中學(xué)物理課堂演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的探討

朱國(guó)良(湖北師范學(xué)院 物理與電子科學(xué)學(xué)院，湖北 黃石 435002)

物理學(xué)是一門建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的一門學(xué)科，可以說其實(shí)質(zhì)就是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。物理實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教學(xué)中起著十分重要的作用。一是發(fā)現(xiàn)新事實(shí)，探索新規(guī)律。如：物理學(xué)中絕大部分定理或定律都是從物理實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的。二是檢驗(yàn)理論。例如愛因斯坦的光電子假說的提出，直到等了很長(zhǎng)時(shí)間，當(dāng)密立根以極其嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)得以驗(yàn)證。愛因斯坦的理論才得到承認(rèn)。三是測(cè)定常量?；疚锢沓Ａ慷际峭ㄟ^物理實(shí)驗(yàn)測(cè)得的，且在物理學(xué)的發(fā)展過程中占有極其重要的地位。四是推廣應(yīng)用，開拓新領(lǐng)域。例如電機(jī)和電氣工程的發(fā)展完全是在電磁理論建立以后，科技人員自覺任用理論獲得各種發(fā)明與發(fā)現(xiàn)的。中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)常有以下四種方式：演示實(shí)驗(yàn)、邊學(xué)邊做實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)和課外實(shí)驗(yàn)。在我國(guó)大部分地區(qū)，目前演示實(shí)驗(yàn)仍然為其主要方式[1，2]。中學(xué)物理課堂演示實(shí)驗(yàn)是課堂上由老師操作(少數(shù)簡(jiǎn)單和安全的也可以請(qǐng)學(xué)生為助手或在老師的指導(dǎo)下學(xué)生進(jìn)行操作)，并通過教師的啟發(fā)、引導(dǎo)和示范，幫助學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察和思考，以達(dá)到一定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的的實(shí)驗(yàn)方式。而能否達(dá)到教學(xué)目的，不只是僅僅取決于演示實(shí)驗(yàn)本身，還取決于教師的主導(dǎo)作用的充分發(fā)揮。主導(dǎo)作用能否充分發(fā)揮,不僅取決于教師自身素質(zhì)，更加重要的還取決于教師對(duì)演示實(shí)驗(yàn)所采取的教學(xué)方法的運(yùn)用和教學(xué)過程的設(shè)計(jì)。

1 中學(xué)物理課堂演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的基本方法

中學(xué)物理課堂演示實(shí)驗(yàn)?zāi)壳按嬖谥容^系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，它主要是由測(cè)量物理常量和顯示物理現(xiàn)象、過程和結(jié)果的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技巧、技能和技術(shù)方法等有機(jī)組成。中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一般需要經(jīng)過課題或目標(biāo)的確定、方案形成與論證、總體設(shè)計(jì)、技術(shù)或技巧的設(shè)計(jì)、試做與試驗(yàn)、鑒定與定型這樣六個(gè)階段，而物理課堂演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)具有多樣性、靈活性和復(fù)雜性，甚至有時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)不可預(yù)見性。一般情況下是無法對(duì)影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的各種因素及條件或環(huán)境變化情況作出全面的估計(jì)、判斷和分析，因而一般無法得到一套像其他領(lǐng)域如工程技術(shù)那樣比較確定的技術(shù)型相對(duì)穩(wěn)定或固定的設(shè)計(jì)方法，但物理課堂演示實(shí)驗(yàn)其教學(xué)方法或教學(xué)設(shè)計(jì)仍有規(guī)可循。

一般來說，中學(xué)物理課堂演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)方法或步驟：第一,必須選定實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，確定實(shí)驗(yàn)課題；第二,必須選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和設(shè)計(jì)總的實(shí)驗(yàn)步驟；第三,必須選擇能夠?qū)嵤┑慕虒W(xué)手段和方法；第四,必須選擇適當(dāng)?shù)氖侄?、方式和方法來評(píng)價(jià)和檢查實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的完成情況[3，4]。

1.1 中學(xué)物理課堂演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

中學(xué)物理課堂演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式不僅直接決定了教學(xué)過程，而且還決定了教學(xué)活動(dòng)的基本程序。這里簡(jiǎn)述一種在中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中適用性較強(qiáng)比較常見的教學(xué)模式(如圖1所示)。

圖1 物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式流程圖

在做中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)之前首先由教師提出實(shí)驗(yàn)課題，引入演示實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容，再開始做演示實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生物理過程、現(xiàn)象或結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，幫助和提醒學(xué)生收集有用的感性材料或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生分析感知到的感性材料和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而得到實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)論，再對(duì)實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)論進(jìn)行分析甚至對(duì)部分問題進(jìn)行修正，最后得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在上述整個(gè)演示物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師演示和示范是主導(dǎo)，目的在于給學(xué)生以觀察的過程，關(guān)鍵在于學(xué)生對(duì)觀察到的感性材料進(jìn)行思維加工，進(jìn)而得出結(jié)論，而學(xué)生的觀察、思考需要教師不失時(shí)機(jī)、靈活多變的技巧性的引導(dǎo)[5，6]。

