第一篇：中學物理課堂實驗教學設計初探

中學物理課堂實驗教學設計初探

吳枝蘭

課堂實驗在中學物理教學中占據重要的地位，中學物理有些知識是比較抽象的，還有些物理規律或結論是從大量的物理實驗中概括出來。通過課堂實驗可以化抽象為直觀，從而更好理解和掌握物理概念和規律，還可以培養學生的觀察、分析能力，也可使課堂教學生動有趣。筆者根據多年教學經驗，略談在中學物理課堂實驗教學的設計準備過程中，應注意的幾個問題：

一、中學物理課堂實驗的設計應充分體現科學性

任何一個實驗的目的要緊繞教學內容，實驗原理有充分的科學依據，實驗的現象能反映客觀規律，實驗裝置步驟和操作方法都不違反科學要求。課堂實驗的科學性，要求在演示過程中應實事求是、科學嚴謹，如果實驗失敗，應分析失敗的原因，找出解決的方法，避免弄虛作假，從而給學生造成不良影響，失去實驗的可信度和說服力。

二、課堂實驗的設計要有目的性

設計實驗要考慮到指導學生認識實驗儀器，實驗結構，啟發學生明確實驗目的、原理、要求和相應的思想方法。在實驗過程中，教師要引導學生看什么，看到了什么以及為什么。對實驗現象進行觀察和分析，做課堂實驗不同于小孩玩玩具。例如小孩玩玩具車只是對汽車新奇，覺得好玩，他們很少考慮汽車為什么會走，走的原理是什么?而任一個實驗的設計都有一定的目的，實驗的裝置過程是為達到這個目的而設置的，整個實驗過程也圍繞此目的進行。

三、課堂實驗的設計要確保成功

課堂實驗實質上是把物理現象重現，讓學生親眼目睹或親身感受到物理規律的效果，然后分析產生這種現象的原因。若實驗不成功，不僅浪費了時間，也打消了學生的積極性和興趣。如在“摩擦起電”這一節中，電荷間的相互作用規律是個很重要的實驗，實驗時為了避免空氣潮濕影響實驗效果，可以使用烘箱，效果會好很多。

四、課堂實驗的設計要簡易方便、直觀性強

課堂實驗的目的在于使學生對物理現象有清晰的了解。通過實驗，展現在學生面前的應該是一幅簡單而清晰的物理圖像，在設計或選擇實驗時，實驗裝置要盡量簡單，操作要簡便，實驗原理和過程一定要便于學生理解和掌握，使學生感到物理實驗實在、可信，自己也能操作。一定要避免實驗裝置復雜、操作繁瑣的實驗，那樣會使學生感到像魔術師做魔術一樣，弄得神秘莫測，糊里糊涂。

五、課堂實驗的設計要控制好時間

課堂時間是有限的，若實驗設計時向過長，會影響教學任務的完成，學生注意力也容易分散；時間過短，學生看不清楚實驗現象。因此，需要對費時的實驗進行改進。例如：在研究“焦耳定律”實驗，教材是將電阻絲放進煤油中，通電后，電流通過電阻絲產生的熱量使煤油溫度升高后在細管中上升，通過觀察煤油上升的高度，比較電熱的大小，這樣做用時間較長，將實驗作改進，利用電阻絲加熱空氣，使瓶內密封的空氣溫度升高，體積膨脹，壓強增大，通過導管與瓶相連的細管內裝紅墨水，在內外壓強差作用下，紅墨水在細玻璃管中上升，整個實驗只需幾分鐘，而且效果十分明顯，對比性也很強。

六、課堂實驗的設計要充分利用簡單的自制教具

使用學生所熟悉的日常生活用品自制教具進行實驗，容易引起學生的直覺興趣，從而過渡到操作興趣和認知興趣。如：同樣是研究浮力產生原因的實驗，教材中采用“假設有一個正方體完全浸沒在水里，其前后、左右、上下六個面都受到水的壓力，只有上下壓力不相等，由此說明水對物體向上和向下的壓力差就是水對物體的浮力”。這種理想模型學生感覺很抽象。筆者用一個兩端開口的透明的塑料瓶，兩端蒙上很薄的橡皮膜，瓶側裝有一根通氣的彎管。當把此瓶沒入水中時，會看到橡皮膜向內凹陷，把浮力的本質是壓力差這一抽象的概念具體為上下兩塊橡皮膜凹陷不同的情境。

七、課堂實驗的設計要利用多媒體

多媒體輔助實驗教學，開辟了物理課堂實驗教學的新天地，根據教學內容和教學目標的需要，合理選擇利用現代化的教學媒體。主要表現在幾方面：一是物理模擬，一些無法在實驗中觀察的現象或實驗中瞬間現象的定格，利用計算機制作的逼真貼切的物理模擬便可起到雪中送炭的作用。二是動畫演示，有些物理現象可以做實驗讓學生觀察，但由于一些實驗條件不易控制，或存在某種干擾，使得學生對主要物理現象的觀察不詳細和清楚。在課堂教學中，可先做物理實驗，再用計算機演示動畫，把主要現象盡可能清楚地表現。三是填補實物實驗的空白，一些危險、高難度及一些近代物理學的實驗還不可能在中學做，因而中學物理實驗教學中還存在許多空白點，可以充分利用計算機強大的多媒體功能來填補這些實驗的空白點。

此外，在課堂實驗的設計中，要結合實驗適時講解和指導。還要注意考慮實驗的安全，對于要發出較大聲音或強光、火花、燃燒的實驗要在實驗前告訴學生，以防任何事故發生。

總之，物理課堂實驗應以“趣”、“疑”、“難”為誘因，盡量使之生動、有趣。如何設計才能達到良好的觀察效果并不是容易的事，需要教師不斷努力探索，進行實驗研究和改進。

第二篇：中學物理實驗教學設計心得體會

中學物理實驗教學設計心得體會

物理學是一門以實驗為基礎的學科，物理實驗對理解和掌握物理概念和規律，對物理知識的鞏固和運用有著重要的作用。本學期我們對實驗進行了探究性的研究。

一、傳統的教師備課寫教案與現代教學設計的比較

教學設計是現代教學理念與教學實踐的中介與橋梁，與教學改革相伴產生和發展，教學設計以學生為主體，以教學過程為對象，為教學實踐提供一種策略、實施方案、或操作規程，是實施有效教學的關鍵。

傳統的教師備課，是以教案為標志的，教案的編制又按照統一的模式突出“三備三寫”，即“備教材、備教法、備學生”和寫“學期計劃、單元計劃、課時計劃”，始終捍衛著以教師為中心、以課本為中心、以課堂為中心的觀念，守著自己的傳統經驗不敢放手，憑借自己的主觀臆想，認為“我都給你講了多次，你還不懂？”學生的知識是教師給予的，教師傳授多少知識信息，學生就應該獲得多少知識信息，完全忽視了學習過程中學習者的自主建構，沒有意義的建構，不是有效的教學，有的學校更是將教案統一標準或模式，要求同年級同學科任課教師之間，要統一計劃、統一內容、統一目的、統一方法、統一評價等，更是把教學活動的主體一一學生放到了腦后，作為一種沒有生命的知識容器，完全失缺了創新意識、創新精神、創新思維的足夠關注。

二、倡導教師進行課堂教學設計 教學設計是提高教學質量的重要手段，是指導教學實踐的一門教育實用技術，是聯系教學理論與教學實踐之間的橋梁，教學設計的內容包括教學目標、教學策略、教學過程和教學評價四個方面。其中，教學目標設計又是教學設計中的關鍵一環，課堂教學目標作為課堂教學活動將要預期達到的結果，對教學活動起著導向、激勵、調節、檢測、評價的作用，是教學活動的出發點和歸宿。因此，只有確定了科學、合理、良好的教學目標，教學設計才有意義，實現有效的教學才會成為可能。

三、由教學目標向學習目標轉變

要保證課堂教學目標的實施，一方面需要廣大教師根據課程標準的要求，在充分了解學生實際情況的基礎上，發揮集體備課的優勢，精心設計出學生應該達到的目標體系，這個目標體系，以學期為時間單位，以一冊教材為內容單位，教師精心設計、制定的，教學目標要細化到每個單兒、每節課，它既包含知識與能力，也包含過程與方法、情感態度與價值觀，每個學校可以根據各自的實際情況，在教研組集體備課的過程中，制定出本學校、本學科的教學目標，在統一的教學目標的基礎上，教師也可以根據自己的教學特長以及學生的情況，將教學目標更加細化為教學目標的落實打下基礎，在制定學期教學目標的過程中，要防止不顧學生情況的“閉門造車”現象，也要防止片面強調教學個性而由教師隨意制定教學目標的“各自為政”的傾向。另一方面，應該將教學目標轉化為學生的學習目標。學習目標，是教師根據教學目標而制定的、讓學生通過學習達到的結果或發生的變化。在過去，教學目的只有教師自己知道，教學、評估等主動權都操持在教師的手中，現在的教學目標制定出來后，也不能只有教師知道，如果教學目標只停留在教師的備課本上，只有教師知道學生應該達到的要求，而學生本身處于盲目的狀態，學生就不能夠知道自己應該通過學習達到什么樣的要求，就無法進行自主的學習和發展，只有將教學目標轉化為學習目標，讓學生切切實實明確自己應該達到哪些要求，學生才會掌握自己學習和發展的主動權，教師應該給學生講明學習目標的重要作用，對學生進行指導、跟蹤調查訪談，進行個案研究，督促學生學會利用學習目標，檢查評估自己的學習情況，使他們真正步入自主學習的軌道。

