【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 中，新奇的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象常常出乎他們意料之外，使他們興趣盎然。這樣，就容易喚起他們的好奇心，激發(fā)他們的求知欲望，使學(xué)生的興趣不只是停留在被觀察物理現(xiàn)象的表面上。其次，實(shí)驗(yàn)是一種有目的性的操作行為。學(xué)生在觀察的基礎(chǔ)上，很自然會(huì)產(chǎn)生一種自己操作的欲望。讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，不但可以滿足學(xué)生的操作愿望，還可以發(fā)展學(xué)生對(duì)探索知識(shí)和規(guī)律的興趣，進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的認(rèn)識(shí)興趣。當(dāng)學(xué)生對(duì)物理產(chǎn)生濃厚興趣的時(shí)候，他們的學(xué)習(xí)欲望強(qiáng)烈，學(xué)習(xí)中會(huì)感到輕松愉快，從而有利于形成主動(dòng)的、正確的學(xué)習(xí)方法。不斷地體嘗“發(fā)現(xiàn)”與“戰(zhàn)勝困難獲得成功”的喜悅，學(xué)生學(xué)好物理的信心就會(huì)越來(lái)越強(qiáng)．更為重要的是，由此可轉(zhuǎn)化為一種熱愛(ài)科學(xué)的素質(zhì)和志向，這對(duì)學(xué)生個(gè)性的發(fā)展具有重要的意義．3．實(shí)驗(yàn)是發(fā)展學(xué)生能力和使學(xué)生得到科學(xué)方法訓(xùn)練的重要途徑圖72表示學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中的信息流程．從這個(gè)流程可以看出實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生各種能力的影響：通過(guò)閱讀實(shí)驗(yàn)資料，培養(yǎng)著閱讀、自學(xué)能力；通過(guò)感覺(jué)器官接受形象和數(shù)據(jù)信息，并傳遞到大腦，一方面進(jìn)行思維加工，一方面輸出反饋信息、控制觀察和操作器官，以獲取更為廣泛和深入的信息．這個(gè)過(guò)程可以培養(yǎng)觀察能力和手腦并用的能力；與此同時(shí)，在大腦中抽調(diào)出貯存的有關(guān)信息，進(jìn)行更深入的思維加工，從而加強(qiáng)了思維能力的培養(yǎng)；此外，把思維加工的結(jié)果以語(yǔ)言和文字的形式表達(dá)出來(lái)，又培養(yǎng)著表達(dá)能力．由此可知，實(shí)驗(yàn)是一種綜合的能力培養(yǎng)過(guò)程． 由于實(shí)驗(yàn)是一種科學(xué)的方法，它能夠創(chuàng)造”最確實(shí)、最少受干擾”、“保證過(guò)程以其純粹形態(tài)進(jìn)行”的物理環(huán)境，它是理論密切聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中蘊(yùn)藏著極其活躍的因素，能夠活化學(xué)生學(xué)到的物理知識(shí)，因此，實(shí)驗(yàn)是對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造意識(shí)訓(xùn)練和科學(xué)方法訓(xùn)練的有效途徑．4．實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的道德素養(yǎng)和科學(xué)作風(fēng)由于實(shí)驗(yàn)本身是一個(gè)嚴(yán)格的科學(xué)過(guò)程，要想獲得實(shí)驗(yàn)的成功，必須一絲不茍，來(lái)不得半點(diǎn)虛假，并且必須把各項(xiàng)活動(dòng)安排得井井有條，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)十分有益，此外，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也不總是一帆風(fēng)順的．它以很強(qiáng)的吸引力磨煉學(xué)生的意志；加之實(shí)驗(yàn)中存在著辯證唯物主義教育的豐富素材，這對(duì)學(xué)生科學(xué)世界觀的形成起著促進(jìn)作用．我們不可低估實(shí)驗(yàn)在這方面的作用，從某種意義上說(shuō)，實(shí)驗(yàn)的這種作用較之于學(xué)生掌握一些具體的知識(shí)和技能更為重要，對(duì)于提高人的素質(zhì)具有很大意義．綜上所述，實(shí)驗(yàn)在完成物理教學(xué)的任務(wù)中占有非常重要的地位，我們必須從培養(yǎng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)所需要的、有個(gè)性特征的、全面發(fā)展的人才的高度來(lái)充分認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義，切實(shí)改變某些不重視實(shí)驗(yàn)的舊觀念，始終堅(jiān)持以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的教學(xué)方向．