例如：“牛頓第二定律”的驗(yàn)證

假設(shè)直接對(duì)學(xué)生介紹“牛頓第二定律”的結(jié)論，學(xué)生很可能一下子接受不了，從牛頓第二定律的數(shù)學(xué)公式F=Ma來看,學(xué)生就會(huì)直觀地得出錯(cuò)誤結(jié)論：F與M成正比，與a成正比。同時(shí)會(huì)對(duì)牛頓第二定律——加速度與物體所受的的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比這一結(jié)論產(chǎn)生質(zhì)疑。

在這里我們就可以用以下實(shí)驗(yàn)——“牛頓第二定律”的驗(yàn)證來對(duì)各種條件和因素進(jìn)行研究。

大致教學(xué)程序如圖2所示。

圖2 牛頓第二定律的驗(yàn)證的演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)程序流程圖

1.2 中學(xué)物理課堂演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的一般程序

中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)一般需要經(jīng)過篩選課題，實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的的制定，實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與挑選，局部和總體設(shè)計(jì)，方案評(píng)價(jià)等步驟或階段。(中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的一般程序如圖3所示)

1.2.1 中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的課題的選題 根據(jù)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、教學(xué)目的、教學(xué)要求、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)校現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件來確定中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)課題。

1.2.2 根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)課題制定教學(xué)目標(biāo) 一般來說，中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的制定主要根據(jù)在于：1)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和基本技能的訓(xùn)練(包括物理基本理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)方法、基本儀器和常用實(shí)驗(yàn)工具的使用等)；2)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?判斷能力、思維能力、觀察能力和動(dòng)手能力等)的培養(yǎng)；3)學(xué)生個(gè)性、素養(yǎng)(興趣、動(dòng)機(jī)、習(xí)慣等)的形成。

1.2.3 中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)方案的選擇 一般來說，同樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容往往可以有多種不同的實(shí)驗(yàn)方案。那么根據(jù)多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)我認(rèn)為選擇中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案的主要依 據(jù)有：1)中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)課題的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求和?nèi)容；2)所在學(xué)校的現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件和設(shè)備情況 ；3)現(xiàn)有的學(xué)生現(xiàn)狀(知識(shí)水平現(xiàn)狀、思維能力現(xiàn)狀、心理特征現(xiàn)狀等)。

圖3 課堂演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)流程圖

1.2.4 中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的總體構(gòu)思 由中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和所選的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案，選擇或設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)形式和方法，選擇或建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式(這里指結(jié)構(gòu)模式)，隨后對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程進(jìn)行總體架構(gòu)，最終決定主要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)和基本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)程序和過程。

1.2.5 中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)如何確定子課題 我們要根據(jù)所選定的中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)結(jié)構(gòu)總體模式，一一逐條地分析實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)和步驟，認(rèn)真地分析學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，仔細(xì)地分析和判斷學(xué)生在觀察和思考演示實(shí)驗(yàn)過程中隨時(shí)可能產(chǎn)生的問題和困難，在這一基礎(chǔ)上來最后確定教學(xué)過程中需要重點(diǎn)突破和解決的若干子課題。

1.2.6 中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)如何確定演示實(shí)驗(yàn)的局部設(shè)計(jì) 我們要對(duì)確定的各子課題逐個(gè)分別地進(jìn)行梳理和分析，初步確定在準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)、觀察、思考和得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論等各個(gè)環(huán)節(jié)的相應(yīng)策略，確定所要采用的教學(xué)方法和手段，最后大致初步地確定具體的實(shí)驗(yàn)實(shí)施方案。

1.2.7 中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)如何確定總體設(shè)計(jì)方案 我們要根據(jù)中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的總體架構(gòu)，將各個(gè)子課題設(shè)計(jì)方案匯總、整理、加工成為一個(gè)相對(duì)較為完整的系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。

1.2.8 中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)行總體評(píng)價(jià) 一個(gè)基本的中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)程序的設(shè)計(jì)是否符合要求就需要對(duì)其進(jìn)行評(píng)估或評(píng)價(jià)，看它能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的和實(shí)現(xiàn)其實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，假如沒有達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的和實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，我們則需要重新設(shè)計(jì)或選擇另外的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。

2 在中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，必須遵循“一切從學(xué)校實(shí)際出發(fā)， 一切從學(xué)生實(shí)際出發(fā)”的原則

