淺談實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教學(xué)中的作用

郭惠芳

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。物理實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的基本手段，對(duì)中學(xué)生理解物理知識(shí)和應(yīng)用物理理論方面具有很大的作用。中學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)和課外小實(shí)驗(yàn)。通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)不僅能使學(xué)生養(yǎng)成善于觀察、勤于動(dòng)手的習(xí)慣，還能激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的探索能力。

一、演示實(shí)驗(yàn)

演示實(shí)驗(yàn)作為一種教學(xué)手段，是教師備課的重要內(nèi)容，需要教師認(rèn)真研究和準(zhǔn)備。演示實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生觀察，使學(xué)生對(duì)某個(gè)物理現(xiàn)象或物理規(guī)律有清晰的了解。是教師講解物理概念、物理規(guī)律的基礎(chǔ)和培養(yǎng)學(xué)生建立物理思想的重要手段。演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生使用儀器、操作儀器做出了示范。

（一）演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題

1.儀器要簡(jiǎn)單，顯示現(xiàn)象要明顯易見(jiàn)，以便于學(xué)生觀察。例如，在電學(xué)部分的教學(xué)過(guò)程中要演示某部分電路中電流的變化，不能用高檔小型安培計(jì)，而宜采用立式、長(zhǎng)針、高靈敏度的電流指示計(jì)。不便于觀察時(shí)可以用投影儀。

2.過(guò)程和結(jié)果必須符合教學(xué)原則，特別注意科學(xué)性原則。不論何種實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)首先要考慮的就是實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的科學(xué)性。有一些實(shí)驗(yàn)從表面上看沒(méi)問(wèn)題，而在偽象掩蓋下，可能存在著科學(xué)性錯(cuò)誤，因此，我們?cè)谄綍r(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)或組織學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要有意識(shí)地注意這一點(diǎn)。

3.指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察和思考。演示實(shí)驗(yàn)固然是由教師操作，而對(duì)于觀察的對(duì)象，分析說(shuō)明的問(wèn)題，以及引出規(guī)律性的認(rèn)識(shí)應(yīng)由學(xué)生進(jìn)行。要學(xué)生通過(guò)思考，使其對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象印象深刻，對(duì)導(dǎo)出的結(jié)論思路清晰。提高學(xué)生的觀察能力和分析能力。教師演示前必須首先給學(xué)生明確的演示目的，介紹使用的儀器和作用。在演示過(guò)程中要集中學(xué)生的注意力于主要的觀察目標(biāo)上，告訴學(xué)生觀察什么，怎樣觀察。如果需要定量表示，則要說(shuō)明如何測(cè)量，如何讀數(shù)，怎樣處理數(shù)據(jù)。自始至終貫徹引導(dǎo)學(xué)生了解現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、取得數(shù)據(jù)、思考問(wèn)題、得出結(jié)論。

（二）演示實(shí)驗(yàn)的作用

1.建立和解釋概念。例如，在力的概念教學(xué)中，演示把兩塊磁鐵分別放在兩個(gè)小車上，先使甲車固定，乙車可在磁力的作用下向前運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明甲磁鐵對(duì)乙磁鐵有力的作用。然后再讓甲、乙兩車都能自由運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明兩磁鐵彼此有力的作用。觀察后引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論，要產(chǎn)生力至少有兩個(gè)物體，物體間力的作用是相互的。

2.建立和解釋規(guī)律。例如，在歐姆定律教學(xué)時(shí)可用電源、定值電阻、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線構(gòu)成基本電路，用演示電表分別測(cè)電阻兩端的電壓和流過(guò)電阻的電流。演示電阻兩端的電壓與流過(guò)電阻的電流之間的關(guān)系，從而驗(yàn)證歐姆定律。

3.啟發(fā)學(xué)生積極思維。生動(dòng)的演示會(huì)給學(xué)生以強(qiáng)烈的刺激，會(huì)引起他們濃厚的興趣，也常常會(huì)帶來(lái)意想不到的結(jié)果，激發(fā)學(xué)生思維以達(dá)到深化、活化物理知識(shí)的目的。

二、學(xué)生實(shí)驗(yàn)

