如何让演示实验在物理教学中发挥真正的作用

陈璐畅

(华南师范大学物理与电信工程学院 广东 广州 510006)

邓有鸿

(广州市第二中学 广东 广州 510530)

如何让演示实验在物理教学中发挥真正的作用

陈璐畅

(华南师范大学物理与电信工程学院 广东 广州 510006)

邓有鸿

(广州市第二中学 广东 广州 510530)

从目的性、直观性、可靠性、互动性、创新性和优化性等6方面阐述了演示实验在物理教学过程中的注意点，对发挥演示实验的作用，提高演示效率，促进学生物理学习兴趣的培养，建立正确的学习方法等有一定的指导作用．

重要性 明确 直观 可靠 互动 创新优化

实验是物理学的基础，课堂演示实验是中学物理实验教学的重要组成部分，它不仅是建立物理概念和规律、理解和掌握物理知识不可缺少的环节，还是培养学生的观察能力、思维能力、探索精神以及良好的学习方法，也是变应试教育为素质教育，提高人才科学素质的重要手段之一，更是检验物理理论的标准．在学生建立完整的物理概念和导出正确物理规律的课堂教学中，实验是最活跃最具生命力的部分．它能化抽象为具体，化枯燥为生动，把要研究的物理现象清楚地展示在学生面前；能引导学生观察，并进行思考，配合讲授使学生认识物理概念和规律，达到“事半功倍”的效果[1]．

近年来高考物理试卷对实验的考查，不仅从学生实验发展到演示实验，而且已从简单的背诵实验知识转向考查对实验的思想、原理、方法的理解上，重在考查学生的实验能力和综合分析能力．许多物理教师都主要重视理论的讲授和解题能力的培养，而忽视了对学生动手能力的培养．因此，为了培养学生的实验技能、观察能力、思维能力和科学的思维方法，提高他们发现问题、分析问题和解决问题的能力，进一步提高学生学习物理的兴趣，调动他们的学习积极性，发挥非智力因素的能动作用，引导他们从小爱科学、学科学，激发他们树立敢于攀登科学高峰的雄心壮志，缩小与世界先进国家实验教学的差距．

本文就此谈谈自己的肤浅体会和作法，与同行们研讨．

1 要目的明确忌随心所欲

物理教学中，演示实验是新课导入的重要方法之一．实验具有生动、直观、新奇的特点，容易激发学生的直觉兴趣．如能充分发挥实验的趣味性、奇异性、多变性，就能创造出生动的情境，使学生思维活跃．演示实验是用来配合教学的，应根据不同教学内容和要求，选择用合适的实验，合理地进行实验，以便让学生清楚地认清物理概念和规律[2]．

例如，在讲授“平抛运动”这一节的内容时，我们可以选择的演示实验比较多．如抛出的粉笔头、桌上滚落的玻璃球、水流的喷射、平抛运动演示仪、闪光照相等．其目的就是让学生认识“平抛运动可以看作是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合成”这一规律．我们利用演示实验应清楚地显示出演示内容的本质特征．当然实验时要增强实验的趣味性，更好地调动学生的思维积极性．

再比如，讲“摩擦力”这一节，我们可以用引导提示法指出我们要实验的问题和目的．如“摩擦力的大小与哪些因素有关系呢？”为了研究这个问题，我们调整吊盘上的重物的重量，使木块在桌面上做匀速直线运动，这时绳子对木块的拉力就等于木块与桌面间的滑动摩擦力．然后在木块上加一个重物，增大木块对桌面的压力，这时发现，必须增加吊盘上的重物，使拉力增大，木块才能做匀速运动．可见增大木块与桌面之间的压力，木块与桌面之间的滑动摩擦力也增大．学生就很自然地得出“两个物体间滑动摩擦力f的大小跟这两个物体之间的压力N大小成正比”的结论，即f=μN．然后进一步得出动摩擦因数与两接触物体的材料和它们接触面的粗糙程度有关．整个实验目的性明确，环环紧扣，步步深入，学生必定会有很强的感性认识，很清楚的认知思路，从而轻松地掌握这节的内容．

演示实验切忌毫无目的，随心所欲．演示实验的最终目的是为教学服务的，为的是在实验中发现规律，理解规律，从而掌握规律．为实验而实验，没有目的性，只会使学生浮于实验过程与表面现象，不知道教师为什么做实验，不知道实验演示了什么规律，更谈不上自己去发现与探讨规律了．对教师而言，这样的实验是“吃力不讨好”的事．

