浅谈提高物理实验教学的几点方法

任伟民

摘 要：物理是一门以观察和实验为基础的科学。物理实验是物理教学的重要手段，物理演示实验具有形象真实、生动有趣的特点，能为学生在形成物理概念、得出物理规律前营造出活生生的物理情境，利于学生接受；学生实验则能充分引起学生探究的兴趣，极大地促进学生创新思维和综合能力的发展。物理实验中的小制作不仅能加深学生对所学知识的理解，更能锻炼学生的动手制作能力和独立操作能力。本文分析了平常物理实验教学中碰到的问题，并从几个方面提出了改进实验教学的方法，希望能帮助师生走出物理学与教的困境。

关键词：物理实验；实验效果；对比；有效预习 中图分类号：G633.7 文献标识码：C 收稿日期：2016-01-19

一、背景

初中物理教材有配套的学习活动卡，教师在平时的教学过程中总是会遇到一些问题：实验情景和学生的生活经历不相符；实验操作较复杂，学生不能较好地掌握步骤；实验现象不明显或直接导致实验失败。因此，改进初中物理实验教学方法，使之易于操作，突显实验所蕴含的思维过程，既能直观地展示抽象的概念，又能让学生的思维理论和实践能力同时提升，是目前重要的任务。

近几年的考试导向也开始注重实验的过程和思维的再现，如“长宁区2014年初三理化教学质量检测试卷”中有道实验题：“探究平面镜成像的特点。”需用笔和尺在白纸的中间画一条直线，将玻璃板的________表面与所画直线重合（选填“前”或“后”）；研究蜡烛的像是否为虚像时，可以在像的位置上放一个光屏，观察光屏上________。若所用凸透镜的焦距为10厘米，蜡烛和凸透镜的位置如图1（a）所示，移动光屏，得到的现象始终如图1（b）所示，接下来眼睛应_______。

考试后，第一和第三个空的统计得分率只有0.48，给命题老师很大的打击。本题就是实验过程的再现，必须是学生做过实验并有思考才能答题的，而不是只要做过练习题或看老师演示过就能答题的。面临这些困境和问题，笔者对自己平常的教学方法进行了整理，归纳了以下几个方面的原因：第一，实验方案设计不当；第二，实验器材选择不当；第三，教师对实验过程中学生出现思维障碍时缺乏引导；第四，实验者对实验内容的理解和把握不够。

下面笔者就用“验证阿基米德原理”“浮力的产生原因” “光的折射”“探究音调与发声体结构的关系”“探究动能的大小与什么因素有关”“探究物质的质量与体积的关系”等实验，从四个方面谈谈自己在实验教学方面的处理方法。

二、改进实验设计方案

实验1：在初中物理第六章“验证阿基米德原理”实验中，要求定量研究浸没在液体中的物体所受浮力与排开液体所受重力的大小关系。学生在测量排开液体重力时，采用测量排开水的体积乘水的密度和重力的方法。但学校实验使用的量筒口径小，物块浸入时和筒壁接触使得测量出来的浮力大小误差较大；同时，测量的排开水的体积单位是毫升，计算排开液体的重力过程中单位转换也给学生带来不小麻烦，相对复杂的计算也直接打乱了学生的思维；计算的排开液体的重力精确到小数点后面三位，而实验室用的弹簧测力计的准确程度只有0.1。很多学生做完实验后反映所得结果相差很大，能力差点的学生经过一阵测量、计算，甚至忘记了实验目的。这样的实验无疑是失败的，不但没有很好地巩固阿基米德原理知识，还人为地增加了学习的难度，更谈不上自己的思考和灵活运用了。

如果我们将实验方案改成直接测量浸在水中物体受到的浮力和物体排开液体的重力，其效果就比原来活动卡上的方案好很多。按如图2所示安好装置，液体将测力计挂着重物缓慢地浸入装满水的溢杯中，用干净的小桶收集排开的水，并用弹簧测力计测量这些水的重力，这样既可大大提升实验效果，又能帮助学生直观理解F浮=G排的知识原理。在物理实验中教师要注意教给学生科学的方法，注重实验教学，结合具体的教学内容，指导学生改进实验方案。

三、选择合适的实验器材

实验2：演示“浮力的产生原因”实验，活动卡上用木头做的象棋子底部涂上蜡使其紧贴容器表面，然后往容器里加水，发现木头做的象棋子不能浮起来，说明这个情景很合理。但对实际实验教学和对知识的理解会带来新的麻烦：第一，老师在演示过程中注水时稍有不慎，木头做的象棋子就会浮起来，使得演示实验失败；第二，在后面的练习中对学生有误导，初学者对沉底的柱体就会误认为不受浮力影响，这就是不恰当的实验仪器导致实验教学达不到理想效果的典型。笔者在上课时改进了实验操作方法：用一个底部开口的饮料瓶、两个乒乓球和一个软木塞来进行实验，就使得问题迎刃而解。笔者在实验时，将矿泉水瓶倒置并剪掉底部，放入两个乒乓球，其中一个球堵住瓶颈。从上往里倒水，随着瓶内水的上升，可以看到，上面的乒乓球浮在水面并随水面上升，而堵住瓶颈的下面的乒乓球尽管在它周围和上面都有水却没有上浮。这时再用软木塞堵住瓶口，渗漏的水很快填满瓶口和瓶颈，下面的球因浸没在水中会立即“噗”地上升到水面。此时学生对浮力产生的认识和理解就清晰了。这样做有效地化解了难点，突出了物体上下表面均受液体压力时才会产生浮力的重点。

