高中物理演示實驗教學(xué)設(shè)計的方法與策略

福建省龍巖市長汀縣新橋中學(xué) 梁承永

物理演示實驗是指結(jié)合物理課堂教學(xué)內(nèi)容由教師操作并指引學(xué)生進(jìn)行觀察，以此在實驗中理解物理現(xiàn)象，驗證物理概念的實驗教學(xué)方式。通過這一實驗的設(shè)計不僅可以活躍課堂教學(xué)氛圍，還可以激發(fā)學(xué)生的好奇心，提升學(xué)習(xí)積極性，因此這一教學(xué)設(shè)計備受教師的關(guān)注和重視。然而，目前在高中物理課堂中演示實驗教學(xué)中存在著一定的不足，導(dǎo)致演示實驗并未發(fā)揮其應(yīng)有的價值，為了解決這一問題，我結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗從以下四個方面對演示實驗的教學(xué)設(shè)計方法和策略進(jìn)行了探討，以期讓更多的學(xué)生在演示實驗中更加容易地理解教學(xué)重點，增強(qiáng)物理技能。

一、巧用多媒體，開展模擬實驗

物理課堂中開展演示實驗，一方面有助于為學(xué)生展現(xiàn)物理現(xiàn)象和過程，另一方面有助于讓學(xué)生對物理定理和概念進(jìn)行認(rèn)識，以此豐富學(xué)生的物理思維。但是，由于一些知識對實驗的精度要求較高，無法通過現(xiàn)場演示進(jìn)行講解，從而使得課堂教學(xué)不具有說服力，這時教師可以運(yùn)用多媒體為學(xué)生開展模擬實驗進(jìn)行教學(xué)，以此讓學(xué)生通過動畫、視頻等方式來對物理知識進(jìn)行探究，提升學(xué)生的物理技能，為今后的學(xué)習(xí)和應(yīng)用做好鋪墊。

例如：在學(xué)習(xí)“布朗運(yùn)動”這一內(nèi)容時，由于這一實驗的精密性強(qiáng)，所以學(xué)生如果想看到這一演示實驗就需要在顯微鏡下進(jìn)行操作，這給教學(xué)演示帶來了一定的困難，這時教師可以運(yùn)用多媒體為學(xué)生展示模擬實驗，讓學(xué)生通過觀看視頻分析這些無規(guī)則的分子運(yùn)動，并總結(jié)微粒大小對布朗運(yùn)動的影響，最后掌握本節(jié)課的教學(xué)重點。再如：在學(xué)習(xí)“平拋運(yùn)動”時，教師很難在演示實驗中將平拋物體的運(yùn)動軌跡以及特點進(jìn)行展示，這時就可以在多媒體上將物體的平拋運(yùn)動軌跡以及時間等多個元素進(jìn)行模擬實驗演示，使得學(xué)生能夠清晰且深入地理解這一運(yùn)動，并為接下來的應(yīng)用打好基礎(chǔ)?？梢?，多媒體的應(yīng)用解決了部分演示實驗的難題，為提升教學(xué)效果做出了貢獻(xiàn)。

二、開展小組合作，培養(yǎng)實驗技能

高中物理演示實驗可以分為驗證性實驗和探究性實驗，驗證性實驗的目的是為了驗證物理現(xiàn)象和定律，是為了求證先前的猜測是否正確，在這個過程中學(xué)生的探索能力和物理思維得不到發(fā)展。而探究性實驗有利于學(xué)生探索能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，所以目前很多教材將驗證性實驗改為探究性實驗。這一實驗的改革，有助于學(xué)生的自我探討和分析，為了將這一實驗教學(xué)效果得到實現(xiàn)，教師在教學(xué)設(shè)計中可以讓學(xué)生以小組合作的形式開展教學(xué)，讓學(xué)生明確實驗的設(shè)計條件、實驗原理、實驗步驟，最后在操作中得到實驗成果，以此發(fā)展學(xué)生的實驗技能和合作意識，為接下來的發(fā)展鋪平道路。

例如：在學(xué)習(xí)“向心力”這一概念時，我讓學(xué)生以小組合作的形式對演示實驗進(jìn)行了探究，首先我給每個小組分發(fā)一個小球，之后用繩子進(jìn)行固定，并以繩子為半徑進(jìn)行圓周運(yùn)動，最后每個小組進(jìn)行探討，小球在做圓周運(yùn)動的過程中，受到了哪些力，力的方向如何，如果改變它的速度，那么繩子受到的拉力是否改變，讓每個學(xué)生通過實驗的演示來體會這一實驗過程。經(jīng)過這一實驗的探討，讓學(xué)生對這一概念進(jìn)行了深刻的認(rèn)識，并且學(xué)生的實驗技能得到了發(fā)展。

