大学物理演示实验教学探讨与实践

付三玲

（河南科技大学，河南洛阳 471003）

大学物理演示实验教学探讨与实践

付三玲

（河南科技大学，河南洛阳 471003）

结合实例分析了物理演示实验在物理教学和学生能力培养中的作用，探讨了大学物理演示实验所面临的实际问题，并提出解决方案和改革思路。

大学物理；演示实验；科技创新

1 大学物理演示实验的重要性

1.1 有利于产生清晰的物理现象

演示实验能化抽象为具体，化枯燥为生动，使学生对比较抽象的物理概念、物理规律能够获得生动的感性认识。像电磁学中的电场线和等势面、电介质的极化、通电线圈的磁现象等概念，可设计一些电磁演示实验来让学生形象的观察和理解；光学的杨氏双缝干涉、等厚干涉和等倾干涉，我们也可以通过演示实验来让学生更深刻的分析和理解各种干涉花样的特点及干涉产生条件；力学中的角动量守恒、驻波现象及陀螺旋进实验等，不通过实验演示，很难让学生形成清晰的物理图像［1－2］。

1.2 易激发学生的学习兴趣

大学物理演示实验能创造出生动的情景，能够使枯燥抽象的科学实验充满趣味性、奇异性、多变性，从而激发学生的学习兴趣，调动学生自主学习的主观能动性。宋朝的沈括在《梦溪笔谈》中有这样一段描述：“登州海中时有云气，如宫室台观，城堞人物，车马冠盖，历历可睹。”，这是最早的对海市蜃楼这种奇异自然现象的记载。学生通过电视电影的描述也对这种神奇的自然现象满了探究的渴望。那让学生亲手把这种神秘的现象创造出来，那对于学生来说是多么令人激动的事情。我们就可以以此引入把海市蜃楼的产生原理介绍给学生。海面的空气看作是由折射率不同的许多空气层组成，当远处景物反射的光线进入空气时，由于空气上下层的温度、密度不同，折射率也不同，下层海面温度较低，空气密度较大，折射率也较大；上层气温较高，空气密度较小，折射率也较小。入射角小于折射角，当入射角大于临界角时便会出现全反射而折射下来，地面的景物的影像就会在空中形成。在演示实验中可利用食盐在水中逐渐溶解并使之存在密度层差的环境制造出神秘的海市蜃楼现象，把观察与讲解相结合，通过讲解来指导观察，引导思维，以观察来推动思维的发展，这样就可以让学生寓学于乐。

1.3 有利于理解物理概念和物理规律，提高对物理现象的本质和规律的认识

理解物理概念和物理规律是学生对物理现象和过程等感性材料进行科学归纳的结果。对于一个复杂抽象的物理概念和规律而言，学生再简单理解字面意义的同时，必须深刻理解它的物理含义，在理解的过程中，我们必须给学生提出问题，引导学生进行分析、综合、概括，找出所观察到的现象的共性、本质属性，才能使学生正确地形成概念、把握规律。演示实验可以使得这一过程很简单很直接，而且很有说服力。譬如干涉这个物理概念，因波的叠加而引起强度重新分布的现象叫做波的干涉，虽然光的干涉现象很明显，但对于这个理解概念不是特别适用，由于光的波长很小往往都在10-6～10-7数量级，对于光的叠加不易直接观察，由于水波波长我们可以控制，我们可以借助水波的干涉来理解这个干涉概念，用干涉水波盘借助投影仪演示，既起放大作用，又使其有动感，使学生看到清晰的干涉条纹，对学生建立正确的物理概念有极大的帮助。而对于角动量守恒定律，即刚体在做定轴转动时，当合外力矩为零则角动量的总值保持不变的原理，Iω＝常量。教师课堂教学过程中配合杂技演员来进行讲解，因为角动量的大小和身体的各部分距转动轴的距离的平方成正比，所以四肢伸开或收缩可以相当大地改变角动量的值。然后，在演示实验室安排茹科夫斯基转椅，让学生自己亲身体验，从而使学生深刻理解角动量守恒这一物理规律。

2 大学物理演示实验所面临的实际问题

2.1 侧重于知识传授，忽视科技创新能力的培养

目前高校的大学物理教学内容主要以传授理论知识为主，在这种教学方法下学生学习显得很被动，积极性和学习热情不高。再加上其中一部分物理教师的教学思路不开阔，科技创新能力不强，很大程度上影响了学生科技创新能力的发展，易造成学生思维闭塞。并且现有的高校评价标准主要是理论学习成绩，在一定程度上导致学生一味的追求理论成绩，忽视其他能力比如动手能力、实践活动能力，尤其是科技创新能力的培养［3］。

