中学物理课堂演示实验教学方法的探讨

朱国良(湖北师范学院 物理与电子科学学院，湖北 黄石 435002)

物理学是一门建立在实验基础上的一门学科，可以说其实质就是一门实验科学。物理实验在中学物理教学中起着十分重要的作用。一是发现新事实，探索新规律。如：物理学中绝大部分定理或定律都是从物理实验中发现的。二是检验理论。例如爱因斯坦的光电子假说的提出，直到等了很长时间，当密立根以极其严密的实验得以验证。爱因斯坦的理论才得到承认。三是测定常量。基本物理常量都是通过物理实验测得的，且在物理学的发展过程中占有极其重要的地位。四是推广应用，开拓新领域。例如电机和电气工程的发展完全是在电磁理论建立以后，科技人员自觉任用理论获得各种发明与发现的。中学物理实验常有以下四种方式：演示实验、边学边做实验、分组实验和课外实验。在我国大部分地区，目前演示实验仍然为其主要方式[1，2]。中学物理课堂演示实验是课堂上由老师操作(少数简单和安全的也可以请学生为助手或在老师的指导下学生进行操作)，并通过教师的启发、引导和示范，帮助学生对实验进行观察和思考，以达到一定的实验教学目的的实验方式。而能否达到教学目的，不只是仅仅取决于演示实验本身，还取决于教师的主导作用的充分发挥。主导作用能否充分发挥,不仅取决于教师自身素质，更加重要的还取决于教师对演示实验所采取的教学方法的运用和教学过程的设计。

1 中学物理课堂演示实验教学设计的基本方法

中学物理课堂演示实验目前存在着比较系统的实验设计方法，它主要是由测量物理常量和显示物理现象、过程和结果的实验方法、实验设计技巧、技能和技术方法等有机组成。中学物理实验设计一般需要经过课题或目标的确定、方案形成与论证、总体设计、技术或技巧的设计、试做与试验、鉴定与定型这样六个阶段，而物理课堂演示实验教学活动具有多样性、灵活性和复杂性，甚至有时实验结果出现不可预见性。一般情况下是无法对影响实验教学活动的各种因素及条件或环境变化情况作出全面的估计、判断和分析，因而一般无法得到一套像其他领域如工程技术那样比较确定的技术型相对稳定或固定的设计方法，但物理课堂演示实验其教学方法或教学设计仍有规可循。

一般来说，中学物理课堂演示实验教学的设计方法或步骤：第一,必须选定实验教学目标，确定实验课题；第二,必须选择实验内容和设计总的实验步骤；第三,必须选择能够实施的教学手段和方法；第四,必须选择适当的手段、方式和方法来评价和检查实验目标的完成情况[3，4]。

1.1 中学物理课堂演示实验教学模式

中学物理课堂演示实验的教学模式不仅直接决定了教学过程，而且还决定了教学活动的基本程序。这里简述一种在中学物理演示实验教学中适用性较强比较常见的教学模式(如图1所示)。

图1 物理演示实验教学模式流程图

在做中学物理演示实验之前首先由教师提出实验课题，引入演示实验相关内容，再开始做演示实验，产生物理过程、现象或结果，引导学生进行实时观察，帮助和提醒学生收集有用的感性材料或实验数据，引导学生分析感知到的感性材料和实验数据，从而得到实验观察结论，再对实验观察结论进行分析甚至对部分问题进行修正，最后得到实验结论。在上述整个演示物理实验教学过程中，教师演示和示范是主导，目的在于给学生以观察的过程，关键在于学生对观察到的感性材料进行思维加工，进而得出结论，而学生的观察、思考需要教师不失时机、灵活多变的技巧性的引导[5，6]。

例如：“牛顿第二定律”的验证

假设直接对学生介绍“牛顿第二定律”的结论，学生很可能一下子接受不了，从牛顿第二定律的数学公式F=Ma来看,学生就会直观地得出错误结论：F与M成正比，与a成正比。同时会对牛顿第二定律——加速度与物体所受的的合外力成正比，与物体的质量成反比这一结论产生质疑。