167。物理教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)，大體上可以分為如下幾類：（1）演示實(shí)驗(yàn)（2）學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)；（3）課內(nèi)小實(shí)驗(yàn)；（4）課外實(shí)驗(yàn)．將上述各類實(shí)驗(yàn)與一定的教學(xué)手段配合就組成了各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)課型：例如，將演示實(shí)驗(yàn)穿插在教師的講授過(guò)程中可組成演示講授課；將教師的演示與學(xué)生的討論結(jié)合可組成演示討論課；將教師的演示與學(xué)生的練習(xí)結(jié)合可組成演示習(xí)題課；將學(xué)生的小實(shí)驗(yàn)穿插在課堂教學(xué)活動(dòng)中，可組成“邊教邊實(shí)驗(yàn)”或“邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)”；將教師的指導(dǎo)貫穿在學(xué)生獨(dú)立操作的分組實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，就構(gòu)成了學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)課型．各種實(shí)驗(yàn)有各自的特點(diǎn)，各自的功能，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)當(dāng)是各種實(shí)驗(yàn)與各種教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合的系統(tǒng)．應(yīng)當(dāng)根據(jù)物理教學(xué)的整體要求來(lái)選擇和組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)．下面，將演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)和課內(nèi)小實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和功能分別作一介紹（課外實(shí)驗(yàn)將在第十一章中介紹）．一、演示實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和作用演示實(shí)驗(yàn)是以教師為主要操作者的表演示范實(shí)驗(yàn)．它的目的主要是把要研究的物理現(xiàn)象展示在學(xué)生的眼前，引導(dǎo)學(xué)習(xí)觀察思考；配合講授或穿插學(xué)生討論等方式使學(xué)生認(rèn)識(shí)物理概念和規(guī)律，或者通過(guò)演示的引導(dǎo)和示范作用，為學(xué)生獨(dú)立訓(xùn)練創(chuàng)造條件．它的主要作用如下：1．引入課題，激發(fā)學(xué)生的求知欲望教師常常選擇一些生動(dòng)、有趣、新奇和使學(xué)生感到意外的演示實(shí)驗(yàn)來(lái)引入課題，它能夠有效地激發(fā)學(xué)生的求知欲望．例如，教師在講授動(dòng)量定理之前，做如圖73所示的實(shí)驗(yàn)：將一個(gè)生雞蛋用棉線在其上圍繞一周，再用透明膠帶將打結(jié)處的兩側(cè)貼牢．把線的另一端跨過(guò)鐵架上的鉤于，象升旗一樣把雞蛋緩緩地升到鐵鉤下端，然后把線松開，讓雞蛋從高處落下．學(xué)生緊張而又意外地看到雞蛋落下后反彈起來(lái)，被教師捉住，緊接著將雞蛋往桌面上輕輕一砸，使蛋汁流入玻璃杯內(nèi)．隨后教師提出問(wèn)題：“為什么雞蛋從那么高處落下沒(méi)有砸碎，而在桌上輕輕一砸就殼破汁流呢？”??教師運(yùn)用這個(gè)演示，創(chuàng)造了一個(gè)愉快學(xué)習(xí)的環(huán)境，使學(xué)生的思維活動(dòng)處于積極狀態(tài)．2．提供必要的感性素材，幫助學(xué)生建立概念和認(rèn)識(shí)規(guī)律在課堂教學(xué)中，教師常用演示實(shí)驗(yàn)展示物理的現(xiàn)象和變化的過(guò)程，特別是學(xué)生日常生活中難以見(jiàn)到的或者是與學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)相抵觸的現(xiàn)象和過(guò)程，使學(xué)生獲得豐富的感性知識(shí)，形成鮮明的表象，為學(xué)生建立正確的概念、認(rèn)識(shí)規(guī)律奠定基礎(chǔ)．例如，物體的形變總是伴隨彈性力而產(chǎn)生的，然而，堅(jiān)硬的物體，形變很小，學(xué)生無(wú)法察覺(jué)，因此在他們的觀念中形成了“有的物體能夠形變（如橡皮、彈簧），而有的物體不會(huì)形變（如石頭、玻璃）”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)．為糾正上述錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，教師可應(yīng)用如圖7－4的演示實(shí)驗(yàn)．