一，使用操作程序化，沒有創(chuàng)新的余地，教師每次這樣一步一步做下來，實驗課往往成了教師唱獨角戲，學生參與度不高，效果不好。傳統(tǒng)物理演示實驗操作要求高，不利于學生參與，學生成了看客，收獲不大。比如在氣墊導軌上探究碰撞規(guī)律的演示實驗，需要調平氣墊導軌，安裝擋光片，設置光電門，學生操作起來難度很大，只能觀看。而且實驗數(shù)據(jù)處理繁雜，整個演示過程不精彩，學生在觀看實驗時往往會走神，不關注教師的操作和記錄，實驗效果不好。

2 如何選擇實驗器材

由此看來，選擇好實驗器材是演示實驗成功的基礎。同一個物理規(guī)律，用不同的器材完成，效果往往大相徑庭。比如介紹變化的磁場可以產生感應電流這一規(guī)律，演示實驗是必不可少的。下面對比兩種實驗方案。方案1：用螺線管與靈敏電流計相連，通過插入和拔出磁鐵發(fā)現(xiàn)靈敏電流計指針發(fā)生偏轉。方案2：在有機玻璃板上均勻鑲嵌紐扣狀的強磁鐵，將金屬絲繞成大方框形線圈。線圈與靈敏電流計相連，當線圈平行于玻璃板緩慢進入磁場時，靈敏電流計指針發(fā)生偏轉。顯然，方案2可視性更強，學生更感興趣，學習時更投入。在講解物理規(guī)律時，如果所用實驗是再現(xiàn)物理學家發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律時的實驗，那么這個實驗的意義就更大，對學生的教育也是多方面的。

比如在講解電磁感應條件時，將法拉第用10年時間尋找磁生電方法的各種實驗在課堂上還原，讓學生深刻體會科學家不折不撓的精神。最后通過法拉第線圈實驗，讓學生感受法拉第發(fā)現(xiàn)磁生電奧秘時的喜悅。

因此，物理實驗器材的采購是需要教師參與的,教師要選擇好用的實驗器材。怎樣的實驗器材才算是好用呢？好用的實驗器材一定是在課堂上可以最大限度的發(fā)揮演示實驗作用的。這樣的器材應該包含以下屬性：尺寸適中、效果明顯、實驗步驟較少、趣味性強、容易解釋相應的原理等。

數(shù)字化傳感器實驗器材已經在中學加以使用。數(shù)字化傳感器實驗器材利用各種傳感器，將物理信號轉化為數(shù)字信號傳入電腦可以直接得到數(shù)據(jù)和對應的圖像。學校購買數(shù)字化傳感器實驗器材是非常必要的，對一些用傳統(tǒng)的實驗器材無法做的實驗可以輕松完成。比如在探究電磁感應條件時，用磁傳感器可以探測線圈內部的磁感強度的變化情況，用電流傳感器可以測出線圈內的感應電流。這樣學生可以明顯發(fā)現(xiàn)，當線圈中磁感應強度發(fā)生變化時，就產生了感應電流；當線圈中磁感應強度不變時，沒有感應電流產生。同時，數(shù)字化傳感器具有操作安全、簡單、數(shù)據(jù)處理快捷等優(yōu)點，很適合學生參與實驗。當然，不能說有了數(shù)字化傳感器實驗器材就不用傳統(tǒng)的實驗器材了，它們各有優(yōu)勢。傳統(tǒng)實驗器材種類多，學生興趣濃厚，實驗操作較復雜，通常需要教師精心設計探究實驗。數(shù)字化傳感器實驗器材操作簡易，使用范圍非常廣泛，幾乎可以完成高中的全部實驗，然而實驗趣味性不足，對學生數(shù)據(jù)能力處理的訓練總體比較薄弱。

