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中學(xué)物理教學(xué)中實(shí)驗(yàn)法的作用探析
一、引言
物理是一門(mén)以觀(guān)察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)、物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，必須以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ);物理學(xué)家們所提出來(lái)的理論是否正確，也必須通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)。中學(xué)物理就其內(nèi)容來(lái)講主要是經(jīng)典的物理學(xué)中最基本、最簡(jiǎn)單、與實(shí)際聯(lián)系最密切的部分，其主要概念、規(guī)律都是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，物理實(shí)驗(yàn)本身就是教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分。下面通過(guò)實(shí)例說(shuō)明實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教學(xué)中的所起的作用。
二、實(shí)驗(yàn)法在物理教學(xué)中的顯性作用
(1)為學(xué)生提供必要的感性知識(shí)，是歸納物理規(guī)律的基礎(chǔ)
中學(xué)物理中的內(nèi)容雖然與日常生活中許多現(xiàn)象有密切的聯(lián)系，但實(shí)際現(xiàn)象常常是復(fù)雜的，與許多因素有關(guān)。加之中學(xué)生尚缺乏有關(guān)的物理知識(shí)，往往不能深刻的感覺(jué)這些現(xiàn)象，更難以找出現(xiàn)象中反映的物理本質(zhì)。而且有些物理現(xiàn)象似乎與日常生活中給學(xué)生的印象不一致。因此有必要通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)把物理現(xiàn)象的特征突出地顯示出來(lái)，使學(xué)生獲得豐富、深刻、正確的感性知識(shí)例如光現(xiàn)象是大家熟悉的，對(duì)光的反射定律也有了一定的感性知識(shí)。但是，學(xué)生對(duì)其嚴(yán)格的數(shù)量關(guān)系，特別是對(duì)入射光、反射光和反射面的法線(xiàn)在同一平面卻無(wú)充分的感性認(rèn)識(shí)。在講解的時(shí)候，可以用圖1所示的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示，光線(xiàn)由E側(cè)入射到平面鏡M上，轉(zhuǎn)動(dòng)F平面直到顯示出反射光，使學(xué)生看到反射光與入射光在同一平面上，且光線(xiàn)與法線(xiàn)的夾角相同。這樣學(xué)生不僅容易記住結(jié)論，而且在頭腦中形成了一定的物理圖象。
在物理中有些概念、規(guī)律比較抽象，或表述較難理解。如楞次定律，在課本中是這樣敘述的：“感應(yīng)電流具有這樣的方向，就是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。”這里出現(xiàn)了感應(yīng)電流的方向，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向，原磁場(chǎng)方向，原磁通量的變化等，學(xué)生很難理解。利用演示實(shí)驗(yàn)(如圖2)把它們顯示出來(lái)，并記錄下來(lái)，使學(xué)生有了感性知識(shí)，楞次定律很澀的文字表述就會(huì)由于生動(dòng)的物理圖象而變得容易理解和記憶了。
(2)培養(yǎng)學(xué)生的敏銳的觀(guān)察能力和動(dòng)手操作能力
物理演示實(shí)驗(yàn)具有形象真實(shí)、生動(dòng)有趣的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)演示實(shí)驗(yàn)講解、分析，引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察，使學(xué)生不僅看到了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，也學(xué)習(xí)了觀(guān)察的方法，培養(yǎng)學(xué)生觀(guān)察的全面性，細(xì)致性。例如：利用雞蛋做實(shí)驗(yàn)。雞蛋很容易找到，若引導(dǎo)學(xué)生利用雞蛋做實(shí)驗(yàn)，既可說(shuō)明物理道理，又可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
1、做壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)。雞蛋握在手中，使勁握也難以破碎，但手拿雞蛋在碗邊輕輕一敲即破。說(shuō)明：雞蛋緊握在手中時(shí)，受力面積大，壓強(qiáng)小;而在碗邊輕敲時(shí)，受力面積小，壓強(qiáng)大。可見(jiàn)，壓力的作用效果不僅跟壓力大小有關(guān)，還跟受力面積有關(guān)。
2、做大氣壓實(shí)驗(yàn)。將浸濕酒精的棉花放在廣口瓶?jī)?nèi)，點(diǎn)燃棉花，并讓它燃燒一會(huì)兒，然后將一只剝殼的熟雞蛋(稍大于瓶口)置于瓶口上，熟雞蛋在瓶?jī)?nèi)、外壓強(qiáng)差作用下，被壓入了瓶里。
3、做物體的浮沉實(shí)驗(yàn)。將一只雞蛋放入濃鹽水中，然后緩緩倒入清水稀釋、攪拌，隨著鹽水的不斷稀釋?zhuān)u蛋排開(kāi)液體的體積隨著增大，由漂浮狀態(tài)慢慢變成懸浮狀態(tài)，最終沉入杯底。這說(shuō)明：浸在液體中物體的上浮和下沉，決定于它所受浮力和重力的合力。通過(guò)細(xì)致的觀(guān)察，學(xué)生不僅認(rèn)識(shí)了現(xiàn)象，而且提高了觀(guān)察能力。
(3)演示實(shí)驗(yàn)引起學(xué)生的興趣，吸引學(xué)生的注意
興趣是最好的老師，有了興趣就有了內(nèi)在的動(dòng)力。可以