教學目標在教學中如何展示，何時展示，既是一項教學技術也是一門教學藝術，此處不在贅述，設計好評價程序和工具，是落實教學目標、檢測學習目標的至關重要的一個環節。過去，我們將命制試題看成是一項比較簡單的工作，缺乏科學的程序，更缺乏考試后的科學分析和反思性總結，不論是用什么試題來考試，我們都將學生的成績作為對學生評價、排名的最主要依據，而很少有人去質疑試題本身是否科學，更沒有人去研究這套試題的效度和信度如何。筆者認為，在新課程實施的過程中，必須加強評價工具或標準的科學化。在檢測之后，要對檢測工具進行信度和效度的分析，應用統計學的方法分析標準差，看到分數分布的離散程度，對教學進行及時的反思，根據試題中具體的題型、題目，進行科學的歸因分析，找出自己教學的不足，以及今后的對策。

第三篇：中學物理實驗教學

中學物理實驗教學

摘要 物理規律的發現和物理理論的建立都是以實驗為基礎的。通過實驗教學可培養學生觀察物理實驗現象和分析物理問題的能力、掌握用實驗來探究物理規律的基本方法，提高思維能力和動手能力，加深對物理概念和規律的理解，可見實驗在教育教學中的重要性。而現實中實驗又是中學物理教學的薄弱環節，改革實驗教學以適應素質教育和創新教育的需求是我們中學物理教學中的重要問題。另一方面，“探究”是這次課程改革浪潮中的一個重要內容，而實驗探究是科學探究的重要方式。

關鍵詞 探究

物理

實驗 教學

本人就中學物理探究性實驗教學的感覺與體會談一談之我見。

一、探究性物理實驗的設計要注意的兩個問題

1、實驗設計要具有探究性

考察我們當前的實驗教學的現狀發現，不少課堂上，學生們也在忙于收集數據，解釋并求證結果，但是如何根據有限的線索確定證據收集的方向，如何在不止一個可能合理的解釋面前做出決策呢？這對于學生至關重要，但這個環節常常被教師替代，缺乏真正意義上的探究。例如，浸入液體中的物體所受浮力的大小與其排開液體的多少有關，如果把物體排開的液體收集起來稱一下，就會發現它的重量剛好等于浮力的大小。這樣的結果無疑可以作為著名的阿基米德定律的實驗事實基礎。但是問題的關鍵是，人們一開始怎么會想到要設法去收集那一部分剛好由于物體的浸入而被排擠開的液體呢？因此，實驗設計要具有探究性是指：所設計的實驗包含的物理規律往往隱藏在較深的層次，需要學生去挖掘。實驗的條件和結果之間往往存在較大的距離，需要學生去跨越。解決問題的方法與途徑往往不太明確．需要學生通過嘗試錯誤，得出假設并驗證假設來尋找。

2、探究性實驗教學設計要在內容上把握主干，形式上注重質量。

雖然探究學習方式開始會比較耗時，但由于學生對相關知識的理解較為深刻。完全可以在后續的學習中通過少花時間而補回。當然在探究性實驗的設計上，我們不可能也沒有必要將所要求的內容都設計成探究性的。選擇的應該是對于學科來說具有核心和基礎地位的那些概念和規律性知識，因為學生真正理解了這樣的知識。就等于掌握了學科知識的主干，形成了擴充和擴展自己知識結構的能力。

如何去評價一節探究性實驗教學課，探究性教學只不過是一種符合人們認知規律和科學發展本性的教育追求，而我們的教學現狀中很多的考慮是是否完整地經歷了探究的幾個環節，學生是否達到了自主探究的程度，其實活動的質量才是關鍵。例如：α粒子散射實驗我們可以側重于讓學生分析實驗現象，總結得出結論。對測定電源的電動勢和內電阻實驗，應讓學生在電路設計上下工夫，如給定安培表、伏特表如何設計電路，給定兩塊安培表如何設計電路等等。因此，探究性實驗教學的設計應當挖掘實驗本身具有探究意義的因素．考慮學生的實際狀

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況。當然，自由式的探究實驗教學缺乏教師的設計與調控，會導致許多學生在課堂上無從下手．也失去了探究的意義。

二、教學實施方法

結合本人進行的課堂探究性實驗教學的實踐，從兩種基本實驗形式來談談。

1、演示實驗。

高中物理課本中安排了大量的演示實驗，其目的主要是讓學生在觀察的基礎上接受物理知識，為理解提供直觀材料。根據探究性實驗教學的設計原則，在演示實驗中，要通過增加演示實驗的創造成分，給學生提供更大的思考空間，把部分有探究價值的演示實驗改為學生的探究實驗。例如，平拋物體運動規律的演示，一個關鍵問題是如何在無法測定速度、加速度的情況下進行運動規律的研究，先給學生一定時間的思考，再由教師演示，讓兩小球從同一高度分別做平拋運動、自由落體運動，比較是否同時落地，讓學生分析這個實驗說明了什么，這個過程中教師不要輕易給出結論性提示。這樣做的目的是給學生提供探索思考的空間，使學生體會這種將定量研究轉化為定性研究的辦法，即實驗轉化法。以上實驗方法為學生提供了新的教學環境，在新環境下，學生獨立自主思考、探索問題，避免因教師先講或預習教材造成的“先入為主”的影響，要讓學生人人有自己的猜想、觀點、看法，并努力思考形成各自的實驗設計方案。依據教學時間安排和具體課堂教學進展，必要時教師讓學生思考并發表自己的實驗設計，并視具體情況讓一兩個同學上臺按照其中一個實驗設計進行操作（這必須課前要讓同學思考并設計，教師也要了解學生的實驗設計情況并適當準備必要的器材）。

2、學生實驗

在學生分組實驗中，要通過增加實驗的未知性，激發學生探究的欲望，如果某些實驗所驗證的規律符合學生認知水平、思維水平，這類實驗可改為探究性實驗，實驗時間可放在知識教學之前。比如：“驗證平行四邊形法則”可以在教學“力的合成”一節內容加入作為探究性實驗，讓學生在親身體驗、經歷探究的過程中，得出合成法則。“機械能守恒定律的驗證”、“探索彈力和彈簧伸長的關系”也可以采取這種方式。對于不能超前于知識教學的實驗，如：“測量電源的電動勢和內電阻”，可在實驗時讓學生多角度設計方案，并動手實踐，從中比較各類方法的優劣，體會書中方法的獨特性。

對于練習使用儀器類實驗，如：“練習使用打點計時器”、“練習使用多用電表”、“練習使用示波器”這樣一些實驗，要通過學生自己閱讀使用說明，了解其基本原理和基本使用方法，并能夠應用這些儀器進行相關量的測量。書中的學生實驗大多都把實驗器材、實驗原理、實驗步驟等敘述得非常細致，無論這些實驗是作為探究性實驗，在知識教學前完成，還是作為一般的學生實驗，在相關知識學習完之后去做，都不要先預習教材或由教師講解，即便是驗證性實驗或測量性實驗．如“測定金屬的電阻率”、“測定玻璃的折射率”等實驗，學生已具備一定相關知識，完全可以由學生自主設計實驗原理、實驗方案、并進行操作。但對于一些學生確實難以完成的實驗，可以通過教師適當點撥或學生看書完成。

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應當說幾乎每一個實驗本身都蘊含著探究的成分，比如“物體內能變化熱和功”一節的教學，利用壓縮空氣，使易燃物著火來演示空氣內能的增加。這個實驗給學生留下許多的疑惑：實驗的研究對象是什么?筒內空氣的內能是否變化?事先放入易燃物，恰恰忽略了一個很好的探究環節。若先不放易燃物，壓縮空氣，然后提出問題：空氣的內能是否增加?學生會感到疑惑：“是否增加怎么看得見？”于是教師可以不失時機地提出問題：“如何判斷？”這樣做不僅有效地調動學生自主地參與到實驗的設計中，而且實驗的目的更加明確。

三、實施探究性物理實驗教學的收獲

1、學生自主學習的意識加強。

在新課程中如何變學生“要我學”為“我要學”是一個很關鍵的問題，在探究性活動中．學生有了更多自主學習的空間，一位同學所說：“??這樣的實驗需要自己去猜想、去探究。通過實驗可以驗證自己的猜想和設計是否正確，這種方法既促使我們動腦又鍛煉了勇于猜想、大膽動手的良好學習習慣”。另一位同學說：“如果問我哪一種形式的實驗好，我會毫不猶豫地說：‘自己動手，豐衣足食。’”在這樣的課堂教學活動中，他們習慣了自己提出問題，自己猜想假設，自己設計方案，并從自主學習的過程中增強了學習的積極性和主動性。

