略论实验渗透于物理教学的方法

略论实验渗透于物理教学的方法

李淑梅^[1]

摘要：实验在物理学习和物理教学中有着极其重要的地位和作用，物理教师应该鼓励、引导学生在学习和生活中多进行实验操作和设计，引领学生从理论和实践两条路线去感受物理，从而提高物理的教学质量。

关键词：实验；渗透；物理；教学

物理学的目的是研究物质的组分及其相互作用，并根据这些相互作用来说明物质的性质以及我们所观察到的自然现象。为了达到这个目的，必须依靠观察和实验。所谓实验就是在预先安排的、严密控制的条件下观察一个现象。操作时再改变这些条件，从而查明这些条件对这种过程的影响。

在中学物理教学中，实验和实践不仅能提高学生的学习积极性，更重要的是通过实验和实践可以培养学生科学的态度，培养学生的观察、分析问题的能力，让学生了解科学的发展过程，培养学生合作、共事的能力，培养学生自主学习的能力以及掌握研究性学习的方法。要实现这一点不仅是要上好实验课，做好演示实验，还要鼓励学生动手做好课后小实验，更要尽可能创设条件让学生进行实践创新活动。以下我就自己在这方面所做的尝试和所得的感悟与同仁交流。

演示实验主要是在简化的基础上重复科学家曾经的研究过程，但是不能只是机械地重复，应尽可能让实验操作起来简单，现象明显，尽可能多挖掘信息。例如在《自由落体运动》的教学中为了说明轻重不同的物体在忽略空气阻力的情形下，下落的快慢是一致的。教学时我采用了一个金属片和一张和它等面积的纸片来演示。起初让金属片和展开的纸片同时下落，很明显金属片下落快得多，当把纸片团成一团再让二者同时下落，几乎无法分辨谁先着地。然后让学生分析原因，在学生分析出是空气阻力影响的情况下再提出如果没有了空气，就是不把纸片团成团，和金属片一起释放下落又会怎样的问题。学生已能在推理和想象的基础上回答出结论，这时再做牛顿管实验，用实验来验证理论的正确性。到这里似乎概念的教学和理解就可以结束了，其实还可以把整个过程理论化，提炼出一个重要的实验方法：一般的现象观察——得出假说——通过分析得出推论——对推论进行实验验证——对假说进行修正得出结论。并让学生了解这种科学的实验方法是伽利略发现的，爱因斯坦对此给予高度评价：伽利略所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。以此来鼓励学生用科学的方法进行实验。

在形变的讲解中，有关微小形变的放大，教材上的实验设计和操作虽然可行效果也明显，但是对刚从初中毕业的学生来说还是复杂了，远不及课后小实验的简练，所以实验还得考虑初高中的衔接问题。一个大玻璃瓶、一块塑料泡沫削成瓶塞、中间钻个孔插根喝牛奶的吸管，这是把书上介绍的方法略作改进后学生所选的材料，简单、易操作、现象明显。看了学生准备好后在课堂上的展示，会由衷地为他们所做的改进喝彩。刚进高中就能如此依靠书本而不依赖于书本真是可贵。所以别忽视了课后小实验的功效，用好了其激励作用不可限量。在课程的讲授中，还给学生讲了一个微小放大的例子。阿基米德曾致信给海罗大帝说，假使另外有一个世界，人又可以去那里的话，他能够移动地球！这是学生都熟知的故事，却不知还有下文，那就是海罗大帝要阿基米德把他的设想付诸实施。于是阿基米德就当众表演了怎样用微小的力去移动庞大的物体。一艘皇家船队的三桅货船坐满乘客装满货物，通常要很多纤夫在岸上拉才能靠岸。阿基米德和助手在岸边通过操纵他设计的一套滑轮组，把船平稳地拉上了岸。此事在当时引起了巨大的轰动。学生听了这个故事很是兴奋，至此我又赶紧趁热打铁，让学生自愿组队设计一套可以移动重物体的装置。这就已经不是仅仅为了让学生理解微小形变了，是引导学生走进实验体味另一番天地。自此设计小组的成员在不断的实验和操作中学到很多课上无法学到的东西。

这就是实验不可替代的效能。然而在一些仍以升学为第一评价目标的学校，特别是3+综合地区，由于物理在高考中只有120分，物理被列为Ⅱ类学科（语数外是Ⅰ类学科）。于是物理的地位就决定其周课时少，那么能给实验的时间就更少了。有时，为了赶教学进度，不得不放弃做一些实验，以至于出现教学中以讲代做，“黑板实验”的现象。这是教学的悲哀，更是物理学界的悲哀。物理教师是物理知识传承的重要载体，在教学中教师对待实验的态度会极大地影响到学生，只要我们在教学中尽量多强调、多渗透实验和实验方法，学生定会在潜移默化中感受到实验的作用和魅力。