由于加接了細(xì)孔徑2毫米的玻璃管，而使形變的現(xiàn)象顯露出來(lái)．又由于選用了橢圓截面的大墨水瓶，沿短軸方向向內(nèi)擠壓時(shí)（a），可以看到玻璃管中的液柱上升；沿長(zhǎng)軸方向向內(nèi)擠壓時(shí)（b），可以看到玻璃管中的液柱下降．學(xué)生在驚訝的發(fā)現(xiàn)中建立了正確認(rèn)識(shí)．3．進(jìn)行觀察和思維訓(xùn)練，鞏固和應(yīng)用物理知識(shí)由于演示實(shí)驗(yàn)中教師的可控制特點(diǎn)很突出，教師能夠有意識(shí)地選擇和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和程序．得心應(yīng)手地把需要的現(xiàn)象展示出來(lái)，因此演示實(shí)驗(yàn)不僅可在學(xué)生形成知識(shí)的過(guò)程中發(fā)揮作用，而且可以在學(xué)生應(yīng)用知識(shí)的過(guò)程中發(fā)揮很好的作用．例如，教師利用電學(xué)黑箱對(duì)學(xué)生進(jìn)行觀察、思維訓(xùn)練，黑箱蓋上有兩個(gè)接線柱，箱內(nèi)只有兩個(gè)電學(xué)元件；一只大容量的電解電容器（1000微法）和一只數(shù)千歐姆的電阻并聯(lián)，用示教電流計(jì)的R100的歐姆表進(jìn)行測(cè)試，讓學(xué)生通過(guò)觀察，判斷元件的種類及其聯(lián)結(jié)的方式．盡管只有兩個(gè)元件，也必須非常仔細(xì)地觀察，既要把握電流變化的階段特征（先大后?。忠煊X(jué)電流變化瞬時(shí)特征（速率越來(lái)越?。约敖K態(tài)電流的狀況，經(jīng)過(guò)認(rèn)真思考，才能得出正確的結(jié)論．4．提供示范，為學(xué)生訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能創(chuàng)造條件在演示教學(xué)中，教師的示范作用表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)介紹學(xué)生將要使用的儀器和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方法步驟、技能；二是通過(guò)教師操作過(guò)程中實(shí)事求是態(tài)度，嚴(yán)肅認(rèn)真一絲不茍的作風(fēng)的影響，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生良好的作風(fēng)、習(xí)慣．總之，演示實(shí)驗(yàn)是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮教師主導(dǎo)作用的重要手段之一．成功的演示實(shí)驗(yàn)，常常給學(xué)生留下難以磨滅的鮮明印象，使課堂氣氛異?；钴S，從而獲得很好的教學(xué)效果．二、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和作用學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在教師指導(dǎo)下利用整節(jié)課時(shí)間，在實(shí)驗(yàn)室分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的教學(xué)形式．它是學(xué)生親自動(dòng)手使用儀器、觀察測(cè)量、取得資料數(shù)據(jù)，并親自分析總結(jié)的過(guò)程；是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能和良好品德素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)．從教學(xué)目的的側(cè)重點(diǎn)來(lái)劃分，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)大體上可以分為五類，即：研究性（探索性）實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，測(cè)定性實(shí)驗(yàn)，基本儀器使用訓(xùn)練性實(shí)驗(yàn)和裝配技術(shù)訓(xùn)練性實(shí)驗(yàn)．這些實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和作用如下：1．研究性（探索性）或驗(yàn)證性學(xué)生實(shí)驗(yàn)這兩類實(shí)驗(yàn)是以學(xué)生獲取知識(shí)的不同途徑來(lái)劃分的，研究性（探索性）實(shí)驗(yàn)的主要目的是，讓學(xué)生通過(guò)觀察測(cè)量活動(dòng)和歸納概括的思維方式來(lái)建立物理概念和認(rèn)識(shí)物理規(guī)律，同時(shí)訓(xùn)練一定的實(shí)驗(yàn)技能，它具有讓學(xué)生親自“發(fā)現(xiàn)”的意義．人們常稱其為“探索性實(shí)驗(yàn)”．在中學(xué)物理教學(xué)中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的主要目的是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證由已知理論推導(dǎo)出的新結(jié)論的正確性，從而加深對(duì)新知識(shí)的理解，并訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能．