2、學生的知識結構得到優化和完善。探究式物理實驗教學方法強調，讓學生自己設計方案，并具體實施實驗操作，這一系列的過程，使學生真正參與到實驗中來，使他們的物理概念表象得以更為有效地與基礎理論知識體系中的物理概念建立起實質性的聯系。而過去的常規實驗方法，教師常常在草草做完一遍實驗后，緊接著進行分析，以引出概念。而沒有注意實驗過程、現象是否給出學生留下了深刻的印象。當學生頭腦中還是殘缺的表象時，教師卻根據自己頭腦中早已存在的表象進行分析。結果，學生跟不上教師的思路，造成不得不機械背誦概念定義的現象，他們對概念的理解，往往是在以后的逐步練習、運用中獲取。探究性實驗教學方法，便是在于使學生在還沒有抓住物理概念本質時，就會主動查閱資料，自己設計方案，增強遷移效果，優化學生的知識結構。

3、教師的觀念發生了變化。在探究性實驗教學的實踐過程中，教師們對其在物理教學中的作用逐漸有了更為深刻的認識，對教育過程本身也有了全新的感受。“過程即是知識”，過程是理解的基礎，過程中滲透著科學研究的方法．使學生學會學習是走向社會和終身發展的基礎。因此，教師是學生意義建構的幫助者和促進者，教師要將教育過程看作是把凝固文化激活的過程。在實踐過程中，許多教師意識到經驗型的教學已經不能適應新課程的要求，所以教師們還應成為自己教學行為的研究者。

參考文獻：

[1] 唐殿強.創新能力教程.石家莊：河北科學技術出版社，2005.24～25.[2] 喬際平.創造思維能力的培養[M].北京：首都師范大學出版社，1998.第3

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第四篇：《中學物理實驗教學如何與課堂有效結合》

中學物理實驗教學如何與課堂有效結合

林州第一中學 王友

【摘要】：物理學是一門以觀察和實驗為基礎的科學，實驗教學是物理教學的重要組成部分，在物理教學中占據著極其重要的地位。許多物理知識與規律都是經過觀察實驗、引出猜想、認真思考、不斷探究所得到的。中學物理實驗教學的基本形式有演示實驗、探究型實驗、學生實驗等等。成功的實驗，能給學生留下鮮明印象，使課堂氣氛活躍，從而獲得很好的教學效果。所以如何讓物理實驗教學與課堂有效結合是個尤為重要的問題。【關鍵詞】：實驗 課堂 有效結合 【正文】：

現從以下幾個方面闡述如何讓物理實驗教學與課堂有效結合。

1.創設實驗課堂教學環境

1.1設置輕松的實驗課堂教學環境

教師教學時應當運用各種方法和手段去創設一個相互尊重、理解的教學實驗環境，使學生對教師產生輕松感。在這種輕松的課堂教學環境下，不僅教師教學感覺愉快，同時學生學起來也比較輕松，學習的效率也得到了提高，學生的想法也能各抒己見，這樣的實驗課堂學生才會主動去探究，才能更好的融入實驗情景中去。

1.2.設置讓學生感興趣的實驗課堂教學環境 興趣是最好的老師，如果教師設置的實驗學生一點也不感興趣，無論什么樣的任務也有可能成為學習的包袱，是不可逾越的障礙，反之如果他們對實驗有濃厚興趣時，就能主動去探究，去動手動腦，就會把自己的精力投入到實驗中去。

1.3.設置高效的實驗課堂教學環境

教師上的每一堂實驗課，不僅僅只是優秀的學生能融入進來，還要兼顧其他學生，要讓他們也融入進去才算是比較成功的課。一節課的效率如果很低或者只是對少部分學生有效率，那么這一節課就是一堂失敗的課。在一節課的整個過程中，如果大家都有事情干，通過實驗教學，學生的各個方面的認識都得到了提高，那么這就是一堂成功的實驗課。

2.物理實驗課堂的分類及要求

2.1演示實驗

2.1.1演示實驗的概念

演示實驗，是指教師在課堂上或實驗室通過展示相關實物、直觀教具或示范性實驗，指導學生經過觀察以獲得感性認識的一種方法。有些實驗采用演示實驗的方法教學效果比較好，比如以下情況：（1）有的實驗比較復雜，學生操作有困難；有的實驗要用復雜或精密的儀器，或儀器很少不能組織學生做。（2）有的實驗比較簡單，不必組織學生去做。（3）為了節省試劑，有的實驗只要教師演示就能達到目的的，就少做。（4）有的實驗在學生操作不熟悉時，應該有教師來演示。2.1.2演示實驗教學的基本要求

首先要明確演示實驗的教學目的。其次要求在教學時，要教給學生觀察的方法，培養學生的觀察能力。要求學生在觀察前做好預習準備；同時教師要指導學生有計劃、有步驟的進行觀察，讓學生養成良好的學習、觀察的習慣，同時要求學生觀察的同時要多思考和總結。最后，就是教師演示的時候要講解、實驗演示和板書設計三方面有機結合。演示實驗的難度比較大的時候，可以選擇flash動畫來演示，這不僅簡化了課堂教學而且獲得了更好的課堂體驗。

2.2探究型實驗

2.2.1探究型實驗的概念

探究型實驗指實驗者在不知曉實驗結果的前提下，通過自己實驗、探索、分析、研究得出結論，從而形成科學概念的一種認知活動。

2.2.2探究型實驗的基本要求

探究型實驗的靈魂思想就是教師在實驗的教學中只是起到一個引導和評價的作用，而沒有去向學生演示，而是由學生自己通過實驗、觀察、分析得出的一般性結論。教師在探究型課堂中要努力去創設一個合理的物理情景，讓學生們去發現問題，提出解決的方法，引導學生在現有的知識水平下，提出自己的看法和見解。根據學生提出的問題和問題中的矛盾，引導學生去設計實驗方案，通過不斷的優化和篩選，得出幾個可行的方案，然后再進行科學的實驗。在實驗中要求學生學會收集有用的數據，運用各種方法來解決問題，同時得出結論，最后通過師生間的交流討論得出正確的結論。2.3學生實驗

2.3.1學生實驗的概念

學生實驗是在教師的指導下由學生操作的實驗。根據學校的條件，學生實驗可以一人使用一套儀器或以小組為單位使用一套儀器，可以在實驗室進行也可以在教室進行。

2.3.2學生實驗的要求

根據實驗教學過程中教師的講解、指導和學生操作的情況，學生實驗又可以分為邊講邊實驗、學生獨立實驗。采取邊講邊實驗的方式時，教師的講解和指導與學生自主實驗進程密切配合，教學效果比較好。也可以學生獨立實驗，學生經過一定時期的分段實驗，掌握初步的實驗技能后，可以獨立進行操作實驗。

3.實驗教學與物理課堂教學的緊密配合3.1實驗教學與課堂導入的緊密配合課堂導入有助于啟發學生進入新主題或新的學習任務。課堂導入應該引導學生了解新主題，為了創設物理情境，教師講課之前可以做演示實驗，讓學生感到不可思議，又十分有趣，學生注意力自然集中到研究對象上來。

3.2實驗教學與課堂講解的緊密配合

觀察和實驗是物理學的基本方法，是獲得感性材料，探索物理規律，認識物理世界的基本手段，在物理課堂教學中應該適當的多穿插一些實驗來豐富課堂的理論教學，這樣學生才不會感到所學的知識不是空洞的而是生活中實實在在存在的。盡量做到一個理論有一個實驗來支持，可以是生活實例，也可以是動畫演示實驗、學生實驗、演示實驗等等。

3.3將實驗設計融于生活之中

物理現象來源于生活，又服務于生活。幾乎所有我們講授的實驗在生活中都能找到一個原型，所以講授實驗要以學生所熟悉的生活作為問題情境。讓學生通過生活原型去思考物理實驗的原理，抽象出物理概念，并最終解決問題。為了拉近物理與生活的距離，教師在講解時可以用身邊隨手可得的物品進行各種實驗。新課程標準重視學生的動手能力的培養，在物理實驗教學中教師不僅僅只重視演示實驗的操作，同時要兼顧學生實驗和邊學邊做實驗，這樣才能讓學生的積極性的得到充分的發揮。

3.4實驗教學與物理知識應用的緊密配合

物理來源于生活，又服務于生活，物理課本中的“物理、生活、社會”就是最好的說明。學生在課堂上學習的知識只有在生活中有實際的應用，他們才算真正的學到了知識。沒有應用的教學知識是一種空洞的教學，所以我們應該教會學生盡量把學到的知識運用到生活中去。