2 要明显直观忌模糊不清

可以说演示实验的一切功能都不能离开观察，观察者只能在演示者所给现象的基础上进行观察．因此，演示实验的直观性是最起码的要求．教师在设计演示实验时应注意以下几点：

首先，物理过程的变化要显著．为了使现象明显，仪器的尺寸要比较大，尤其是观察部分的尺寸要大、刻度线条要粗，要使教室内最远的同学也能看清．这样做演示的精密度虽有所降低，但可以用感受效果来弥补．必要时可以借助投影、机械放大、光杠杆、放大电路等手段增强现象的明显性，提高观察效果．另外，仪器摆放的位置，被观察主体与背景的色调对比等也会影响观察的效果．通常可采用演示板、磁性黑板、染色、生烟、衬托背景、照明等方法来增强观察效果．

其次，仪器简单，过程明了．演示之所以要直观，就是为了能从实验中直接观察到物理过程，认识物理现象的本质，而不需要过多地拐弯抹角，受其他无关因素的干扰．特别是一些为建立、巩固物理概念的定性演示中，没有必要选择精密复杂的实验装置．例如，我们用椭圆墨水瓶演示微小形变现象，效果就比用复杂的光杆系统装置要好．又如，用旋转电枢(或磁铁)的方法演示电动机的原理就比搬一个真的电动机来做实验更能突出物理原理．

第三，要多种感官并用．有资料表明“在接受知识方面，单靠听觉一般只能记住15%左右；单靠视觉，从图像获得知识，只能记住45%左右；如果两者结合起来，可记住65%．”因此，调动学生各部分感官的协调并用，比单一渠道要好．我们应该考虑学生的各种感官对信息的分辨能力，以强化有效刺激，促进学生对新知识、新规律的理解．例如，讲加速度时，学生视觉感受到加速度影响速度的变化可能不很明显，可以用多媒体课件来演示．演示时，速度的变化可以用音高变化来表示．使学生听觉、视觉共同作用可能比单纯用视觉更直接．因而对变化率的概念比较容易建立．

演示实验切忌模糊不清．学生看不到清晰的实验过程和明显的实验结果，搞不清实验所演示的规律、原理，无助于物理教学．与其浪费时间，不如不做．

3 要安全可靠忌弄虚作假

课堂上的教学时间是极其宝贵的，如果教师在演示中出现失误和差错，不仅会殆误时间，而且会引起对所得结论的怀疑．因此，教师在课堂上的演示实验必须确保成功．

成功的演示是由多方面的因素决定的．首要条件是掌握实验原理，它是设计和改进实验的依据．只有掌握了原理，才能准确地抓住关键，成功地进行演示[3]．例如，静电实验我们一般认为比较难做，其实关键在于静电电压高而电荷量少．因其电压高，通常所说的绝缘体在高压下变成了导电体；因其电荷量少，电荷容易漏．从原理上进行分析，我们就可以找到改进静电演示实验的关键——解决绝缘问题．只要对仪器进行简单的改进就行了．

其次，要注意环境条件．有些实验的成败与环境等外界条件很有关系．例如，空气的湿度对静电实验很有影响，某些电学实验跟电源电压的稳定性有关．因此，教师在课前要选择好所需的仪器和材料，仔细地进行检查，熟悉仪器的使用性能，了解实验的精确程度，估计实验时间，观察教室里即将演示的环境等．

课前做好充分的准备，可以提高演示的成功率，但不能保证课堂上一定不出问题．出了问题怎么办？一是要镇定，切忌手忙脚乱，应认真思考和分析，尽可能及时找出原因，迅速排除故障；二是要实事求是，实验失败不可简单地用“仪器不行”来搪塞过去，更不能编造数据，弄虚作假．应当向学生如实说明实验失败的原因，申明下次再做．这种负责的精神和科学的态度，必将培养学生实事求是的科学作风，对学生产生良好的影响．

4 要师生互动忌孤芳自赏

演示实验是教师利用课堂时间为学生演示，在操作的同时又引导学生对实验进行观察、思考和分析的一种物理实验教学方式．传统的课堂教学，演示实验通常教师演示，学生看，但是很多实验学生根本看不清，特别是后边的学生．不同程度地限制和阻碍了学生智能和潜能的发展，直接影响学生实验心理素质的提高．因此，在演示实验中，应积极引导学生观察、猜想、分析、归纳总结，甚至在实验操作上让学生积极参与，让学生充分了解实验的内容，多次重复，加深印象，巩固记忆．例如，在“楞次定律”一节的教学中，笔者变原来的课堂演示实验为边做边讲实验，每两位学生发一套实验器材(干电池、电流表、原线圈、条形磁铁、导线)，实验中让学生首先观察电流方向与电流表指针偏转方向的关系，再观察原线圈的电流方向与磁铁运动方向的关系，把直观的材料作为培养学生知觉、观察力的材料，引导学生仔细、准确地进行观察，然后引导学生讨论、研究、对比、总结出感生电流所引起的磁场方向与磁铁运动方向的关系，最后训练学生用科学的语言描述，并解释所观察到的现象，从而顺理成章地写出楞次定律．可见，演示实验在教师指导下让学生参与，不仅有显示学生实验技能的机会，又能得到科学方法的训练及能力的培养，加深理解和掌握物理概念和规律，同时可领略物理学的思想，培养科学态度和科学方法．