這兩種實(shí)驗(yàn)方法都是物理科學(xué)研究中的基本實(shí)驗(yàn)方法，前者是從個(gè)別到一般，實(shí)驗(yàn)在前，而結(jié)論在后，實(shí)驗(yàn)成為探索規(guī)律的主要手段．后者則推理判斷在前，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在后．在物理教學(xué)中，這兩種方法都各具重要的作用．研究（探索）性實(shí)驗(yàn)之前，由于學(xué)生還不知道實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，要求他們自己去“發(fā)現(xiàn)”，因此學(xué)生的積極性是比較高的，能夠較好地激發(fā)學(xué)生通過(guò)手腦并用、探求知識(shí)的欲望和培養(yǎng)觀察、歸納、概括能力．驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是傳統(tǒng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的主要類型，它能夠使學(xué)生更好地理解知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，認(rèn)識(shí)理論的能動(dòng)作用，培養(yǎng)推理、驗(yàn)證分析能力．2．測(cè)定物理量和物理常數(shù)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)這類實(shí)驗(yàn)在學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中也占有相當(dāng)大的比例．它主要是讓學(xué)生利用已知的物理概念或物理規(guī)律并運(yùn)用一定的儀器來(lái)測(cè)定某個(gè)物理量或物理常數(shù)，例如，利用自由落體的規(guī)律“測(cè)重力加速度”，利用完全非彈性碰撞中的動(dòng)量守恒定律來(lái)“測(cè)定彈丸的出口速度”，利用歐姆定律以“狀安法測(cè)電阻”等．它可以幫助學(xué)生理解物理概念和物理量的意義，學(xué)會(huì)應(yīng)用物理規(guī)律，訓(xùn)練基本實(shí)驗(yàn)技能，并學(xué)習(xí)間接測(cè)量的巧妙方法．3．基本儀器使用訓(xùn)練性和裝配技術(shù)訓(xùn)練性的學(xué)生實(shí)驗(yàn)當(dāng)然在前述幾類實(shí)驗(yàn)中都要運(yùn)用一定的基本儀器和涉及某些裝配技術(shù)．但是對(duì)于某些重要的基本儀器和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，有必要對(duì)學(xué)生進(jìn)行一定的實(shí)驗(yàn)技能技巧訓(xùn)練．這就是這兩類實(shí)驗(yàn)的目的．例如，“示波器的使用”實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生了解電子束在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的原理，知道示波器面板上各主要控制器件的名稱和作用，學(xué)習(xí)和初步掌握使用示波器的最基本方法．又如，“安裝簡(jiǎn)單的收音機(jī)”實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生學(xué)習(xí)電子線路圖的認(rèn)識(shí)方法，熟悉簡(jiǎn)單收音機(jī)的基本原理和接受電子裝配技術(shù)的初步訓(xùn)練． 總的說(shuō)來(lái)，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的最主要特征是學(xué)生的獨(dú)立實(shí)踐活動(dòng)，這種活動(dòng)有系統(tǒng)的、統(tǒng)一的要求，并在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成．如果把教師的演示示范看成是帶路的向?qū)?，則單靠向?qū)吠_(dá)不到獨(dú)立認(rèn)路的目的，只有在自己實(shí)踐的基礎(chǔ)上，才能在沒(méi)有向?qū)r(shí)辨認(rèn)前進(jìn)的方向．在這種意義上，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)是任何其它的教學(xué)手段和方法所不能替代的．三、課內(nèi)小實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和作用課內(nèi)小實(shí)驗(yàn)是穿插在課堂教學(xué)過(guò)程中的學(xué)生小實(shí)驗(yàn)，它與演示實(shí)驗(yàn)的不同點(diǎn)主要在它的操作者不是教師或者是協(xié)助教師的個(gè)別學(xué)生而是全體學(xué)生．