總之，中學物理實驗教學如何與課堂有效結合是個需要長期探索的問題，需要我們在實際教學工作中不斷總結，探索，把實驗教學真正融入教學中去。

【參考文獻】：

1.胡海飛.對物理新課程改革的幾點思考[J].中學物理，2005（2）2.靳玉樂，艾興.對研究性學習的再認識[J].課程.教材.教法，2003（1）

3.李春密.高中生物理實驗操作能力及品質的發展研究[J].物理實驗，2002（10）

4.李春密.物理實驗操作能力的結構模型初探[J].學科教育，2002(6)

第五篇：第七章 中學物理實驗教學

§7.1 物理教學必須以實驗為基礎

中學物理教學必須以實驗為基礎。這是由實驗本身的特點及其在物理教學中的作用來決定的。

1.實驗能為學生學習物理提供符合認識規律的環境

在學習物理過程中，要形成物理概念和認識物理規律，首先必須要有一定的感性認識。這種感性認識可以來源于學生的生活環境，也可以來源于實驗提供的物理事實。通常，從生活中得到的感性材料多來自復雜的運動形態，力、熱、電、光現象交織在一起，本質、非本質的因素交融在一起。因此，僅通過這種途徑來使學生建立概念和認識規律有時會遇到很大困難。運用實驗則可以提供精心選擇的、簡化和純化的素材，它能夠使學生對物理事實獲得明確、具體的認識。例如，人們生活在空氣的海洋里，卻很難感受到大氣壓強的作用。做一個覆杯實驗或馬德堡半球模擬實驗，大氣壓存在的物理事實就展現在學生眼前，他們對這個概念就易于理解和掌握。又如，學生對物體所受靜摩擦力的方向常常難于辨認，其主要原因是進行抽象思維活動時，頭腦中缺少表象的支持。如果應用如圖7-1所示的方法，將有助于學生形成表象，以克服學習中的難點。

2．實驗能培養學生學習物理的興趣，激發學生的求知愿望

為什么要特別強調實驗對培養學生學習興趣的重要性？有如下的原因：

首先，實驗具有真實、形象、生動的特點，尤其對中學生有很強的吸引力，極易喚起他們的直覺興趣。例如，讓學生觀察“噴泉”、“煮金魚”等生動有趣的實驗，他們的注意力會高度集中，新奇的實驗現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，激發他們的求知欲望，使學生的興趣不只是停留在被觀察物理現象的表面上。

其次，實驗是一種有目的性的操作行為。學生在觀察的基礎上，很自然會產生一種自己操作的欲望。讓學生動手實驗，不但可以滿足學生的操作愿望，還可以發展學生對探索知識和規律的興趣，進而發展學生的認識興趣。

當學生對物理產生濃厚興趣的時候，他們的學習欲望強烈，學習中會感到輕松愉快，從而有利于形成主動的、正確的學習方法。不斷地體嘗“發現”與“戰勝困難獲得成功”的喜悅，學生學好物理的信心就會越來越強．更為重要的是，由此可轉化為一種熱愛科學的素質和志向，這對學生個性的發展具有重要的意義．

3．實驗是發展學生能力和使學生得到科學方法訓練的重要途徑

圖7-2表示學生在實驗活動中的信息流程．從這個流程可以看出實驗對培養學生各種能力的影響：通過閱讀實驗資料，培養著閱讀、自學能力；通過感覺器官接受形象和數據信息，并傳遞到大腦，一方面進行思維加工，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．這個過程可以培養觀察能力和手腦并用的能力；與此同時，在大腦中抽調出貯存的有關信息，進行更深入的思維加工，從而加強了思維能力的培養；此外，把思維加工的結果以語言和文字的形式表達出來，又培養著表達能力．由此可知，實驗是一種綜合的能力培養過程． 由于實驗是一種科學的方法，它能夠創造”最確實、最少受干擾”、“保證過程以其純粹形態進行”的物理環境，它是理論密切聯系實際的學習過程，在這個過程中蘊藏著極其活躍的因素，能夠活化學生學到的物理知識，因此，實驗是對學生進行創造意識訓練和科學方法訓練的有效途徑．

4．實驗有利于培養學生良好的道德素養和科學作風

由于實驗本身是一個嚴格的科學過程，要想獲得實驗的成功，必須一絲不茍，來不得半點虛假，并且必須把各項活動安排得井井有條，這對培養學生實事求是的態度和嚴謹的科學作風十分有益，此外，在實驗過程中也不總是一帆風順的．它以很強的吸引力磨煉學生的意志；加之實驗中存在著辯證唯物主義教育的豐富素材，這對學生科學世界觀的形成起著促進作用．我們不可低估實驗在這方面的作用，從某種意義上說，實驗的這種作用較之于學生掌握一些具體的知識和技能更為重要，對于提高人的素質具有很大意義．

綜上所述，實驗在完成物理教學的任務中占有非常重要的地位，我們必須從培養社會主義現代化建設所需要的、有個性特征的、全面發展的人才的高度來充分認識實驗教學的意義，切實改變某些不重視實驗的舊觀念，始終堅持以實驗為基礎的教學方向．

§7.2物理實驗的分類及各類實驗的作用

物理教學中的實驗，大體上可以分為如下幾類：（1）演示實驗（2）學生分組實驗；（3）課內小實驗；（4）課外實驗．將上述各類實驗與一定的教學手段配合就組成了各種實驗教學課型：例如，將演示實驗穿插在教師的講授過程中可組成演示講授課；將教師的演示與學生的討論結合可組成演示討論課；將教師的演示與學生的練習結合可組成演示習題課；將學生的小實驗穿插在課堂教學活動中，可組成“邊教邊實驗”或“邊學邊實驗”；將教師的指導貫穿在學生獨立操作的分組實驗過程中，就構成了學生分組實驗課型．各種實驗有各自的特點，各自的功能，實驗教學應當是各種實驗與各種教學手段有機結合的系統．應當根據物理教學的整體要求來選擇和組織實驗教學系統．下面，將演示實驗、學生分組實驗和課內小實驗的特點和功能分別作一介紹（課外實驗將在第十一章中介紹）．

一、演示實驗的特點和作用

演示實驗是以教師為主要操作者的表演示范實驗．它的目的主要是把要研究的物理現象展示在學生的眼前，引導學習觀察思考；配合講授或穿插學生討論等方式使學生認識物理概念和規律，或者通過演示的引導和示范作用，為學生獨立訓練創造條件．它的主要作用如下：

1．引入課題，激發學生的求知欲望

教師常常選擇一些生動、有趣、新奇和使學生感到意外的演示實驗來引入課題，它能夠有效地激發學生的求知欲望．

例如，教師在講授動量定理之前，做如圖7-3所示的實驗：將一個生雞蛋用棉線在其上圍繞一周，再用透明膠帶將打結處的兩側貼牢．把線的另一端跨過鐵架上的鉤于，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．學生緊張而又意外地看到雞蛋落下后反彈起來，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．隨后教師提出問題：“為什么雞蛋從那么高處落下沒有砸碎，而在桌上輕輕一砸就殼破汁流呢？”??教師運用這個演示，創造了一個愉快學習的環境，使學生的思維活動處于積極狀態．

2．提供必要的感性素材，幫助學生建立概念和認識規律

在課堂教學中，教師常用演示實驗展示物理的現象和變化的過程，特別是學生日常生活中難以見到的或者是與學生的經驗相抵觸的現象和過程，使學生獲得豐富的感性知識，形成鮮明的表象，為學生建立正確的概念、認識規律奠定基礎．

例如，物體的形變總是伴隨彈性力而產生的，然而，堅硬的物體，形變很小，學生無法察覺，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），而有的物體不會形變（如石頭、玻璃）”的錯誤認識．為糾正上述錯誤的認識，教師可應用如圖7－4的演示實驗．由于加接了細孔徑2毫米的玻璃管，而使形變的現象顯露出來．又由于選用了橢圓截面的大墨水瓶，沿短軸方向向內擠壓時（a），可以看到玻璃管中的液柱上升；沿長軸方向向內擠壓時（b），可以看到玻璃管中的液柱下降．學生在驚訝的發現中建立了正確認識．

3．進行觀察和思維訓練，鞏固和應用物理知識

由于演示實驗中教師的可控制特點很突出，教師能夠有意識地選擇和設計實驗的內容和程序．得心應手地把需要的現象展示出來，因此演示實驗不僅可在學生形成知識的過程中發揮作用，而且可以在學生應用知識的過程中發揮很好的作用．

例如，教師利用電學黑箱對學生進行觀察、思維訓練，黑箱蓋上有兩個接線柱，箱內只有兩個電學元件；一只大容量的電解電容器（1000微法）和一只數千歐姆的電阻并聯，用示教電流計的R×100的歐姆表進行測試，讓學生通過觀察，判斷元件的種類及其聯結的方式．盡管只有兩個元件，也必須非常仔細地觀察，既要把握電流變化的階段特征（先大后小），又要察覺電流變化瞬時特征（速率越來越小），以及終態電流的狀況，經過認真思考，才能得出正確的結論．

