物理实验教学的有效性

司忠波

一、实验教学应注重实验的设计

物理实验之一是演示实验，怎样安排演示实验呢？笔者认为首先演示实验要符合教学内容。课堂上通过实验的演示，培养学生观察实验，分析现象达到理解物理概念，掌握物理规律的目的。因此，根据教学内容，合理安排和合理的示范实验，远远优于直接教学的效果。示范性实验应符合学生的认知，学生的知觉不是教师的知觉，而是个人的经验。例如解释浮力，课堂上，老师告诉学生，乒乓球浮在水面上是由于受到水的作用。这就是“浮力”，此时学生对浮力的理解是没有感知的，如果老师用橡皮筋系一个小砝码没人水中，通过标记让学生观察橡皮筋长度的变化，学生就可以真正感受到浮力的存在。因此，为了提高物理实验教学的有效性，在实验设备和的教学模型的选择上，要充分突出刺激的物理现象和性质。演示实验应体现重点关键，给学生留下深刻而长久的印象。因此，教师应充分考虑到学生可能会受到什么样的强烈刺激，而忽视现象的本质，并做好消除心理干预的有效措施。例如，物理实验中测定时间的方法很多：可用电动秒表、停表、数字计时器、频闪照像等等。演示时不宜多讲这些仪器的细节，只要指出它用来测时间即可。为了体现实验的关键，演示实验还应当尽可能增大实验的可见度，确保全班每一个学生都能清楚看见。示范性实验应与解释紧密结合，激发学生积极思考。准备时，要仔细考虑实验前后的细节，如如何引导学生提出问题，重点观察什么，思考哪些问题，总结归纳什么等，尤其要让学生表述观察到什么现象，如何分析的，结论是什么。

二、实验教学应注重过程的调控

首先，引导学生看什么。确定学生观察的目的，提出观察的任务，尽早进入实验状态。存在知识盲区的，要预先补课，疏通认知结构。只有学生被排除在各种干扰之外，才能进行有效的观察。其次，指导学生明确怎么看。要让学生弄清以下三点：（1）实验中用到仪器读数的单位及最小分度和零刻度的位置及零刻度的校准，并作必要的示范。（2）实验中要有明确合理高效的演示步骤。要观察学生给予足够的时间思考，必要时要反复演示实验的短暂现象，以便加强对印象的观察。（3）要注重分析、综合、比较，以培养学生正确的心理定势，使他们养成良好的观察力。再者，教师要规范操作。教师的实验操作应规范、正确、熟练、恰当，使学生能观察和模仿。如基本仪器安装调试、操作方法、数据处理等。要时刻关注学生的生成并及时让学生反馈。必要时要对实验的操作加以纠正改进。实验中出现的问题，要组织学生分析探讨，培养学生实事求是的科学素养。最后，反思实验，强化问题意识。在动手操作实验的基础上，向学生提出问题，让学生完成从感性向理性的飞越，归纳演绎出问题的本质。通过长期问题意识的反复强化，问题火花最终碰撞成知识的精华。

三、实验教学应注重方案的创新

有些演示实验本身具有创造性成份，具有进行探究的价值，这类演示实验可以改为探索性实验。如“测电源电动势的方法探究”。实验前，老师可以布置一份开放性作业：请你结合所学知识，设计几种测定方法。题目一公布就会调动学生的热情，他们积极地想办法，查资料、互相交流、讨论，综合运用电学知识，设计出了多种方案，主要有以下几种：方案一：利用电压表和电流表，根据E=U+Ir，只要测出通过电源的干路电流I和路端电压U，便可由E=U+Ir，求出E和r。这种方法从原理到实际操作都十分简单，而由于中学条件下无法十分精确地测量电流和电压，导致误差较大。这种方法很简单，在中学阶段不能精确测量电流和电压，这可能导致大的误差。方案二：利用电压表和电阻箱，根据E=U+（U/R）r测出电阻箱阻值R和电压U，根据公式E=U+（U/R）r求出E和r。学生们可以很容易地理解，从而呈现出非常高的热情，实验非常起劲。但是，由于该实验中电阻箱测电阻存在较大的误差，会影响测量结果的精确度。方案三：利用电阻箱和电流表，根据E=IR+Ir测出电阻箱阻值R和电流I，根据公式E=IR+Ir求出E和r。这一实验方案很容易理解，但实验时安全隐患较大，电流表容易烧坏，操作难度较大。实验演示时最好加以足够的注意。

四、实验教学应注重学生的参与

为了提高实验过程中学生的参与热情，学生分组实验是物理教学过程中最重要的教学形式。通过分组实验，能更好的提高学生的合作学习能力，实践能力，观察和分析问题，解决问题的能力，促进综合实验素质的发展。在实验过程中，通过学生与学生合作探究，获取知识和思维能力的发展。所以教学中应尽量增加学生分组实验的机会。例如：对电磁感应一章《法拉第感应定律》一节的教学，考虑到学生在初中阶段对电路的操作比较熟练，因此，没有必要按照规定的顺序通过示范实验来总结规律。在教材中，将教师的示范实验改为学生分组实验，并将教学模式改为实验探究，让学生通过实验发现规律，从而加深对感应定律这一高中核心知识的理解。课前先让学生制定合理的实验步骤，为分组实验做好充分准备，从而提高实验的效率。课堂上让学生通过实验现象和数据，总结实验结论。课型的改变，既高效完成了教学任务，又给了学生合作学习，共同发展的机会，有助于提高学生分析概括能力。从教学效果的角度，学生动手实验，从中探索和理解物理规律，远强于教师单一的生动讲解。物理实验活动贯穿于高中物理教学的全过程，是培养学生物理科学素养的重要环节。中学教师应高度重视实验教学过程，提高实验的有效性，发展学生的实验能力和思维能力。