學(xué)生實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨(dú)立操作的課堂教學(xué)過(guò)程。教師應(yīng)依據(jù)大綱要求，有計(jì)劃、系統(tǒng)地訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和良好習(xí)慣。

（一）學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的操作能力

要進(jìn)行一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)，總是需要先把各個(gè)儀器、部件、設(shè)備組裝起來(lái)，并要求裝配和連接必須正確無(wú)誤。具體要求：布局合理；要便于觀察和操作；連接要正確、簡(jiǎn)單；實(shí)驗(yàn)前要檢查，必要時(shí)進(jìn)行預(yù)備性調(diào)試。

（二）學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力

為得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，必須具有一定的數(shù)據(jù)處理能力。中學(xué)階段處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的主要方法是圖像法，即根據(jù)所取得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪出圖線，它能夠直觀地顯示出兩個(gè)變量（自變量、因變量）在一定范圍內(nèi)的關(guān)系，總結(jié)出一般規(guī)律。也可從圖線求出未知量。

具體做法：（1）建立坐標(biāo)系：水平軸表示自變量，豎直軸表示因變量，坐標(biāo)原點(diǎn)可以從零開(kāi)始，也可從某一定值開(kāi)始。坐標(biāo)比例應(yīng)適當(dāng)。（2）描繪實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)連成圖線：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)描成平滑的曲線，數(shù)點(diǎn)不一定在曲線上，均勻分居在曲線兩側(cè)即可。（3）探討問(wèn)題：根據(jù)曲線估出兩個(gè)變量的函數(shù)關(guān)系，估計(jì)出兩變量之間的一般規(guī)律，或根據(jù)實(shí)驗(yàn)曲線求出未知量。

一般情況下，實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)是限制在某一范圍內(nèi)的，在這一范圍內(nèi)可以從圖上得到對(duì)應(yīng)的量值。對(duì)于這一范圍之外的兩個(gè)變量之間的對(duì)應(yīng)值可用外推法求得，即把實(shí)驗(yàn)曲線延長(zhǎng)，求得兩個(gè)變量的對(duì)應(yīng)值。

（三）學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅要求學(xué)生會(huì)正確地使用基本儀器進(jìn)行觀察、測(cè)量和讀數(shù)，掌握一定的操作技能，會(huì)簡(jiǎn)單地處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，而且還應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)確定的目的、任務(wù)，自己獨(dú)立地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的本領(lǐng)，即培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

三、課外實(shí)驗(yàn)

課外實(shí)驗(yàn)是物理課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的延伸和補(bǔ)充，主要是學(xué)生在教師的安排下依據(jù)一定的教學(xué)目的、任務(wù)和要求，利用課外時(shí)間，通過(guò)一些簡(jiǎn)單的器材或自制儀器獨(dú)立完成的一種教學(xué)實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生的課外實(shí)驗(yàn)可以擴(kuò)大知識(shí)領(lǐng)域，使理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣和獨(dú)立工作能力。課外實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)與教學(xué)內(nèi)容相聯(lián)系，但可不受教學(xué)大綱的限制。如觀察蒸發(fā)與擴(kuò)散、渠道水流速等。布置課外實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)要求學(xué)生寫出觀察和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。

課外實(shí)驗(yàn)形式靈活，方法簡(jiǎn)單。在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力方面有獨(dú)特功能。例如，結(jié)合物體平衡做桿秤定出“準(zhǔn)星”、標(biāo)好刻度、進(jìn)行校準(zhǔn)；或自制單擺，驗(yàn)證周期公式；測(cè)滑動(dòng)摩擦因數(shù)；自制小孔成像；測(cè)放大鏡焦距等。

總之，實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行У嘏囵B(yǎng)學(xué)生的興趣、激發(fā)學(xué)生的求知欲，能夠更好地訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法和培養(yǎng)各種能力。因此，實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要組成部分作為一個(gè)中學(xué)物理教師和實(shí)驗(yàn)人員，必須真正理解物理實(shí)驗(yàn)的意義，并建立起熱愛(ài)物理實(shí)驗(yàn)的感情。

參考文獻(xiàn)：

1.呂斯驊等，《基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)》，北京大學(xué)出版社，2002-3

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3.劉力，《新課程理念下的物理教學(xué)論》[M]，科學(xué)出版社，2007

【責(zé)編 張景賢】