4．提供示范，為學生訓練實驗技能創造條件

在演示教學中，教師的示范作用表現在兩個方面：一是通過演示實驗介紹學生將要使用的儀器和進行實驗的方法步驟、技能；二是通過教師操作過程中實事求是態度，嚴肅認真一絲不茍的作風的影響，潛移默化地培養學生良好的作風、習慣．

總之，演示實驗是物理實驗教學中發揮教師主導作用的重要手段之一．成功的演示實驗，常常給學生留下難以磨滅的鮮明印象，使課堂氣氛異常活躍，從而獲得很好的教學效果．

二、學生分組實驗的特點和作用

學生分組實驗是學生在教師指導下利用整節課時間，在實驗室分組進行實驗的教學形式．它是學生親自動手使用儀器、觀察測量、取得資料數據，并親自分析總結的過程；是學生學習物理知識、培養實驗技能和良好品德素質的重要環節．從教學目的的側重點來劃分，學生分組實驗大體上可以分為五類，即：研究性（探索性）實驗，驗證性實驗，測定性實驗，基本儀器使用訓練性實驗和裝配技術訓練性實驗．這些實驗的特點和作用如下：

1．研究性（探索性）或驗證性學生實驗

這兩類實驗是以學生獲取知識的不同途徑來劃分的，研究性（探索性）實驗的主要目的是，讓學生通過觀察測量活動和歸納概括的思維方式來建立物理概念和認識物理規律，同時訓練一定的實驗技能，它具有讓學生親自“發現”的意義．人們常稱其為“探索性實驗”．在中學物理教學中驗證性實驗的主要目的是讓學生通過實驗驗證由已知理論推導出的新結論的正確性，從而加深對新知識的理解，并訓練實驗技能．這兩種實驗方法都是物理科學研究中的基本實驗方法，前者是從個別到一般，實驗在前，而結論在后，實驗成為探索規律的主要手段．后者則推理判斷在前，實驗驗證在后．在物理教學中，這兩種方法都各具重要的作用．研究（探索）性實驗之前，由于學生還不知道實驗的結論，要求他們自己去“發現”，因此學生的積極性是比較高的，能夠較好地激發學生通過手腦并用、探求知識的欲望和培養觀察、歸納、概括能力．驗證性實驗是傳統學生實驗中的主要類型，它能夠使學生更好地理解知識的內在聯系，認識理論的能動作用，培養推理、驗證分析能力．

2．測定物理量和物理常數的學生實驗

這類實驗在學生分組實驗中也占有相當大的比例．它主要是讓學生利用已知的物理概念或物理規律并運用一定的儀器來測定某個物理量或物理常數，例如，利用自由落體的規律“測重力加速度”，利用完全非彈性碰撞中的動量守恒定律來“測定彈丸的出口速度”，利用歐姆定律以“狀安法測電阻”等．它可以幫助學生理解物理概念和物理量的意義，學會應用物理規律，訓練基本實驗技能，并學習間接測量的巧妙方法．

3．基本儀器使用訓練性和裝配技術訓練性的學生實驗

當然在前述幾類實驗中都要運用一定的基本儀器和涉及某些裝配技術．但是對于某些重要的基本儀器和實驗技術，有必要對學生進行一定的實驗技能技巧訓練．這就是這兩類實驗的目的．例如，“示波器的使用”實驗，可以使學生了解電子束在電場中偏轉的原理，知道示波器面板上各主要控制器件的名稱和作用，學習和初步掌握使用示波器的最基本方法．又如，“安裝簡單的收音機”實驗，可以使學生學習電子線路圖的認識方法，熟悉簡單收音機的基本原理和接受電子裝配技術的初步訓練． 總的說來，學生分組實驗的最主要特征是學生的獨立實踐活動，這種活動有系統的、統一的要求，并在實驗室內完成．如果把教師的演示示范看成是帶路的向導，則單靠向導帶路往往達不到獨立認路的目的，只有在自己實踐的基礎上，才能在沒有向導時辨認前進的方向．在這種意義上，學生分組實驗是任何其它的教學手段和方法所不能替代的．

三、課內小實驗的特點和作用

課內小實驗是穿插在課堂教學過程中的學生小實驗，它與演示實驗的不同點主要在它的操作者不是教師或者是協助教師的個別學生而是全體學生．它與學生分組實驗的不同，它不象學生分組實驗那樣用整節課比較規范地完成教師在實驗室中準備好的實驗，也不一定要履行“預習實驗-報告”的要求．通常它與教師的講解密切配合，比較小型靈活，可以根據教學需要，選擇不同性質的實驗，可以是一個小實驗，也可以是一組系列的小實驗，或者是按照一定程序編排的系列階段實驗．實驗的時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．實驗可以在實驗室進行，也可以在教室進行，可以用配套的正規儀器，也可以用自制教具、學具或者是隨手可取的日常生活用品進行實驗．這種實驗與教師的講授和學生的自學、討論結合組成“邊教邊實驗”或“邊學邊實驗”的課型，并具有如下的優點：

1．由于讓學生通過自己動手來學習知識，而不只是看教師演示，有助于發揮學生的主動性，有利于克服課堂教學“滿堂灌”的現象．

2．由于在這類實驗的間隙穿插教師的啟發．引導、講解或教師與學生，學生與學生的討論，在這種物理環境中，有利于擴大課堂內師生的信息交流，在教師的主導作用下，發揮學生的主體作用．

3．由于這類實驗小型靈活、運用方便，可以增加學生實驗在教學中的比重，因此，可以提供更多的機會來培養學生的實驗技能和訓練科學方法．

如果我們把以上三類課堂教學中的實驗按照教師施加影響的程度和學生的獨立活動量排一個隊，則如表所示：課堂實驗種類 教師影響程度 學生獨立活動量 演示實驗 大 小 課內小實驗 中 中 學生分組實驗 小 大 由此可見，我們應當將它們有機地結合起來，以取得最佳的課堂實驗教學效果．

§7.3演示實驗教學

演示實驗在中學物理教學實驗中占有很大的比重，而且是一種深受學生歡迎的實驗形式．它是教師施展教學藝術的獨特手段，它能夠化枯燥為生動，化抽象為具體．演示實驗的內容和方法有很大的靈活性．同一課題，教師可以用現成的儀器設備，也可以用自制教具進行演示．同一個演示儀器，教師可用于引入課題，也可用以鞏固新課．為更好地發揮其功能，必須深入研究演示實驗教學的基本要求．

一、演示實驗教學的基本要求

1．要有明確的目的 演示實驗運用于課堂教學的不同環節，有不同的目的，因此有不同的要求．有無必要演示，選擇什么樣的演示，怎樣進行演示，都必須首先從具體的目的出發．

例如，我們在學習習近平拋和斜拋的內容時，可供選擇的演示實驗很多，拋出粉筆頭就是一個最簡單的演示，還有如圖7-5所示的“三球相碰”的演示，水流噴射的演示，以及利用閃光照相等等．

顯然，在運用演示引入課題或鞏固所學知識時，教師總要力圖增加實驗的趣味性，以更好地調動思維積極性．拋粉筆頭的演示雖然簡單，但在引導學生通過觀察定性地描述平拋運動的特征這一點上卻很好，好就好在它稍縱即逝，活躍課堂氣氛，并可較好地訓練學生的觀察能力．如果需要讓學生認識“平拋運動可以看成是水平勻速運動和自由落體運動的合成”，可用如圖7－5所示的“三球演示器”，并配合使用閃光照相圖片（或投影），效果就很好．原因就在于它們能夠清楚地顯示拋體運動的本質特征．

由上可知，我們不能離開演示的具體功能來評價演示的好壞，演示實驗只有和一定的教學過程結合起來，才能發揮它的作用．

2．要明顯和直觀

可以說，演示實驗的一切功能都離不開觀察，觀察者只能在演示者所給觀象的基礎上進行觀察，因此演示實驗的直觀是最起碼的要求．

（1）演示的現象要明顯

一人演示，眾人觀察，所以現象必須明顯．能否使每個學生都看到要演示的現象，是教師心目中有無學生的表現．為使現象明顯，儀器的尺寸要足夠大，測量儀表的刻度線要適當粗些，聲、光及觀察物體與背景的對比度要強，過程中的變化要顯著．必要時，可以借助投影、機械放大、光杠桿、放大電路等手段增強現象的明顯性．其次要注意放置儀器的位置，有足夠的高度，不平攤在桌面上，運動體所在的平面應與黑板面平行．必要時，可借助演示小桌、演示墊凳、演示板、演示支架和磁性黑板等．