实验3：在《光的折射》一课中，课本提供了将一支吸管斜插在空玻璃杯中，向杯中倒水，观察到吸管变弯了。这个现象学生平时经常会见到，不能第一时间抓住学生的眼球。当时正好魔术比较流行，于是笔者想，如果利用折射现象玩个小魔术，一定会有新的收获。于是笔者借用了在空碗中放硬币加水能使硬币“浮”现出来的魔术。只是教室大，不方便每个学生观察，于是我加入了实物投影，转动镜头先让学生确认碗里是空的，然后向空碗中慢慢倒水，随着水慢慢入碗里，有学生大声地说：“看到了， 是个一元硬币。”随之课堂上热闹起来，大家互相交流讨论，有说“老师倒水时顺便放进去的”，有说“是水的原因”，等等。课堂上适当给学生制造一点真实的“惊喜”，能在惊奇中激发学生的思维和学习欲望，从而达到事半功倍的效果！

实验4：“探究音调与发声体结构的关系”，教材活动卡中设计了用剪刀剪短麦管分别吹气时发声音调的高低来进行认识。在平常的教学中老师都是准备一根吸管将口压平剪成鸭嘴状，请学生先试吹，然后剪短吹，这时发出的声音没有一点美感，很难听，不能体现我们物理学的艺术美。随着生活条件的改善，本着丰富孩子的兴趣爱好，很多家庭的父母都会让孩子学习某种乐器，这就给我们学习乐音的三个特征提供很好的平台。可以让学生自己动手制作水琴，在七个相同的玻璃杯中依次加水，通过调节水量的多少做成“1、2、3、4、5、6、7”七个基本音，让学生用敲音叉的小锤演奏出自己喜欢的曲子，这样既能提高学生学习的兴趣，又能让学生很好地理解音调与发声体的结构，是一举两得的事。

四、用简单的演示实验解释难点知识

精彩的物理课堂离不开老师具有艺术性的课堂设计和讲解，可是很多时候一个成功的演示实验胜过老师的千言万语。在“探究动能的大小与什么因素有关”的实验中，教材课本的设计是：将小球从高度相同的斜面上释放，撞击水平面上的木块。通过观察木块移动的远近判断小球具有的动能大小。该试验的难点在于研究动能与质量的关系时需控制小球的水平速度应相同。学生现有的知识水平还不能理解为什么同高度释放小球水平速度会相同。有的教师采用DIS装置的光电门测量，而有的老师利用比萨斜塔实验加以说明，其实以上两种方法都不能更好地帮助学生理解相关知识。

笔者在学生实验前利用小铜球和玻璃球，站在较高的位置同时自由释放，发现两球同时下落到沙筐里，然后提问这个现象说明了什么。学生根据前面学习的匀速直线运动的知识，能很快回答“小球在下落过程中速度相同”，只要突破这个思维难点，学生就能很顺利地开展下面的实验。

五、重视实验预习，明确实验目的

学生在实验前要充分预习，对实验的目的和原理、所用仪器的构造和使用方法、实验操作过程和步骤等做到心中有数。在实验教学过程中某些老师往往会忽视学生的主体地位，只是一味地在实验前讲解注意事项和方法，而少了学生对操作和过程的理解。学生对将要面对的问题预见和生成准备不足，实验的积极性和思维就会大打折扣。

实验5：比如“探究物质的质量与体积的关系”的实验，这个实验看似很简单，就是重复测量某物质的质量和体积，然后通过正比例函数图象法处理数据得出密度的概念。但事后有一半学生不明白为什么要做这个实验，不能把握实验的重点，取得数据又有些偏差，实验结论就变成了老师讲解。实验数据的记录和处理方法也是一个难点。在“比较物体运动快慢”的分析中有比值的处理，为什么这个实验不能用呢？是很多学生的疑问，这种前面的操作和后面的理解脱节是实验效果差的重要原因。

这个实验中从同种物质到不同物质的转换是个难点，通过两组实验数据对比寻找相同点和不同点，建立密度概念，老师有必要设计一些问题引导学生对实验内容和课本进行深入预习，所以实验的预习就成为必要。

同时大量实践证明，学生有无充分预习对实验效果的好坏和对仪器的损坏程度影响极大，因此，一定要坚持做好实验前的预习工作，以提高实验效果。

物理科学的发展历史，就是在实验的基础上发展物理理论，又在理论的指导下进行新的实验探索的过程。作为物理启蒙教师，一定要有耐心将复杂的知识通过浅显易操作的实验步骤帮助学生理解相关知识，为学生开启物理学习的大门。

参考文献：

[1]许 志.课堂教学中“情景引入”要注意适切性[J].物理教学，2009，（11）.

[2]周新龙.浅谈初中物理实验教学的经验与方法[J].教师，2010，（5）：102-103.