教師自主設計、自己制作的實驗器材是最適合自己教學使用的。自制的實驗器材往往取材簡單，設計精妙，趣味性強。因此，教師應當盡量設計出能夠吸引學生的實驗器材，提高教學效率。例如，在講電磁感應現(xiàn)象時，筆者用生活中常見的物品——電磁爐、線圈、白熾燈，做了一個空中點燈的實驗。學生非常好奇為什么電燈沒接電源也能發(fā)光，使得學生對后面的學習內容非常專注，課堂效率大大提高。

3 如何做出精彩的演示實驗

同樣的實驗器材，不同的教師講解操作帶來的效果截然不同。前面講到的利用電磁感應點亮白熾燈的實驗，作者用魔術的方式呈現(xiàn)給學生，效果很好。課前將電磁爐用白紙包住，白熾燈與線圈接通。實驗之前，讓學生檢查燈泡是否與電源連接。然后將線圈放在電磁爐上(學生并不知道是電磁爐)，教師悄悄將電磁爐電源打開，白熾燈發(fā)光了，舉起線圈，白熾燈仍然發(fā)光。顯然這種呈現(xiàn)方式對于激發(fā)學生的學習興趣效果很好。如果做實驗前就把電磁爐展示出來，實驗的趣味性就降低了。因此，演示實驗不僅要做成功，還應花心思把實驗演示精彩。

可以從以下幾方面提高演示實驗的效果：首先，實驗應當富有懸念，以多樣的形式展開實驗，或者是實驗結果出乎學生意料，產生認知沖突。其次，教師在實驗過程中的語言要生動，動作可適當夸張，富有喜劇色彩，吸引學生的眼球。再次，在做多個實驗時要注意編排順序，層層展開，步步加深，牢牢抓住學生的注意力，讓學生一直跟著教師的思路思考。在教學中還要注意前后呼應，教學完成后要回過頭來審視之前的實驗，對其進行解密、利用或是改進。這樣，實驗效果就得到了延伸。最后，實驗一定要確保成功。不管實驗設計的多精彩，如果不能成功就是一節(jié)失敗的實驗課，對教學的影響非常大。為了確保實驗成功，教師一定要提前準備，注意細節(jié)。想到可能影響實驗成功的因素。同時要考慮實驗裝置擺放的位置和高度，保證絕大多數(shù)學生觀察到實驗現(xiàn)象。

4 如何引導學生參與實驗

在做演示實驗時，要引導學生參與到實驗中，這樣學生的注意力更加集中，演示實驗的效果會更好。在實驗中，學生參與某些環(huán)節(jié)是非常必要的。學生參與的形式多種多樣,可以參與設計實驗，可以參與記錄實驗現(xiàn)象或實驗數(shù)據(jù)，可以參與實驗原理或實驗結論的討論，甚至可以參與實驗操作等。在學生操作前一定要告知學生注意事項，確保操作正確、規(guī)范、安全。學生參與了實驗，在課堂上積極動眼、動口、動手、動腦，學習效率自然而然提高了。

5 如何利用好演示實驗提高課堂效率

物理實驗是物理學的靈魂，課堂教學也離不開演示實驗。怎樣利用好演示實驗為課堂教學服務是教師需要認真思考的問題。筆者認為從以下幾方面可以促進演示實驗與課堂教學完美融合。

5.1 目標明確，實驗服務于教學

一堂課有教學的主題，教學的重點，教學的難點，演示實驗就是要引導學生學習本節(jié)課的核心知識，幫助學生理解掌握重點知識，突破難點。課堂上不能做與教學主題無關或關系不密切的實驗，實驗也不能過多沖淡了教學主題。

5.2 抓住學生的興趣點，順利開展教學

興趣是最好的老師，課堂一定要調動學生的學習興趣，讓學生主動參與學習。演示實驗的一個主要作用就是激發(fā)學生的求知欲，讓教學高效進行。

5.3 教學內容前后呼應，釋疑解惑

實驗往往是用于提出問題，激發(fā)認知沖突，促進新知識的學習。同時，學完了新知識還應回頭去反思之前的實驗，加深對所學知識的理解，解決在學習過程中遇到的問題。