（2）儀器簡單，過程明瞭 我們力求演示儀器簡單，過程明瞭，其目的在于突出要觀察的物理現象和過程，降低無關因素的干擾，特別是在一些為建立、鞏固物理概念的定性演示中，沒有必要選擇精密復雜的實驗裝置．例如，用前面介紹的橢圓墨水瓶演示微小形變的現象，效果就比用復雜的光杠桿系統裝置好．又如，用如圖7-6所示的鐵絲軌道對比小球靜止和運動時對凸橋、凹橋橋面的壓力時，①把小球放在凸橋頂端，小球恰巧能從兩橋臂之間掉下去，但讓小球從斜面上滾下，再經過凸橋頂端時，小球便不再從兩臂之間落下，而是沿橋面驚過．②把凹橋下方的搭鉤脫開，讓小球靜止地放在四橋的中心，顯示小球的壓力不足以將兩鐵絲橋臂擠開而下落，然后讓小球從斜軌上滾下，當小球經過凹橋底端時，小球即從兩軌道之間掉了下去．由上可見，這種凸橋、凹橋的裝置，可以說是簡單的出奇，然而演示說明的卻是學生平時將信將疑的一個難題．我們提倡用簡單的方法做演示，不僅有利于突出物理原理，而且易于引起學生學習物理的興趣，激發學生的創造意識．

（3）視聽感官并用

有關資料表明：“在接受知識方面，單靠聽覺一般只能記住15％左右；單靠視覺，從圖象獲得知識，只能記住25％左右；如果兩者結合起來可記住65％”①．因此，調動學生各部分感官的協同作用，比用單一渠道要好．還應考慮學生對各種感覺信息的分辨本領，以強化有用刺激．例如，用下面的方法幫助學生理解加速度的概念：

在一輛沿斜面滾下的小車后面，拖一條長約2米的磁帶，磁帶上錄有一段不變的樂音（如風琴的c調），把錄音機的放音磁頭用導線接出來，裝在斜面的一定位置上，用貼有細氈的薄彈性金屬片將磁帶輕輕壓在磁頭上．當小車沿斜面向下運動時，小車拖著磁帶運動，使錄音機發聲．這樣就可以使學生用視覺觀察到的速度變化為聽覺感受到的音高變化，用音高來理解速度，用音高變化的快慢來理解速度變化的快慢，即加速度的大小．由于人耳對音高的感受靈敏，而且對“變”的感受，比視覺更直接，因而對變化率的概念比較容易建立①．

3．要安全、可靠

課堂上的教學時間是極其寶貴的．如果教師在演示中出現失誤和差錯，不僅會貽誤時間，而且會引起學生對所得結論的懷疑，因此，教師在課堂上的演示實驗必須確保成功．（1）做好充分的準備工作

這是確保演示成功的關鍵．教師在課前要選擇好所需的儀器和材料，仔細地進行檢查，并按照課堂上的實際程序預做一遍（甚至數遍），熟悉儀器的使用性能，了解實驗的準確程度，估計實驗的時間，觀察教室里即將演示的環境等等．并在教案中寫明演示所需的每一件物品，以免課堂上演示失敗或失去良機．

（2）課堂演示時必須確保安全

演示時，教師必須按照安全操作規程去做，認真仔細，確保人身安全和儀器設備的保全．可能存在不安全因素的實驗，一定不要讓學生上臺來操作．例如需要用到220V或380V市電的實驗，或者用高壓感應圈、水銀的實驗，應當由教師自己操作，并做到萬無一失．

（3）正確對待課堂演示中的失誤，切忌弄虛作假 備課中做好充分準備，可以提高演示的成功率，但不能保證課堂上一定不出問題．出了問題怎么辦？一是要鎮靜，切忌手忙腳亂，應認真思考和分析，盡可能及時找出原因，迅速排除故障；二是要實事求是．萬一不能及時排除故障，也不可用“儀器不行”來搪塞過去，更不可編造數據，弄虛作假．應當向學生如實說明實驗失敗的原因，并聲明在下節課重做．這樣的負責精神和科學態度，必將對學生產生良好的影響．

4．要有啟發性

演示實驗能夠提供豐富的感性材料，變抽象為形象，但它的最終目的是要通過觀察啟發思維，使學生更好地認識客觀規律，發展能力，培養興趣．因此，在設計和編制演示程序時，必須在啟發性上下功夫．

演示中的啟發性，首先在于以趣激疑．當生動的演示現象出乎學生意外之時，認知的矛盾將轉化為思維的動力．例如，在“彈性碰撞”教學開始時，讓學生觀察用兩個等質量的玻璃小球做成的兩個雙線擺：如圖7－7，先將左邊的擺球拉開，右邊的球靜止于平衡位置，再釋放左邊的小球，兩球相碰后，左球靜止，而右球彈起；當右邊的球返回碰撞后，右球又靜止，而左球彈起．如此兩球反復碰撞，圖7－7在碰撞聲中，動靜交替．面對這一有趣的情景，問題油然而生．

運用演示引發問題，只是啟發思維的起點，雖然它是學生開展積極思維的突破口，但要推進思維活動的展開，仍須有教師不斷的引導．這樣，演示才能成為推進思維的向導．因此演示教學的啟發性應體現在演示程序的精心設計之中．

例如，在高中學生學過氣體定律之后，教師用如圖7-8所示的浮沉子演示來訓練學生的思維．

（1）用手壓容器上方的薄膜，原來浮在液面上的浮沉子開始下沉，當下沉到某一深度時松開壓膜的手指，浮沉子上升[圖

7－8（a）（b）]，試解釋這一現象． 這是許多初中學生曾經見到過的實驗，當時對這個現象的解釋是很粗略的，只需要說明，壓膜時水進入浮沉子內，重力增大，浮力小于重力，于是浮沉子就下沉，松膜時，水從浮沉子內排出，重力減小，浮沉子就上浮．

（2）繼續壓膜使浮沉子下沉到更深的位置放手，見到浮沉子仍可上升．似乎上面的解釋還是完善的．

（3）繼續壓膜，使浮沉子達到比上一步更深的某一位置松開，出現了浮沉子不再上升的現象，并且一直沉到容器的底部[圖7－8（C）（d）］，這突然出現的現象，使學生感到意外，于是不得不重新審查以往解釋的不足之處．看來浮沉子中氣體的體積，不僅與容器上方氣體的壓強有關（這是由帕斯卡定律所決定的），而且還與浮沉子所處的深度有關．

（4）打開容器上方的橡皮膜，使液體上方的氣壓不變，用一根棒把浮沉子逐漸下壓至不同的深度，觀察浮沉子中氣體體積的變化，說明浮沉子所以在一定的深度不再上浮，是由于在下降過程中液體內部壓強這個因素造成的．（5）在浮沉子沉至容器底部以后，打開容器下的出水閥門，或用虹吸管使水緩緩流出．可以看到，當液面下降到一定深度時，浮沉子就從底部浮了起來［圖7－8（e）]．

從上述的程序設計可以反映出教師對學生思維的引導作用，它既調動了學生的積極性，又使觀察和思維緊密結合起來，從而使學生的認識由表及里逐步深化．

二、演示實驗教學中的觀察指導

在演示方案確定以后，要想達到演示的目的，關鍵在對學生的觀察進行指導．同時，對演示觀察的指導又是培養學生觀察能力的一個重要途徑．因此，在演示教學中應十分重視觀察指導．這里所說的觀察指導，有兩層含義：一是演示本身應能吸引學生的觀察注意；二是教師在演示過程中及時指導，教給觀察方法．所謂指導，絕對不是說教師指到哪里，學生就看到哪里．

1．明確觀察目的，做好觀察的思想準備 草率從事是新教師在演示教學中常犯的毛病當學生還沒有思想準備時，演示已經結束，因而達不到演示目的．在演示之前，一定要讓學生明確為什么要做這個實驗，以及打算怎樣進行；出示的儀器應當有所交待，例如，在演示液體內部壓強規律時，應當使學生帶著兩個問題進行觀察：一是液體內部壓強與深度的關系；二是液體內部在各方向是否都有壓強（特別是向上的壓強）及它們的關系；同時還應使學生在認識U形管壓強計的構造及功能的基礎上進行觀察．因為此時學生還不理解U形管壓強計的原理，所以應當用直覺的方法，如在橡皮膜上用手或重物壓，使學生了解U形管兩側液面高差越大，表示壓強差越大．

又如，在自感現象的教學中，觀察接通電路的自感現象，首先必須帶著“如果線圈自身的電流發生變化，那么線圈自身是否也會產生感生電動勢？”的問題，并認清演示電路的特點，才能把觀察的注意力集中到接通電路瞬間所發生的現象上．我們曾經對20名高一的學生和高二的學生分別進行演示．由于高一的學生還沒有學過法拉第電磁感應定律，正確記錄觀察現象只有75％，而高二學生剛學過電磁感應定律，正確記錄觀察現象的達到了95％，可見，觀察的目的性對于觀察效果起了很重要的作用． 2．突出觀察重點，排除無關因素的干擾