在这里我们就可以用以下实验——“牛顿第二定律”的验证来对各种条件和因素进行研究。

大致教学程序如图2所示。

图2 牛顿第二定律的验证的演示实验教学程序流程图

1.2 中学物理课堂演示实验教学设计的一般程序

中学物理演示实验教学设计一般需要经过筛选课题，实验教学目的的制定，实验方案的设计与挑选，局部和总体设计，方案评价等步骤或阶段。(中学物理演示实验教学设计的一般程序如图3所示)

1.2.1 中学物理演示实验的课题的选题 根据中学物理实验教学大纲、教学目的、教学要求、教学内容和学校现有的实验条件来确定中学物理演示实验的教学课题。

1.2.2 根据演示实验课题制定教学目标 一般来说，中学物理演示实验教学目标的制定主要根据在于：1)学生基础知识的掌握和基本技能的训练(包括物理基本理论知识、实验现象、实验方法、基本仪器和常用实验工具的使用等)；2)学生实验能力(判断能力、思维能力、观察能力和动手能力等)的培养；3)学生个性、素养(兴趣、动机、习惯等)的形成。

1.2.3 中学物理演示实验的设计与实验方案的选择 一般来说，同样一个实验内容往往可以有多种不同的实验方案。那么根据多年的实验教学经验我认为选择中学物理演示实验教学方案的主要依 据有：1)中学物理演示实验课题的实验目的、要求和内容；2)所在学校的现有实验教学条件和设备情况 ；3)现有的学生现状(知识水平现状、思维能力现状、心理特征现状等)。

图3 课堂演示实验教学设计流程图

1.2.4 中学物理演示实验的总体构思 由中学物理实验教学目标和所选的实验教学方案，选择或设计适当的教学形式和方法，选择或建立实验教学模式(这里指结构模式)，随后对整个实验教学过程进行总体架构，最终决定主要的实验教学环节和基本的实验教学程序和过程。

1.2.5 中学物理演示实验如何确定子课题 我们要根据所选定的中学物理演示实验的教学结构总体模式，一一逐条地分析实验要点和步骤，认真地分析学生学习的重点和难点，仔细地分析和判断学生在观察和思考演示实验过程中随时可能产生的问题和困难，在这一基础上来最后确定教学过程中需要重点突破和解决的若干子课题。

1.2.6 中学物理演示实验如何确定演示实验的局部设计 我们要对确定的各子课题逐个分别地进行梳理和分析，初步确定在准备、实验、观察、思考和得出实验结论等各个环节的相应策略，确定所要采用的教学方法和手段，最后大致初步地确定具体的实验实施方案。

1.2.7 中学物理演示实验如何确定总体设计方案 我们要根据中学物理演示实验的总体架构，将各个子课题设计方案汇总、整理、加工成为一个相对较为完整的系统的总体设计方案。

1.2.8 中学物理演示实验如何进行总体评价 一个基本的中学物理演示实验教学程序的设计是否符合要求就需要对其进行评估或评价，看它能否达到实验教学目的和实现其实验教学目标，假如没有达到实验教学目的和实现实验教学目标，我们则需要重新设计或选择另外的实验教学方案。

2 在中学物理演示实验教学过程中，必须遵循“一切从学校实际出发， 一切从学生实际出发”的原则

中学物理演示实验的最终目的是通过老师或个别学生演示实验，让学生在老师或个别学生演示实验的过程中学会观察和思考，加强学生对物理概念和规律的理解，认识物理过程，努力的慢慢的逐渐地学会科学实验方法。另外，中学物理演示实验的成功顺利进行，总是需要具备满足一定的实验条件和实验环境的，而现实中我们的任何一所中学实验条件和环境总是有限的。因此，我们在日常进行实验教学过程中，首先要遵循“一切从学校实际出发”的原则。其次我们在具体的进行实验教学环节过程中，不论采用怎样的教学方式和方法，都必须遵循“一切从学生实际出发”的原则，实事求是，因地制宜，因材施教。在研究实验教学规律时，切不可自己给自己固定条条框框，机械地、教条地、生搬硬套地套用一种模式。[7]

