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物理实验教学初探
赵根林
物理是一门以观察和实验为基础的科学。实验教学既是物理知识教学的基础，也是物理课堂教学中实施素质教育的一种主要渠道和有效手段。著名物理学家杨振宁也曾对中、美两国学生进行一番比较后指出：“中国的学生学习非常刻苦，基础知识丰富、扎实，且善于考试。但他们却普遍存在动手能力差，不善于提出问题等缺陷。”大量的资料信息表明：中国基础教育最为突出的弊端之一，就是忽视了对学生进行动手能力的培养。“高分低能”正是在应试教育思想的长期熏陶下结出的苦果。作为基础教育学科之一的物理教学如何从应试教育转向素质教育？加大实验教学力度，加强学生的观察能力和动手能力的培养，是全面提高人的素质必不可少的一个方面。   
近几年来，各级政府和教育行政部门花大力气进行中、小学实验仪器、电教设备的配套建设。重点中学的仪器设备已经相当完善，一些普通中学的仪器设备也得到了较大的充实，这为我们的实验教学提供了物质基础。“实验教学应摆在物理教学中的首要地位”已成为广大物理教师的共识。不少中学物理教师正在自觉地朝着大力加强实验教学的方向努力，纷纷开展着各种“以实验为基础”的跟踪对比教改试验。  然而，由于长期受应试教育思想的影响，在很大范围内物理实验教学在某种程度上仍然处于“讲起来重要，教起来次要，考起来不要”的状态。实验教学因长期未受到应有的重视而成为物理教学中的薄弱环节。采取“以讲代做”的实验教学方式大有人在。教学大纲上规定的演示实验和学生分组实验未得到真正的重视和落实，导致实验室和仪器设备使用效率十分低下，教育资源严重浪费。   
实践证明：只有通过训练有素的实验教学，才能使学生在获取物理知识的同时，潜移默化地形成良好的科学素养。如：严谨的科学态度，实事求是的科学作风。同样，只有加强实验教学，才能培养出具有较强动手能力的学生。而这种能力正是日后成为合格劳动者所必需的劳动技能素质的基础。
如何来加大实验教学力度，改进实验教学、提高教学效果以推进物理素质教育，我认为可以从以下几点入手：
一、切实重视演示实验，提高课堂教学质量
物理演示实验具有形象真实、生动有趣的特点，能为学生在形成物理概念、得出物理规律前营造出活生生的物理情景，使学生感受倍深。心理学研究表明：人的动作记忆效率比语言文字记忆效率要高好几倍。“百闻不如一见，百看不如一做”说的就是这个道理。经验告诉我们：一个成绩优秀的物理尖子对物理现象和物理过程具有很强的“悟性”，这种“悟性”源于对日常生活丰富的感性认识。对物理学习有障碍的人，其最大的障碍不在于智力因素，而在于缺少对日常生活的用心观察，头脑中缺乏感性经验，而这些感性经验恰恰是物理思维的基础。因此，作为一名物理教师，首要任务就是：尽一切可能，在课堂上为学生展现出丰富多采的物理现象和活生生的物理情景。教师不仅要用好课程标准上规定的演示实验，甚至教材上的一段话、一幅插图、一道习题也可以将它搬上“讲台”，进行演示。演示的形式不能仅仅是“教师演，学生看”，还可以是“教师导，学生演”?即边学边实验。
例如：利用鸡蛋做实验。鸡蛋很容易找到，若引导学生利用鸡蛋做实验，既可说明物理道理，又可提高学生的学习兴趣。
（1）做压强的实验
鸡蛋握在手中，使劲握也难以破碎，但手拿鸡蛋在碗边轻轻一敲即破。说明：鸡蛋紧握在手中时，受力面积大，压强小；而在碗边轻敲时，受力面积小，压强大。可见，压力的作用效果不仅跟压力大小有关，还跟受力面积有关。
（2）做大气压实验 
将浸湿酒精的棉花放在广口瓶内，点燃棉花，并让它燃烧一会儿，然后将一只剥壳的熟鸡蛋（稍大于瓶口）置于瓶口上，熟鸡蛋在瓶内、外压强差作用下，被压入了瓶里。
（3）做物体的浮沉实验
将一只鸡蛋放入浓盐水中，然后缓缓倒入清水稀释、搅拌，随着盐水的不断稀释，鸡蛋排开液体的体积随着增大，由漂浮状态慢慢变成悬浮状态，最终沉入杯底。这说明：浸在液体中物体的上浮和下沉，决定于它所受浮力和重力的合力。
世界上许多发达国家重视演示实验的经验值得我们借鉴。德国物理教育界流传着这样一种说法：“没有演示实验的课，不算是一堂成功的课”德国的物理教师除了极少数纯理论课没有演示实验外，一般每堂课要做2~3个实验。美国物理教师普遍都很重视演示实验。在他们上的每一节课中至少要做一个演示实验。而且这些实验都是他们自己设计，所用器材都是他们自己动手制作的。日本的物理教学也非常活跃，学生课堂上动手活动量较大，有半数以上的课是在实验室渡过的。大量的信息资料显示：国际物理教育界正在流行这样一种趋势，即衡量一堂物理课的好坏，很大程度上取决于这堂课中演示实验的数量和质量。