例如，通常教材中介紹斷路時自感現象的電路裝置，都選用一只燈泡與電感線圈并聯的電路．設想按這一裝置進行演示時，學生會看到開關斷開后燈泡并不立即熄滅．但由于時間常數L/R太小，這種延時現象無法看到．而燈泡突然一閃的現象卻十分明顯，它給學生建立自感的概念帶來困難．如果在開始演示時只給出一個簡單的電感線圈、燈泡、開關與電源的串聯電路（圖7－9），提出“在斷開開關的瞬間線圈中是否有感生電動勢產生”的問題，然后與學生共同設計實驗電路來驗證感生電動勢的存在．一種簡單的方案就是觀察開關拉斷時閘刀與閘刀座之間的火花放電現象證明感生電動勢的存在；另一種方案就是將示波器或者是高內阻的電壓表并聯在電感線圈兩端，觀察其電壓的變化；還有第三種方案就是將一只氖泡并聯在線圈兩端，開關接通時氖泡不導通，其電阻為無窮大，可視為它對電路沒有影響，切斷開關時，線圈中的電流迅速減小，原串聯的燈泡熄滅，而并聯在線圈兩端的氖泡起輝了，它的起輝電壓比電池電壓要高許多，由此說明感生電動勢的存在．這個實驗還可以在后面的教學中說明日光燈的起輝原理．

3．從整體到局部，再從局部到整體，培養觀察思路

觀察的全面性是客觀反映事物屬性的前提，應當利用演示實驗培養學生正確的觀察思路．例如，教師常用“圓錐上滾”的實驗來訓練學生的觀察力．首先把傾斜軌道展示在學生跟前，傾斜軌道的表面特征給學生造成假象．把雙錐旋轉體放在軌道的中部，學生幾乎毫不例外地預感到旋轉體將沿斜面滾下，然而見到的卻是意料之外的現象（如圖7－10所示）．在學生渴望得到解答之際，讓他們從各個方面對儀器觀察，并注意圓錐體與軌道之間的聯系，最終發現圓錐體在軌道低端的重心位置最高．于是學生在恍然大悟中獲得了觀察方法的啟示．

4．縱、橫對比，把握事物特征

觀察的深刻性在于透過表面現象抓住象物的本質，利用對比觀察是使思維向縱深發展的很好的方法．在演示實驗中，要引導學生善于察覺條件的差異及產生結果差異的聯系．通常可以采用縱向對比、橫向對比、正反向對比的方法．

例如，用驗電器和鋅板（或鋁板）等演示光電效應的現象，實驗過程如圖7－11所示．把用砂紙打磨光的鋅板（或鋁板）插在驗電器的導桿上，給鋅板帶上負電荷，可以看見驗電器指針張開；用紫外光（功率較小的醫用紫外線燈）照射鋅板，驗電器指針即迅速閉合；再給鋅板帶正電，同樣用紫外光照射鋅板，驗電器指針不再閉合；再用白熾燈作光源，照射帶電的鋅板，不見指針張角有何變化．從上述過程可以看出，它是一個邏輯性很強的縱向對比過程．由（a）、（b）階段的對比可以看出，驗電器指針閉合不是由于紫外光使空氣電離的原因（雖然有一點影響，但不是主要原因），而是光照射使電子躍出的原因．由（a）（C）階段的對比說明光電子能否躍出與照射光的頻率有關．

縱向對比的演示方法是按照現象變化的順序逐步展開的．它能夠使學生較好地把握過程發展的階段特征，但需要不斷回憶已經消逝了的現象．在比較復雜的過程中，可以變部分縱向對比為橫向對比，縱橫向對比相結合．例如，圖7－12（a）顯示了物體浸入液體前后彈簧秤讀數的變化，由此可知浮力的大小，在繼續演示的過程中，保留圖7－12（a）的狀態，同時用另一個同樣規格的彈簧秤顯示排開液體的重量，如圖7－12（b）所示，兩者橫向對比，學生就能清晰地察覺兩者之間的關系．

又如在上述接通電路的自感現象的演示中，也采用了電感支路和電阻支路同時橫向對比的方法，從而使難于察覺的暫態差異顯現出來．

為了便于學生認識事物的本質，常需要用正向和反向對比的方法．例如，為了說明振動產生的條件之一是物體必須受到回復力的作用，可以用彈簧振子演示，分析回復力使物體圍繞平衡位置往復運動；還可以用保險絲繞一個彈簧，下掛小球，在事先不告訴學生彈簧材料的情況下，把小球拉伸后釋放．學生驚異地看到小球不發生往回運動，這時告訴學生彈簧的材料，于是學生們從反面現象加深了振動產生條件的認識．

總之，教師在演示教學中，一定要注意使學生的觀察和思維活動緊密結合起來．用觀察促進思維活動的展開，又用思維指導觀察活動的進行，使學生逐步認識物理概念、規律，逐步發展觀察和思維能力．

§7.4學生分組實驗教學

一、學生分組實驗技能訓練的教學目的 學生分組實驗是學生在教師指導下獨立操作的課堂教學過程，教師應當根據大綱的要求，有計劃地、系統地訓練學生的實驗技能和良好習慣．這些技能的教學目的可大體分述如下：

1．逐步學會自學實驗講義（教材）

通過自學與輔導，逐漸學會自學實驗講義或相關教材，理解其內容、包括目的和原理，知道怎樣做實驗，會組織實驗步驟．

2．逐步養成正確認識基本量具、儀表的習慣

要求學生養成正確習慣：拿到量具，儀表能說出它的名稱，通過對外部形態、銘牌、一般構造的觀察，教師的輔導及閱讀說明書等材料，了解它的主要功能、使用條件、量度范圍，精密（準確）度及使用規范．

3．逐步養成良好的操作規范，進行正確的實驗操作．

實驗操作必須按一定的操作規范程序進行，逐步養成良好習慣，例如：

（1）裝配儀器：一臺儀器的裝配，多臺儀器和器材的組合，都應當做到能按合理的規范程序操作．例如在裝配天平時，應先將橫梁放于止動架上，才能安放掛鉤、掛架和掛盤，不僅要使各類部件的位置正確，而且要做到“對號入座”．

（2）儀器的預備性調整

器件裝配好以后，一般都要進行預備性調整，如儀器底座位置的調整，滑線變阻器滑動臂初始位置的調節，儀表上的檔位選擇及各種旋鈕初始狀態的調節，熱電子儀器的預熱，光具共軸的調節和各種測量儀表零點的調節等．

預備性調節的最后一步是檢查，檢查的項目，一是看儀器或電路的裝配是否正確，二是看各種器件是否處于規定的初始狀態．

（3）啟動工作和觀察記錄：按規程及實驗步驟啟動儀器工作，并仔細觀察，記錄所示數據．（4）實驗結束后的收尾工作

實驗結束，應按照一定的順序拆除和整理儀器；檢查儀器材料是否有壞損丟失，然后清理桌面，板凳的歸位．一切設備復原．

4．逐步掌握實驗操作的規范動作

實驗操作不僅要注意程序，而且要注意動作的規范要求，切忌隨意性的動作．例如：

（1）調整天平時，一般用左手握住止動旋鈕，不論調節底座、橫梁，放卸待測物和砝碼，還是撥動游碼，都必須在止動期內進行．需要觀察天平是否平衡時，再輕輕地順時針旋轉止動旋鈕．當橫梁處于升起狀態時，左手不可脫離止動旋鈕．這樣做，一方面是為了防止橫梁自動落下，一方面提醒使用者在觀察天平平衡之后立即把橫梁放下．用右手拿砝碼鑷，鑷口的凹邊應當朝上，如圖7－13所示．待測物和砝碼都應放在砝碼盤的中央．

（2）用手拿燒杯傾倒液體時，應如圖7－14所示．

（3）使用螺旋測微器，一般應用左手拿被測物，右手無名指與小指握弓形架，拇指與食指操作旋輪．若被測物已被固定，則可用左手握住弓形架身，右手旋轉螺桿套筒．當螺桿開始接觸被測物時，應改旋棘輪，使螺桿前行，壓住被測物，待聽到“咔咔”聲時再行讀數，如圖7－15所示．

（4）用手調節滑線變阻器滑臂時，應以另一手扶住瓷支架上方，如圖7－16所示．

（5）用手拿透鏡時，應如圖 7－17所示，切不可觸及透鏡表面．

5．學會正確測量讀數與處理數據

（1）檢查零點是否正確，在零點不符的情況下，應調整好零點或選擇相對零點：

（2）應使觀察視線與表面垂直．（3）讀數時，一般應保證準確的數位不致省略，可以估讀到最小分度的下一位，但不必估讀至最小分度的下兩位．例如，用毫米刻度尺測量的正確讀數是15.3mm．不應表達為15mm，也不應表達為15.25mm．當量具的最小分度為0.2或0.5個單位時，在觀察能力許可的條件下，應估讀到最小分度的 1／2或 1／5．例如，最小分度為0.02A的安培表，應估讀到0.01A：