2.2 硬件条件不到位或让学生动手操作的机会较少

硬件条件是开展大学生科技创新活动的重要物质保证，科研经费不足是阻碍科技创新的重大问题，像学生在学习过程中小发明、小制作，这些活动必须通过反复实验、研究才能达到最终的制作要求，这就要有经费的前期投入，这笔经费无法解决就会直接导致大学生科技创新活动的夭折。

3 在大学物理演示实验教学中培养学生科技创新能力

演示实验不仅能让大学生理解知识，还能让大学生提高兴趣，启发他们的创新思维。大学物理演示实验室可提供一个科技创新能力得以发挥的平台，以提高大学生科技实践能力，培养科技创新精神为指导思想，开展具有知识性、学术性、实践性的课外科技学术活动，充分调动大学生参与的积极性，让他们有机会去探索、去实践。本校专门设立了河南科技大学实验开发基金和大学生研究训练计划（SRTP）项目，让老师和学生在完成理论课程的同时，可以进行一些演示和科学创新项目，如“激光通信演示仪”、“钛酸钡陶瓷变压器的实验研究”和“电位差计的扩展应用实验研究”等都是我院完成的比较优秀的项目，学生在带队老师的指导下，取得了一定的研究成果，同时也为学生的科技创新能力的培养奠定了坚实的基础［4－5］。

3.1 变验证实验为综合或设计实验

物理课堂演示实验可分为验证实验、综合实验和设计实验，而其中大部分是验证实验比如光学元件伏安特性的测定、液体表面张力的测定和光电效应和普朗克常数的测定等实验。验证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，但是学生并没有在学习物理的科学方法和科学态度方面得到锻炼，也不利于培养学生主动探索物理规律的能力。而综合实验或设计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。因此，在教学中可大胆的把一些验证实验变为综合设计或设计实验，如重力加速度的测定和碰撞打靶实验。在实验教学中，要尽量再现实验的设计过程，多让学生多思考以此渗透物理思想，启迪设计思路，让学生由被动的学习变为主动探索，这样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。

3.2 大学物理演示实验室开放

开放演示实验室进行开放式演示实验教学可以使学生亲身体验和观察那些因课内时间不足而没有做的演示实验，本校拨出专项基金来支持演示实验室的开放，对发展学生智力和创新思维能力有积极的作用。学生以班为单位组织学生参加演示实验的开放式教学，教师演示实验项目，与学生共同讨论、分析，解释现象与结果；学生也可灵活自主地选择实验时间和实验项目，在实验教师的指导下自己动手独立完成实验项目，这样不仅能提高学生的学习兴趣，而且也能培养学生的动手能力；学生还可以自主利用触摸屏、橱窗等方式全面了解物理学知识、实验过程和实验结果，从而激发学生自主学习的兴趣。

4 结束语

我校一直重视大学物理实验教学与实验室的建设，如积极鼓励高学历和高职称的教师到实验室去现有名校毕业博士3人，硕士2人其余均为本科，并建立激励机制充分调动实验教师和实验技术人员工作地积极性，增强责任感，使他们全身心地投入到大学物理演示实验研究和教学中。大学物理演示实验室经过多年建设取得了一定的业绩，但作为省级示范教学中心，在大学物理演示实验教学中仍然面临一些问题，我们将不懈探索和实践，为培养和提高学生科技创新精神和实践能力和科学素养做出应有的努力。

［1］ 王玉莲，郭明磊，张永锋，等.大学物理演示实验教学探索和实践［J］.安徽科技学院学报，2010，24（4）：47-50.

［2］ 韦华.物理演示实验在有效性课堂教学中的应用［J］.新课程（教研），2010（7）：131-132.

［3］ 岳强.物理演示实验的教学改革［J］.才智，2010，（23）：123.

［4］ 姜洪喜，任常愚，任敦亮，等.运用多媒体技术优化物理演示实验教学［J］.大学物理实验，2011，24（1）：86-88.

［5］ 赵敏，吴天刚，倪忠强，等.结合数字化教学平台开展物理演示实验的研究型学习［J］.物理实验，2011，31（2）：25-27.

Discussion and Practice of University Physics Demonstration Experiments Teaching

FU San-ling

（Henan University of Science and Technology，Henan Luoyang 471003）

The role of physics demonstration experiments in physics teaching and students’ability to develop was analyzed with example in this paper，and discussed the practical problems faced of university physics demonstration experiments，and proposed solutions and reform ideas.

university physics；demonstration experiments；technology innovation

G642.0

A

1007-2934（2011）06-0104-03

2011-09-21