改良物理实验提高课堂效率

改良物理实验提高课堂效率

张新良

张新良

〔摘要〕本文阐述了高中物理演示实验改进的重要性，结合自己15年的教学经历和丰富的实验改进教学实践，就演示实验改进的策略进行了研究和总结。重在激发学生学习兴趣，开拓学生的思路，“诱导”学生自己动手创新。

〔关键词〕物理演示实验改进策略学生的兴趣课堂效率

实验在物理教学中的地位和作用是不容置疑的。物理教材中已编入了大量的实验，其中有些实验因为自身设计或实际教学条件的局限，效果还不够理想；高中物理演示实验是指在高中物理课堂教学中，以物理教师为主要操作者的示范性实验。演示实验是物理课堂教学中的一个重要部分，是教学直观化、形象化的重要手段，又是“就物说理”的具体表现。运用好了课堂演示实验，有利于调动学生学习积极性和探究欲望；有利于建立抽象的物理模型和概念进而探究物理规律；有利于正确理解定律和公式的物理意义；有利于开拓学生的思路，发展他们的想象力。可见，课堂教学中如何运用好演示实验有着非常重要的实际意义。但是事实上，教材中很多演示实验在取材、原理、可视度、可信度等方面存在着很多不足和缺陷，所以必须在实际教学中加以改进。结合15年的我个人的实验改进实践，演示实验改进中我有以下几个策略，在这里提出大家进行了一些探讨，以期抛砖引玉。

1“变废为宝”策略———物理实验都来自生活

物理实验应该来源于生活，生活中很多废弃物（如易拉罐、塑料瓶、乒乓球、气球、各种儿童玩具等）都能成为物理实验改进的原材料，所谓“瓶瓶罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”。比如关于易拉罐的运用，在高中物理教材选修3-1静电场章节里面，“研究静电平衡导体内部的电荷”的演示实验，用到器材法拉第圆筒，而一般学校没有，所以教师必须自己进行改进。我的做法是，把易拉罐外部的油漆刮掉，倒着粘贴在验电器上，组成简易法拉第圆筒，教学效果也非常明显。还比如，用气球演示反冲实验，用一次性注射器做抛体实验，本人还用易拉罐、吸管和铝圈等做过楞次定律的实验。可见，我们在研究演示实验改进时，应该注重因陋就简、就地取材、变废为宝。这不仅为学校节约了开支，而且取材为学生所熟悉，更能激起学生的学习兴趣，提高教学效率。还能提高学生的科学素养，培养学生的环保意识。

2“化繁为简”策略———小实验解释大问题

麦克斯韦曾经指出“一个演示实验，使用的素材越简单，学生越熟悉，就越想透彻地获得所要验证的结果”，可见演示实验宜简不宜繁。过于复杂的实验装置还会分散学生的注意力，不易抓住事物的本质，也不易鼓励学生自己动手做实验。有时候，我们需要利用一些简单易懂的实验来替代过于复杂难懂的实验。比如教材中利用圆锥摆实验来验证向心力的表达式，取材简单，而且可以分组实验。用它代替原来比较复杂的向心力演示仪，本人多次实践证明其测量结果相当准确。再比如，在演示光的反射折射实验里，用激光笔代替原来的激光演示仪。不仅节约便宜，而且简单方便。用激光笔的激光对准圆珠笔头的小口，射到教室后面的墙壁上，还能形成良好的衍射现象，学生也可以拿白纸档住激光，就近观察光的衍射现象，效果非常不错。这样就用简单、便宜、实用的激光笔，把复杂、昂贵、易损的激光演示仪取代掉，这种方法和经验很有推广价值。

3“微小放大”策略———提高实验的可见度

“微小放大”是物理学重要的思想方法之一。如卡文迪许扭秤实验和库仑扭秤实验、微小形变等实验都渗透了“微小放大”的思想。所以，演示实验应一定要注意实验的可见度，在课堂演示实验时，有些实验往往因后面的学生看不清而深感遗憾，有些不得不让学生课后逐个观看而消耗了许多精力。“微小放大”方法在高中物理实验中应用广泛。比如用“细管插瓶”演示微小形变；用激光演示光的衍射实验，就把衍射图样对准教室后面的墙壁，让学生拿白纸就近挡住激光观察；在日光灯管的自感现象的演示实验中，灯泡延迟亮的现象并不明显，本人对原电路进行改装，用电容器的充放电功能实现延迟，效果也很显著；用乒乓球轻轻靠近振动的音叉，发现乒乓球被快速弹开，这不也是一种间接的微小放大吗？

不管是老教材人教版高二物理（必修），还是新课程人教版选修3-1，对安培力的测量（如图1、图2）只能定性的研究，没有定量的测量。原因当然是安培力太小了，大约是10-3数量级，所以测量难度太大，而传感器也不是一般学校都有。所以我就设计了一个“电流天平”实验装置（如图3），把线圈竖直绑在一个感量0.02g的天平一边，磁场水平，安培力竖直向下，这样就测出安培力的大小了，并可以用它探究磁感应强度B的定义式，实践效果非常好。这里正是利用了“微小放大”的方法。

4“无中生有”策略———开发新实验

现成的实验装置经常无法满足实际教学的需要。课本上还有许多内容没有现成的仪器配备，若不做，则学生缺乏感性认识，很难对学生讲清楚，且内容显得枯燥乏味。真所谓“千言万语说不清，一看实验便分明”，为此我们“无中生有”一些新的实验。比如，在讲《电源电动势》时，我在一个苹果两头分别插上铜片和铝片（或锌片），把发光二极管用导线连接在铜片和铝片上，发光二极管即能发光。学生惊呼。接着引导学生进行教学。感兴趣的学生自己回家又重做这个实验，从中得到了很多启示，也得到了很大的乐趣。再比如，在学习“动量定理”一节时，可设计一个“高空落鸡蛋”的对比演示实验；学习“机械能守恒”一节时，可采取“铁球碰鼻”实验（铁球自鼻尖无初速度释放再摆回，看学生怕不怕铁球碰伤鼻子），惊险刺激而不乏趣味性，印象深刻。

5“差异对比”策略———增加趣味，引发认知冲突

科学研究表明：当感性输入与现有认知结构存在中等程度的不相符时，学习兴趣最大。差异对比策略就是通过新奇的对比实验，引发学生的认知冲突，提高他们主动探究知识的兴趣与欲望，以达到课堂教学目的。比如在研究轻重物体下落快慢时，先演示从相同高度处同时释放一个小铁球和一张纸片，结果小球下落得快，学生容易得出重物下落快，然后把纸揉成纸团再重做实验，发现下落一样快。通过对比实验，让学生认识到阻力对物体下落快慢的影响。再比如《电动势》的新课教学，在引入新课时，可以先后把充好点的电容器和一节干电池分别与音乐贺卡连接，学生发现电容器连接的贺卡很快就不响了。通过对比实验得出，电源是能提供持续的电压和电能的元件。

可见，做好演示实验的改进是需要一些策略的。基于演示实验的重要性，我们一线物理教师应该尽量想方设法操作好演示实验、改进好演示实验，让学生更好更快的认识物理现象，构建物理概念和规律，提高学生的学习兴趣，进而达到提高教学效率和教学成绩的目的。

参考文献

1沈晨.更高更妙的物理，浙江大学出版社，2010

2倪闽景等.自主物理实验，上海教育出版社，2007

3贾尼斯?范克里夫等.有趣的物理科学实验，上海科学技术文献出版社，2012

作者单位：乌鲁木齐市第70中学__