不管使用何種量具，養成良好的讀數習慣是非常重要的．一般來說，應當先觀量程，再看最小分度，然后看零點，再讀數和記錄．

處理數據應體現科學的態度和方法．常用處理方法有計算法和圖示法兩種．

在中學物理教學中，使用計算法多利用平均法來減小實驗誤差．

圖示法的優點主要有兩條：一是簡明、直觀、便于比較，特別對探索物理規律很有用；二是利用實驗中的有限數據作出圖線后，從中找到那些無法通過實驗來得到的數據，還可以求出相關的第三個物理量．用圖示法表述物理量之間的關系時，應注意以下的要求：（1）在中學物理教學中，主要介紹直角坐標系．直角坐標一般以橫軸代表自變量，縱軸代表因變量．在軸的末端近旁注明所代表的物理量及其單位．

（2）坐標的原點，不一定取為變量的零點．坐標軸上的標度值應能恰當地反應出測量值的有效數字．坐標標度應劃分得當，以不用計算就能直接讀出圖線上每一點的坐標為宜，如通常用1、2、5而不用3、7、9來標度，使坐標紙的一小格可用來表示測量值最后一位的1，2，5個單位．

（3）應盡量使圖線占據圖紙的大部分，不致偏于一角或一邊．橫軸和縱軸的標度可以不同，但大小要注意配合．如果數據特別大或特別小，可提出乘積因子，例如提出×103、×10－2放在坐標軸最大值的右側．

（4）描點和聯線．依據實驗數據用削尖的鉛筆在圖上描點．為清楚、準確起見，常以該點為中心，用×、⊙等符號中的一種標明．同一圖線上的觀測點要用同一種符號，如果圖上有兩條圖線，則應用兩種不同符號以示區別．描繪出的直線或曲線應為光滑曲線．曲線不通過全部測定點是正常現象．一般情況下，聯線時應盡量使曲線通過或靠近大多數觀測點，并使測點比較均勻地分布在曲線的兩側．如圖7－18所示．

6．學會寫實驗報告

實驗報告一般應包括實驗目的、裝置與器材、實驗原理與步驟、數據記錄與計算、結論與討論等部分，逐步地要求學生學習自行設計實驗報告．在設計報告時，應讓學生學習用比較簡潔的文字，直觀的圖表來表達報告的內容．數據表格的設計應做到：說明實驗條件；要有原始記錄；欄目中應注明物理量的符號和單位；力求簡明，便于總結物理規律．

下面介紹一份學生分組實驗的報告：

證機械能守恒定律

實驗者姓名××，同組人姓名×××

實驗時間×月×日下午第二節

[實驗目的]

1．驗證物體在光滑斜面上自由下滑時的機械能守恒；

2．進一步鞏固打點計時器的使用和數據處理方法。

[實驗器材]

平面小車，電磁打點計時器，學生用電源，支架，直尺。

[實驗原理與步驟]

如圖7－19，如果小車在重力作用下沿光滑斜面下滑，從靜止點A到B小車的重力勢能減少 △Ep=Mghon

而動能增加 如果△Ek=△Kp即 或△Ek/△Ep=1

則證明機械能守恒

1．調節斜面傾角，使H/L盡可能大一些，以減小摩擦力的影響；

2．裝配和調整電磁打點計時器；

3．將小車置于斜面上方A點處，連接裝配好打點紙帶；

4．開啟電源，釋放紙帶末端，使小車下滑，下滑結束即關閉電源；

5，取下紙帶，測量讀數并進行數據處理。為什么在本實驗中△Ek／△Ep＜1？ 因為在本實驗中小車在斜面上運動所受的阻力不能忽略不計，其勢能減少量中的一部分消耗在克服阻力所做的功上，因此△Ek＜△Ep．本實驗的誤差約在8％以下．因此可以說，如果不計阻力的影響，小車維持機械能守恒．

由上述數據可以大致估計小車所受阻力的大小．現以第4組數據為例．

二、學生分組實驗的一般過程和教學要求

學生分組實驗的過程，一般分為三個階段：準備、操作和總結階段．

1．準備階段及其要求

本階段的主要任務是使學生明確實驗目的，理解實驗原理、方法，認識實驗儀器，做好操作與記錄的準備工作，其核心是理解實驗方案．這是調動學生實驗主動性的前提．如果對目的、原理不了解，依葫蘆畫瓢地做一陣子實驗，稀里糊涂地記了一批數據，這就很難說有什么好的收效．對科學的實驗研究來說，構思階段非常重要．教師正是在實驗的準備階段中，讓學生學一點科學構思的方法．因此，教師要充分重視準備階段的引導工作，如引導學生認真閱讀實驗教材，提出一些問題幫助學生思考和理解例如，在做“把電流表改裝成伏特表”的實驗以前，可布置如下幾個問題：

（1）怎樣才能把電流表改裝成伏特表？在計算電表的附加電阻時，應當知道電流表的哪些參數？

（2）在按圖7－20的電路測電流表內阻時，為什么要滿足R遠大于R＇（例如R≥100R＇）的條件？怎樣才能滿足R》R＇的條件（怎樣選擇電路中的兩個可變電阻和電源輸出電壓）？

（3）在校正伏特表時，應按怎樣的電路測試？改變電壓應選擇滑線變阻器的分壓器電路，還是限流器電路？

此外也可以通過教師引導下的學生討論，共同設計和理解實驗方案，特別是對探索性的實驗，更應注重這方面的引導． 學生理解了方案，還不能認為已完成了必要的準備工作，還必須考慮學生是否具備進行實驗的技能．只有事先為學生進行實驗基本鋪平了道路，才能使他們在有限的課堂時間內，把精力集中在解決主要矛盾方面．

例如，高一力學中有一組關于利用電磁打點器的實驗．對學生來說，這是一種新的實驗方法，它涉及到打點計時器的原理和使用，有關的實驗原理和操作要求，紙帶數據的處理方法等，因此是比較困難的．教材中分成幾個不同內容的實驗，分散了教學的難點．教師應當根據各次實驗的側重點引導學生做好預習工作．

還須說明一點，預習決不只是看書．對于一些學生尚未見過的儀器，光靠看書往往是難于弄懂的．教師應當抽出一定時間，讓學生邊看實物，邊著教材，或者一邊聽教師講解一邊看示范操作．

2．操作階段及其要求 它是把實驗方案變為實踐的階段．在這個階段中，學生的主要任務是：安裝和調整儀器，操作控制實驗條件的變化，觀察測量，取得必要的數據；排除可能出現的故障，這是培養學生實驗技能和良好習慣的關鍵階段．

總的說來，在學生分組實驗的教學過程中，應始終注意發揮學生的主動性，使他們帶著明確的目的，認真仔細地觀察，積極地動手操作和動腦思考．實驗中遇到一些問題．教師應善于啟發，不要包辦代替．這樣盡管學生可能遇到一些麻煩，但收獲是大的．還需要辯證地處理好發揮學生主動性與嚴格要求的關系．實驗中有一定的程序規范和動作規范，應當使學生了解這些要求是以科學理論為依據，并經過實踐總結出來的，以提高學生執行規范的自覺性．其次，執行規范也不是要求學生機械的操作．相反，應要求學生手腦并用．例如，調節天平底座的時候，就必須根據重垂線的垂尖位置思考底腳螺絲的調節旋向．當然熟練以后就會成為一種技能．實驗步驟是根據實驗程序的總要求來制訂的，但也不是千篇一律．可適當鼓勵學生在不違反操作規程基礎上有所創新．再次，應當看到嚴格要求對于培養學生良好習慣和作風的意義，從一開始就要嚴格要求，許多學生在連接電路以前，從不考慮各器件放置的位置，亂七八糟，有的儀器表面背對著自己，他們認為，只要電路正確就行了．還有的學生準備不認真，不按操作規程操作，使儀器損壞，實驗結束，桌面場地零亂，儀器不復位．造成儀器零件及材料丟失．如果老師放松要求，久而久之不僅養成學生毛毛糙糙的作風，而且極不利于對學生品德特別是科學態度的培養，對于學生今后的工作學習也很不利．在實驗指導的過程中，教師應抓住好壞典型，不失時機地提出對全體學生有教育意義的問題．

3．總結階段及其要求

本階段的一般任務是：處理數據，分析結果及完成實驗報告．這是從現象上升到理性認識的重要階段．在這個階段中，教師應引導學生發揮思維的能動作用，學習數據處理的某些方法，了解影響實驗結果的因素，培養實事求是的態度和科學作風．

值得一提的是如何對待“不滿意”的結果．應當使學生認識到，改一改數據，湊成“好的結果”是十分錯誤的；簡單地歸結為儀器粗糙，對自己也無益處；應當仔細分析實驗經過和實驗條件，找出產生問題的原因，必要時重做實驗．有時看上去實驗是失敗了，但對一個認真的實驗者來說，收獲不一定就小，獲取實驗數據是一件嚴肅的工作，任何時候都不允許草率從事，更不用說弄虛作假，在教學實驗中就要強調這種科學精神．此外，還應當向學生指出：教學中的實驗只是給大家提供學習和訓練的機會，科學上的發現絕不是這樣輕而易舉地得到的；不是通過一、二節課的時間就能使理論得到驗證或發展的．