在中学物理实验中，学生实验占据着很重要的地位。怎样上好实验课对学生的实验引导起着决定性的作用。似乎学生实验的学习就是三部曲：教师讲实验，学生做实验和习题，然后教师再讲评。长此以往，学生会感觉不到实验的乐趣和重要，慢慢地就会把实验不当一回事。课上的演示实验是看热闹，分组实验是嬉戏的好机会，一节课实验做下来，什么都不知道。对此我改进了学生实验课的上法：把一个班分成四个小组，每个组轮流承担一项实验任务，分别是实验原理的研究和讲解、实验步骤的操作和进行、实验过程中的技术指导和注意事项、实验数据的处理和分析。提前一周通知每个组的实验任务，在每个小组准备的过程中我就充当顾问，随时接受咨询、解答疑难和抽查各组的准备情况。到上实验课时，由每个组派代表上台讲解，而承担技术指导的那一组必须事先人人都先去实验室操作实验，到分组实验时才有资格做指导。这样，实验的学习和操作就成为学生的份内之事，为了在全班同学面前争光，各个组会群策群力、集思广益把分担的任务做好。其实说是分成四块，要弄懂其中的任何一个环节都必须了解整个实验，尤其是要做技术指导的那个组更是连细节都不能放过。刚开始教师要做大量的指导、监督和补充工作，在进行了一些实验之后，学生能逐步掌握每个环节的处理方法和关键，甚至会有意外的收获。

在《研究平抛物体的运动》分组实验中，做指导的那组同学实验时发现不好操作并且误差较大，又仔细研究教材，发现了问题的所在。在实验操作中，应以小球的球心为原点建立坐标系，描绘出的平抛轨迹才更准确。教材上是这样叙述的：选定斜槽末端所在的点为坐标原点O，以坐标原点O画出竖直向下的y轴和水平方向的x轴。很显然，小球的球心不在斜槽末端。由于实验中所用斜槽的底部是凹形的曲面，小球静止于斜槽末端时最低点未与槽口相切而是悬空的，若把斜槽底面改成直接凹下去的平面或把凹面打磨得更平些，使小球底部能与槽面相切。这样做虽然小球滚下时所受摩擦力会增大，但小球每次是从同一位置静止滚下，故每次所受摩擦力相同，对实验的影响也相同，不会影响实验的准确度。这样，槽口末端就是小球的最低点，再记录小球静止于槽口末端时的最高点就可以定出小球球心的位置，建立起正确的坐标系。

引导和鼓励学生进行课外实践创新活动是把理论和实验相结合的最佳举措。这需要教师平常的引导和点拨，才能触动学生的创作灵感和激情，特别是理论和实践的结合。在理论学习的基础上，教师应多指引学生了解与之相关的一些应用或应用方向。教材在应用方面一般都涉及的较少，这就需要做大量的资料查阅和收集工作。比如学习《机械能守恒定律》后为了让学生体会能量间的相互转化，我鼓励学生去做实现能量转化的实验。有学生设计并制作了喷气小艇：把装有水的易拉罐固定在用泡沫削的小艇上，对水加热，水沸腾喷气可使小艇在水中前行。其实懂物理的人都清楚这已不仅仅用了能量转化的知识还含了后面将要学习的动量以及反冲的知识。对学生的作品给以肯定的同时在指出其闪光之处更是激励了学生的热情。在学习了静电的防止和应用后学生就自告奋勇地要利用静电来除尘，对此当然是积极响应和尽可能提供设备和条件。在无数次实验的设计和改进还差点损坏一台学校的电磁感应圈的经历后，静电除尘的效果终于明显。其实在教学中有许多可以和实际应用相联系的知识，教材以外的就更多，关键是教师要给予鼓励和正确的引导，让学生真正动起来，从中去体会创作的乐趣，逐渐领会物理的内涵和外延，引领学生真正进入物理的领域。

在古希腊，人们认为喝酒时应调动所有的感官。眼睛看到了酒的颜色；鼻子闻到酒的芳香；舌头尝到了酒的美味；唯有耳朵没有参与进去，所以发明了喝酒时碰杯的行为，就是为了让耳朵也能享受到喝酒的乐趣。学习也是如此，必须通过一些方式方法充分调动学生的所有感官加入到学习中来，才能使学生全身心地投入到学习中，从而感受学习的乐趣。实验，就是调动学生所有感官的最好途径。在实验中通过动手操作、动脑设计思考、仔细观察现象，用学到的理论知识解释实验现象；或用实验来验证所学的理论；或把所学的知识衍变成实验，这些都能充分使学生投入其中并感受实验、学习的乐趣。这样才能体现物理的特点、专长和魅力。所以，把实验融入物理教学的点滴中就成为物理教师传承物理知识的重要方法，也是把学生引进物理学殿堂的重要途径。

参考文献：

[1] 李映华著．物理学的几个重大理论问题[M]．广州：华南理工大学出版社，1997。

[2] 谭树杰著．物理学上的重大实验[M]．北京：科学技术文献出版社，1987．

[3] 冯容士，陈燮著．一物多用的物理小实验[M]．上海：上海科技教育出版社，1989。

【注释】

[1]作者简介：四川眉山车城中学教师，四川眉山，邮编：620030