中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的最終目的是通過老師或個(gè)別學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在老師或個(gè)別學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)的過程中學(xué)會(huì)觀察和思考，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的理解，認(rèn)識(shí)物理過程，努力的慢慢的逐漸地學(xué)會(huì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。另外，中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的成功順利進(jìn)行，總是需要具備滿足一定的實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)環(huán)境的，而現(xiàn)實(shí)中我們的任何一所中學(xué)實(shí)驗(yàn)條件和環(huán)境總是有限的。因此，我們?cè)谌粘＿M(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，首先要遵循“一切從學(xué)校實(shí)際出發(fā)”的原則。其次我們?cè)诰唧w的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)過程中，不論采用怎樣的教學(xué)方式和方法，都必須遵循“一切從學(xué)生實(shí)際出發(fā)”的原則，實(shí)事求是，因地制宜，因材施教。在研究實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)律時(shí)，切不可自己給自己固定條條框框，機(jī)械地、教條地、生搬硬套地套用一種模式。[7]

2.1 在演示實(shí)驗(yàn)的過程中我們要配合實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)講解，一步一步地層層深入地進(jìn)行教學(xué)

我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示時(shí)，實(shí)驗(yàn)教師必須依據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的需要和學(xué)生心理狀況和知識(shí)層次結(jié)構(gòu)，給演示過程配以適當(dāng)?shù)膯l(fā)、誘導(dǎo)或引導(dǎo)，在學(xué)生能接受的條件下一步一步地層層深入，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和分析，認(rèn)識(shí)現(xiàn)象的本質(zhì)屬性和現(xiàn)象之間的因果關(guān)系，從而邏輯嚴(yán)密地得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

2.2 在演示實(shí)驗(yàn)的過程中我們要力求“形象生動(dòng)，直觀簡(jiǎn)明”地進(jìn)行教學(xué)

我們?cè)谘菔緦?shí)驗(yàn)教學(xué)過程中對(duì)于學(xué)生來說要力求形象生動(dòng)直觀明了，如果做到這一點(diǎn)，我們不僅能吸引學(xué)生的注意和觀察，而且也便于學(xué)生循序漸進(jìn)地自覺思維或思考。從而讓學(xué)生的注意力和思維過程能跟上老師的教學(xué)節(jié)拍，使教與學(xué)產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，這樣可以使我們的演示教學(xué)達(dá)到意想不到的理想效果。

2.3 在演示實(shí)驗(yàn)的過程中我們要善于利用“適當(dāng)設(shè)疑地激發(fā)興趣”這一理論教學(xué)技巧進(jìn)行教學(xué)

我們進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)該利用中學(xué)生的強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，適當(dāng)設(shè)疑地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，集中學(xué)生注意力，達(dá)到一個(gè)變被動(dòng)為主動(dòng)的目的，使學(xué)生有自行的強(qiáng)烈的探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生思維和求知的探求性。適當(dāng)?shù)脑O(shè)疑是比較有效的一種方法。我們?cè)谶@里說的“疑”應(yīng)該是真正意義上稱得上是疑，不應(yīng)該是為了設(shè)疑而做的小學(xué)層次的簡(jiǎn)單拼湊，更不應(yīng)該是教師一說出口學(xué)生就能回答出的小兒科式問題。演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以設(shè)疑的方面很多，如可以利用教材的重點(diǎn)和難點(diǎn)設(shè)疑，利用學(xué)生容易弄錯(cuò)的問題設(shè)疑，利用學(xué)生以前的錯(cuò)誤概念設(shè)疑，利用日常現(xiàn)象錯(cuò)誤常識(shí)設(shè)疑等等。而我們通過演示實(shí)驗(yàn)來設(shè)疑的方法一般大概有如下幾種：1)出人意料意想不到的現(xiàn)象的分析；2)似是而非模棱兩可的問題的回答；3)莫衷一是貌似相同的問題;等等。

3 在中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我們必須遵循“實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與 教學(xué)目的相適應(yīng)”的原則

我們?cè)谥袑W(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，經(jīng)常遇到這樣的情況：學(xué)校受經(jīng)費(fèi)、條件等的制約，實(shí)驗(yàn)條件非常有限，同樣的實(shí)驗(yàn)裝置和器材，我們必須對(duì)不同年級(jí)的學(xué)生進(jìn)行教學(xué)。我們認(rèn)為：即使是同樣的實(shí)驗(yàn)裝置、器材，在不同的教學(xué)階段或不同的教育對(duì)象，需要有不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次與之適應(yīng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次必須與不同的教學(xué)目的、教學(xué)要求、教學(xué)重、難點(diǎn)相適應(yīng)[8]。

4 結(jié)束語

總之，物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高物理教學(xué)質(zhì)量的根本途徑。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生形成物理概念，了解和掌握物理規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力都有重要作用。一位優(yōu)秀的物理教師必須是一個(gè)善于運(yùn)用“演示實(shí)驗(yàn)”教學(xué)的高手。本論文主要針對(duì)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行研究，經(jīng)過反復(fù)琢磨、修改，提出了一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)參考設(shè)計(jì)流程，對(duì)中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法進(jìn)行了有益探討,希望能在中學(xué)物理教學(xué)中得以啟發(fā)或應(yīng)用。

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