它與學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的不同，它不象學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)?zāi)菢佑谜?jié)課比較規(guī)范地完成教師在實(shí)驗(yàn)室中準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)，也不一定要履行“預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的要求．通常它與教師的講解密切配合，比較小型靈活，可以根據(jù)教學(xué)需要，選擇不同性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，可以是一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，也可以是一組系列的小實(shí)驗(yàn)，或者是按照一定程序編排的系列階段實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)的時(shí)間可以由幾分鐘到幾十分鐘；組織形式，可以是同桌的兩人一組，也可以是更多一些人組成一組．實(shí)驗(yàn)可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，也可以在教室進(jìn)行，可以用配套的正規(guī)儀器，也可以用自制教具、學(xué)具或者是隨手可取的日常生活用品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．這種實(shí)驗(yàn)與教師的講授和學(xué)生的自學(xué)、討論結(jié)合組成“邊教邊實(shí)驗(yàn)”或“邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)”的課型，并具有如下的優(yōu)點(diǎn)：1．由于讓學(xué)生通過(guò)自己動(dòng)手來(lái)學(xué)習(xí)知識(shí)，而不只是看教師演示，有助于發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，有利于克服課堂教學(xué)“滿堂灌”的現(xiàn)象．2．由于在這類實(shí)驗(yàn)的間隙穿插教師的啟發(fā)．引導(dǎo)、講解或教師與學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生的討論，在這種物理環(huán)境中，有利于擴(kuò)大課堂內(nèi)師生的信息交流，在教師的主導(dǎo)作用下，發(fā)揮學(xué)生的主體作用．3．由于這類實(shí)驗(yàn)小型靈活、運(yùn)用方便，可以增加學(xué)生實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的比重，因此，可以提供更多的機(jī)會(huì)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和訓(xùn)練科學(xué)方法．如果我們把以上三類課堂教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)按照教師施加影響的程度和學(xué)生的獨(dú)立活動(dòng)量排一個(gè)隊(duì)，則如表所示：課堂實(shí)驗(yàn)種類 教師影響程度 學(xué)生獨(dú)立活動(dòng)量 演示實(shí)驗(yàn) 大 小 課內(nèi)小實(shí)驗(yàn) 中 中 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn) 小 大 由此可見(jiàn)，我們應(yīng)當(dāng)將它們有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，以取得最佳的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果．167。演示實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)中占有很大的比重，而且是一種深受學(xué)生歡迎的實(shí)驗(yàn)形式．它是教師施展教學(xué)藝術(shù)的獨(dú)特手段，它能夠化枯燥為生動(dòng)，化抽象為具體．演示實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和方法有很大的靈活性．同一課題，教師可以用現(xiàn)成的儀器設(shè)備，也可以用自制教具進(jìn)行演示．同一個(gè)演示儀器，教師可用于引入課題，也可用以鞏固新課．為更好地發(fā)揮其功能，必須深入研究演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本要求．一、演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本要求1．要有明確的目的 演示實(shí)驗(yàn)運(yùn)用于課堂教學(xué)的不同環(huán)節(jié)，有不同的目的，因此有不同的要求．有無(wú)必要演示，選擇什么樣的演示，怎樣進(jìn)行演示，都必須首先從具體的目的出發(fā)．例如，我們?cè)趯W(xué)習(xí)習(xí)近平拋和斜拋的內(nèi)容時(shí)，可供選擇的演示實(shí)驗(yàn)很多，拋出粉筆頭就是一個(gè)最簡(jiǎn)單的演示，還有如圖75