2.1 在演示实验的过程中我们要配合实验理论知识讲解，一步一步地层层深入地进行教学

我们进行实验演示时，实验教师必须依据实验教学内容的需要和学生心理状况和知识层次结构，给演示过程配以适当的启发、诱导或引导，在学生能接受的条件下一步一步地层层深入，引导学生对演示实验现象进行观察和分析，认识现象的本质属性和现象之间的因果关系，从而逻辑严密地得出实验结论。

2.2 在演示实验的过程中我们要力求“形象生动，直观简明”地进行教学

我们在演示实验教学过程中对于学生来说要力求形象生动直观明了，如果做到这一点，我们不仅能吸引学生的注意和观察，而且也便于学生循序渐进地自觉思维或思考。从而让学生的注意力和思维过程能跟上老师的教学节拍，使教与学产生联动效应，这样可以使我们的演示教学达到意想不到的理想效果。

2.3 在演示实验的过程中我们要善于利用“适当设疑地激发兴趣”这一理论教学技巧进行教学

我们进行演示实验教学时，应该利用中学生的强烈的好奇心和求知欲，适当设疑地激发学生的学习兴趣，集中学生注意力，达到一个变被动为主动的目的，使学生有自行的强烈的探究欲望，培养学生思维和求知的探求性。适当的设疑是比较有效的一种方法。我们在这里说的“疑”应该是真正意义上称得上是疑，不应该是为了设疑而做的小学层次的简单拼凑，更不应该是教师一说出口学生就能回答出的小儿科式问题。演示实验教学可以设疑的方面很多，如可以利用教材的重点和难点设疑，利用学生容易弄错的问题设疑，利用学生以前的错误概念设疑，利用日常现象错误常识设疑等等。而我们通过演示实验来设疑的方法一般大概有如下几种：1)出人意料意想不到的现象的分析；2)似是而非模棱两可的问题的回答；3)莫衷一是貌似相同的问题;等等。

3 在中学物理演示实验教学过程中，我们必须遵循“实验内容与 教学目的相适应”的原则

我们在中学物理演示实验教学过程中，经常遇到这样的情况：学校受经费、条件等的制约，实验条件非常有限，同样的实验装置和器材，我们必须对不同年级的学生进行教学。我们认为：即使是同样的实验装置、器材，在不同的教学阶段或不同的教育对象，需要有不同的实验教学层次与之适应，实验教学层次必须与不同的教学目的、教学要求、教学重、难点相适应[8]。

4 结束语

总之，物理学是一门以实验为基础的自然科学，加强实验教学是提高物理教学质量的根本途径。物理实验教学对学生形成物理概念，了解和掌握物理规律，培养学生观察能力、动手能力和创新能力都有重要作用。一位优秀的物理教师必须是一个善于运用“演示实验”教学的高手。本论文主要针对演示实验教学进行研究，经过反复琢磨、修改，提出了一个重要的实验教学参考设计流程，对中学物理演示实验的教学方法进行了有益探讨,希望能在中学物理教学中得以启发或应用。

参考文献：

[1]许国梁. 中学物理教学法[M]. 第2版，北京：高等教育出版社，1993.

[2]陶 洪. 物理实验论[M]. 广西：广西教育出版社，1996.

[3]王 争. 实验教学模式的探索[J]. 物理教学，2006，28(4)：21～23.

[4]魏日升，张宪魁. 中学物理教材教法与实验[M]. 北京：北京师范大学出版社，1990.

[5]向立中. 中学物理实验教学法(技能训练)[M]. 北京：北京师范大学出版社，1987.

[6]陈熙谋. 物理演示实验[M]. 北京：高等教育出版社，1982.

[7]刘存侠. 物理教学论[M]. 陕西：陕西人民教育出版社，1978.

[8]安 忠，刘炳升. 中学物理实验教学研究[M]. 北京：高等教育出版社，1996.