得到好的學(xué)習(xí)效果。中學(xué)生持續(xù)注意的時(shí)間一般不超過(guò)20分鐘，教師在上課時(shí)要采用多種叫方法，演示實(shí)驗(yàn)則是物理教學(xué)中最有效的方法之一。當(dāng)學(xué)生做演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，一些困倦的、平時(shí)注意不集中的學(xué)生都神長(zhǎng)了脖子、興趣盅然地觀(guān)看。世界上許多發(fā)達(dá)國(guó)家重視演示實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)值得我們借鑒。德國(guó)物理教育界流傳著這樣一種說(shuō)法：“沒(méi)有演示實(shí)驗(yàn)的課，不算是一堂成功的課”。德國(guó)的物理教師除了極少數(shù)純理論課沒(méi)有演示實(shí)驗(yàn)外，一般每堂課要做2～3個(gè)實(shí)驗(yàn)。美國(guó)物理教師普遍都很重視演示實(shí)驗(yàn)。在他們上的每一節(jié)課中至少要做一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。而且這些實(shí)驗(yàn)都是他們自己設(shè)計(jì)，所用器材都是他們自己動(dòng)手制作的。日本的物理教學(xué)也非常活躍，學(xué)生課堂上動(dòng)手活動(dòng)量較大，有半數(shù)以上的課是在實(shí)驗(yàn)室渡過(guò)的。大量的信息資料顯示：國(guó)際物理教育界正在流行這樣一種趨勢(shì)，即衡量一堂物理課的好壞，很大程度上取決于這堂課中演示實(shí)驗(yàn)的數(shù)量和質(zhì)量。
三、實(shí)驗(yàn)法在物理教學(xué)中的隱性作用
(1)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的學(xué)風(fēng)
通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，同學(xué)們躍躍欲試，但由于課堂時(shí)間限制只能吸收少數(shù)參加。在這種情況下，學(xué)生對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)就非常重視了。我們除了讓學(xué)生做完課本上的學(xué)生實(shí)驗(yàn)外，還通過(guò)制做教具、學(xué)具，把許多演示實(shí)驗(yàn)也改成學(xué)生實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生提供了自己動(dòng)手動(dòng)腦的機(jī)會(huì)。如演示浮力的大小，電流強(qiáng)度跟電壓的關(guān)系等實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們除了要求學(xué)生用科學(xué)的態(tài)度做好實(shí)驗(yàn)外，更重要的是要求學(xué)生寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這是將感性知識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí)的一項(xiàng)重要工作。通過(guò)認(rèn)真檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，正確理解原理，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模J(rèn)真設(shè)計(jì)步驟，詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。特別是一些實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)了誤差后，要求學(xué)生認(rèn)真討論，分析產(chǎn)生誤差的原因。使學(xué)生逐步形成了一種嚴(yán)肅認(rèn)真，一絲不茍的學(xué)風(fēng)。
(2)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生學(xué)會(huì)了研究物理的科學(xué)方法
在物理教學(xué)中，通過(guò)演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)使學(xué)生學(xué)習(xí)對(duì)物理現(xiàn)象、物理過(guò)程認(rèn)真的觀(guān)察，并動(dòng)手操作，取得資料、數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上在進(jìn)行分析、概括等思維活動(dòng)，取出結(jié)論(或驗(yàn)證規(guī)律)，這不僅可以使學(xué)生更好地獲取知識(shí)，訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能，而且使學(xué)生從中得到啟迪，認(rèn)識(shí)物理學(xué)的基本研究方法。認(rèn)識(shí)物理學(xué)是一門(mén)什么性質(zhì)的科學(xué);怎樣研究物理;怎樣學(xué)習(xí)物理。抓緊科學(xué)方法的教育，將為學(xué)生日后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，對(duì)發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造力是十分有益的。
總之，在中學(xué)物理教學(xué)加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)決不能看成是為了使學(xué)生學(xué)好物理知識(shí)而采取的的手段，它在發(fā)展學(xué)生的能力方面，甚至在學(xué)生的非智力因素的開(kāi)發(fā)方面都起著非常重要的作用。因此，在物理教學(xué)中千方百計(jì)地創(chuàng)造條件，多做實(shí)驗(yàn)，且使學(xué)生能有更多機(jī)會(huì)親自動(dòng)手，是每個(gè)物理教師的責(zé)任。
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