三、改進(jìn)實驗工具，提升實驗效果

受教學(xué)環(huán)境和條件的影響，高中物理實驗儀器和工具并不是很充分，導(dǎo)致一些實驗教學(xué)受阻，但是為了提升學(xué)生的實驗技能，并滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，我們不能坐以待斃，要想方設(shè)法解決實驗工具短缺這一問題，于是，我們采用挖掘生活資源對實驗工具進(jìn)行改進(jìn)，以此彌補(bǔ)這一缺陷。這一方法的實施一方面解決了實驗儀器不足的問題，另一方面解決了因為器材的精準(zhǔn)度不高而導(dǎo)致實驗效果不明顯的問題。因此，教師在演示實驗的開展過程中要鼓勵學(xué)生對實驗器材進(jìn)行改進(jìn)，讓學(xué)生在這個過程中開動腦筋，靈活運(yùn)用物理知識解決學(xué)習(xí)困難，從而幫助學(xué)生在大腦中建立起基礎(chǔ)的物理現(xiàn)象，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，為今后的實驗操作提供有利的條件和保障。

例如：在教學(xué)《靜摩擦力的測量》這一實驗時，教材中的實驗過程是將一木塊放置在水平木板上，用彈簧測量計測量木塊，當(dāng)木塊移動時來確定最大摩擦力，而在確定最大摩擦力時是將紙團(tuán)放置在彈簧測量計上，當(dāng)拉動木塊時那么紙團(tuán)將指針推到最大值就可以確定數(shù)值，但是這一操作難度較大，原因在于紙團(tuán)不固定，拉桿不水平會影響測量的精度。為了提升實驗的效果，于是我指導(dǎo)學(xué)生對實驗設(shè)置進(jìn)行了改進(jìn)，首先將拉力傳感器固定在小車上，之后用一根細(xì)線連接木塊和拉力傳感器的測力端，并將長木板放在水平桌面上，最后在另一端拉動傳感器，受力分析后發(fā)現(xiàn)拉力與靜摩擦力是一對平衡力，隨后根據(jù)圖像得到最大靜摩擦力的值。經(jīng)過這一實驗過程的改進(jìn)，消除了實驗誤差，讓實驗效果變得更加精確和科學(xué)。再如：在演示振動圖像時，我指導(dǎo)學(xué)生采用砂擺進(jìn)行了實驗，首先支架上固定砂擺并在下面放上紙張，之后砂擺左右晃動而學(xué)生將紙張慢慢抽取，觀察砂堆的形狀，最后確定其振動軌跡。這一實驗工具的改進(jìn)讓演示實驗變得層次清楚，循序漸進(jìn)，實現(xiàn)了預(yù)期的教學(xué)效果。

四、結(jié)合生活實際，加強(qiáng)實驗創(chuàng)新

物理來自生活，且服務(wù)于生活，要想讓學(xué)生在演示實驗中對物理知識進(jìn)行深入探討，那么教師除了結(jié)合教材內(nèi)容之外，還要結(jié)合生活實際，自制實驗工具和儀器，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的思想，從而讓學(xué)生將生活中的物品進(jìn)行實驗，拉近物理與生活之間的距離，將課堂教學(xué)變得更加生活化。這樣一來，有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題；二來，有助于提升發(fā)揮學(xué)生的探索能力和動手能力，感受物理與生活之間的關(guān)系。

例如：在學(xué)習(xí)“力的合成”這一課時，我就讓學(xué)生運(yùn)用生活中的橡皮筋和筆進(jìn)行了實驗，首先將橡皮筋的一端固定在手的中指上，另一端掛一重物，當(dāng)中指感受到壓迫感的時候就能體會到這一拉力的方向，最后將這一演示實驗中的拉力進(jìn)行分析，以此得出力的合成與分解。再如：在學(xué)習(xí)“自由落體運(yùn)動”這一課時，我讓學(xué)生將一張紙與一個鐵球從高處扔出觀察兩者誰先落地，之后讓學(xué)生將這張紙揉成紙球再進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)它們落地時間的差距越來越小，最后經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)落地快慢受空氣阻力的影響，與它們的體積大小無關(guān)。經(jīng)過上述實驗的演示，讓學(xué)生從生活中體會到物理學(xué)習(xí)的趣味性，并從生活中找到實驗材料和工具，對實驗器材進(jìn)行了創(chuàng)新，發(fā)展了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

綜上所述，課堂演示實驗是學(xué)生學(xué)習(xí)課堂知識的有力法寶，也是提升學(xué)生觀察能力和探索能力的有效途徑，因此這一教學(xué)設(shè)計的好壞直接影響著學(xué)生物理技能的培養(yǎng)。所以教師在設(shè)計演示實驗既要注重學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，又要結(jié)合目前的教學(xué)材料實施教學(xué)，以此讓學(xué)生在合理的教學(xué)設(shè)計中體驗演示實驗的教學(xué)價值和意義，并通過演示實驗提升自身的綜合水平。