5 要大胆创新忌墨守成规

中学物理课堂演示实验可分为验证性实验和探索性实验，而大部分是验证性实验．验证性实验是对知识的正确与否加以验证，巩固和加深对基本规律和基本原理的认识．但是，对学生在学习物理的科学方法和科学态度方面不能得到锻炼，也不利于培养学生主动探索物理规律的能力，而探索性实验对培养学生思维能力、创造能力、自学能力、观察实验能力及解决实际问题的能力有独到的作用．正如爱因斯坦所说：“对真理的探索比占有更加宝贵”． 因此，在教学中可把一些验证性的实验变为探索性的实验．在实验教学中，要尽量再现实验的设计过程，多让学生想想：“为什么要这样做？”“换种方法行不行？”以此渗透物理思想，启迪学生思路．例如在“牛顿第二定律”一节的教学中，笔者将这个验证性实验变为探索性实验．其研究方法：

(1)边学边做实验.首先让学生按照自己设计好的实验方案做实验，使学生从实验中初步认识物体的加速度a与物体的质量m及它所受外力F有关．然后，笔者再演示课本上的实验，规范操作，这样，不仅使学生掌握科学的实验方法，而且让学生观察实验过程，注意发现研究对象引起变化的原因和条件以及在实验中出现的现象，使学生对a和F，m的关系获得感知．

(3)归纳总结.师生共同分析、归纳、总结出牛顿第二定律．这样，让学生用实验探索和理论探研两种方法自我进行推证，在推证过程中学生就自然而然地对核定的研究对象、成立条件、使用范围、注意事项搞得一清二楚．让学生由学知识变为主动探索自然规律，对知识学得更扎实更牢固，同时使学生受到科学方法的熏陶．

6 要合理运用多媒体优化演示实验教学

利用常用仪器、教具进行演示是一种最基本的手段，而利用多媒体教学，是教学现代化的重要标志，是教学改革的重要组成部分．因为多媒体教学是指在教学过程中运用系统科学的观察和方法，组织多媒体信息，形成合理的教学结构，以实现教学优化，使学生真正体会到物理学科的学习方法，提高学生观察及分析问题的能力．如应用多媒体展示课堂实验无法演示的宏观的、微观的、极快的、极慢的物理过程，从而突破时间以及空间的束缚，进行逼真的模拟，灵活地放大或缩小物理场景，将物理过程生动形象地展现于学生眼前，使学生认识加强，理解透彻．例如，对于“LC电磁振荡电路”的振荡过程分析，笔者应用电子计算机的动画功能，展现了随着电容充放电的进行，LC回路中的电场能和磁场能之间的周期性变化，振荡电路的大小和方向变化的全过程，安全逼真，激发学生学习兴趣，使学生在学习过程中保持精力高度集中，思维高度活跃，求知欲高度旺盛的状态．对于可见度小，不易观察，且只能水平演示、观察的内容，例如水波的干涉、衍射现象，用发波水槽借助投影仪演示，既起放大作用，又使其有动感，使学生看到清晰的干涉条纹，对学生脑子里形成正确概念有极大的帮助．但是还有部分同学对波的叠加原理难以理解，又缺乏想象力，为此笔者又用计算机模拟制作了一条直线上两传播方向相反的两列波的叠加，可十分形象直观地表现波的叠加，学生也容易理解，并取得了良好的效果．利用多媒体进行物理实验教学，不但为教和学增添了信息的传输和接收通道，而且为教学创设了良好的情境，师生们置身于“情”、“景”中，以“物”思“理”，又以“理”认“物”，这对物理的各种题型的实验教学有着积极的意义，对提高物理课的素质教育教学有着广泛的前景．

总之，演示实验在物理教学中有不可替代的作用．教师只有明确了演示实验的重要性，掌握了正确的方法，才能使学生的观察和思维活动紧密地结合起来，用观察促进思维活动的展开，又用思维指导观察活动的进行，逐步掌握物理概念和规律，发展观察和思维能力，才能使我们的物理教学达到“事半功倍”的效果．

1 许国梁．中学物理教学法(2版)．北京：高等教育出版社，1993

2 阎金铎，田世昆．中学物理教学概论(2版)．北京：高等教育出版社，2003

3 安忠， 刘炳昇．中学物理实验与教学研究．北京：高等教育出版社，1986

陈璐畅(1996- )，女，在读本科生.指导教师：邓有鸿(1977- )，男，中教高级，主要从事高中物理竞赛指导及高中物理教学.

2017-03-09)