二、认真上好学生分组实验课，培养学生的创造思维和实验操作技能 
分组实验多以测量性、验证性和实用性实验为主。要提高学生分组实验的教学效果，就必须使学生真正进入角色，手、眼、脑并用地进行有目的的探索活动。根据教育心理学的观点，课堂教学的目的不在于教师完成某种过程，而在于通过某种活动促使学生在行为上发生某些重要的变化，如在学生身上引起的认识上、理解上、技能上、态度上的变化。如果学生通过主动参与教学，在教师的积极指导下获得物理知识，则会印象更加深刻，并增强他们的学习动机。 根据这一思想，我进行了一些探索，将初中物理《电路的连接方法》由原来的验证性实验改为学生的探索性实验，教学中采用启发式教学和有控开放。引入时通过演示窗帘被自动拉开、合拢的现象，让学生观察并思考：“为什么闭合一个电键，只有一个窗户的窗帘被拉动，而其它窗户的窗帘不受影响？”
在新课教学过程中：
1、教师启发学生思考：如何利用桌上现有的器材连接成一个电路，使两个小灯泡同时发光，并提示连接的方法可能不止一种。学生利用器材自己探索进行连接电路的实验
2、教师从中选择几个相类似的电路，组织学生通过比较的方法进行讨论，找出相同之处进行归纳，由此得出电路的一种连接方法：串联。此后进一步提出问题：如果取走其中的一个小灯泡，其余小灯泡还能不能继续发光？学生会进行猜测，此时教师示意可通过自己所连接的电路加以实验，由此通过实践操作加深对串联电路的理解。 
3、由于有极少数的学生有不同的连接方法，当取走其中的一个小灯泡时，另一个灯泡仍然发光，此时他们会提出异议，当投影他们连接的电路时，大多数同学会发现他们所连接的电路与前面所示的电路有区别，教师由此组织他们进行简短的讨论，分析它的连接特点，并示意学生利用手里的器材进行实验，实验下来大家发现用这种方法也能使两个小灯泡同时发光，教师再组织学生进行比较、讨论，找出相同之处进行比较，得出电路的另一种连接方法：并联。此后进一步提问：如果取走其中的一个小灯泡，其余小灯泡还能不能继续发光？并示意用实验进行检验，学生由此通过实践操作加深对并联电路的理解。
4、结束学生实验后，组织学生通过讨论，自己得出串、并联电路的特点，并利用电脑多煤体的手段进行一些电路的识别练习，进一步巩固所学到的知识。 
5、进一步组织学生比较两个相类似的电路，让他们了解电键的控制作用，然后自己解释“各个窗户窗帘之间的电路是怎样连接的？”并为今天的回家作业提供范例。
通过学习，学生们基本能较好的达到教学所预期的目标，但是，要取得这样的效果，就要求教师在每次实验前必须做好大量的准备工作（包括知识和实验方面的准备）。对于实验中学生初次接触的仪器、实验操作中的难点和关键之处，实验开始前教师必须给予适当的指点。在学生实验的过程中，必须注意培养学生养成良好的实验习惯，如正确使用仪器，谨慎操作；尊重客观事实，不拼凑数据；实验完毕后自觉整理并爱护仪器等等。实验后，还必须及时反馈，发现问题及时补救。
三、充分发挥教材中“小实验”的作用，训练学生动手制作的能力 
当前在物理教学过程中，有不少教师认为教材中的“小实验”是课外知识，与考试无关，因此常被视为可有可无，或被弃之不理。然而这些小实验却往往具有取材容易、贴近生活、直观明了、便于操作的特点，不仅能加深学生对所学知识的理解，而且能极大地提高学生学习物理的兴趣，锻炼学生的动手制作能力和独立操作能力，发展智力。
例如：初中物理第一册中的《电磁铁》一节中，提供了如何自制电磁铁的方法，我让一个班级的同学利用假期进行制作，并要求以作品的形式加以展示。在此后的几天中陆续有不少同学前来询问如何能提高电磁铁的磁性，以求自己制作的电磁铁磁性最佳，这样在他们制作的过程中，对电磁铁的特点有了更深刻的印象。事实表明，这个班级的学生在《电与磁》一节的学习中，绝大多数同学对“电磁铁特点”这一知识掌握较好。  
四、不定期地开放实验室，给学生创造更多的动手机会
由于人的个性差异，一些学生往往不满足于课堂上所看到的或书本上所接触到的实验，他们往往表现出较强的动手欲，很多想法都想付诸实施；而另有一些学生动手能力不强，在实验中往往处于旁观者的地位，有时想自己试着做实验，又怕周围的同学讥笑。因此不定期地开放实验室，既可以给学生施展身手、创造动手的机会，又可以为动手能力较差的同学提供锻炼自己，提高实验能力的场所。实行的办法可以采取自愿参加，全方位开放的形式，或根据兴趣爱好组织专题研究和探讨，学生在这种环境下或复习已学实验的操作，或做些自己设计的小实验，将能极大地增进学习物理的兴趣，有益他们动手能力的增强，有利于创造能力的培养。
综上所述，要大面积提高物理教学质量，全面提高人的素质，真正实现由应试教育向素质教育的转化，就必须在物理教学中加大实验教学的力度。