大学物理演示实验教学的探讨与实践

陈辉+张志强+李庆福

北京服装学院

【摘 要】本文结合实际教学工作探讨了大学物理演示实验在大学物理教学中的作用，分析了适应我校情况的大学物理演示实验在教学实践中的方式。

【关键词】大学物理；演示实验；教学实践

一、演示实验在大学物理教学中的作用

物理學是一门实验的科学，在物理学中，每个概念的建立、每个定律的发现都有其坚实的实验基础。因此教学中的演示实验对促进学生理解物理概念、掌握物理规律有着十分重要的作用。演示实验能使学生切身感受到支配物理现象的规律如何起作用，可以弥补理论教学上的不足[1]，通过演示实验观察现象来学习物理是一条有效的学习途径。大学物理演示实验的作用主要有以下几点：

1. 增强知识学习的效果。

演示实验可以使抽象、复杂、深奥的概念直观化和形象化，从而使学生得到丰富的感性知识，加深对理论内容的理解和巩固。

2.使学生养成良好的学习习惯。

演示实验能培养学生在学习、分析和研究问题时实事求是的科学态度和刻苦顽强的工作作风。同时使学生能学到研究物理的各种实验方法，为以后打下良好的实验基础，养成良好的学习习惯。

3.演示实验能培养学生的创新思维的能力。

大学物理演示实验是通过各种教学手段和实验仪器，直观再现物理现象给学生，使学生加深对物理概念的理解，从而达到培养学生的创新思维的能力。

二、大学物理演示实验所面临的实际问题

1.教师侧重于知识传授，忽视创新能力的培养

多年来我国的物理教学模式基本上由教师以粉笔在黑板上做理论推导，得出结论。这种方法下学生学习显得很被动，积极性和学习热情不高。这使得实验性极强，且对提高学生分析、解决实际问题有极大帮助的大学物理课程，变成了实用性较差的、抽象的纯理论假设课程。这在一定程度上导致学生一味追求理论成绩，忽视了其他能力比如动手能力、实践能力，尤其是科技创新能力的培养。

2.实验仪器配置脱离教学实践

演示实验的根本作用是辅助大学物理的理论教学，实验项目和实验仪器必须紧扣物理教材，实验必须有利用学生对物理规律和物理原理的理解，应当直观或方便地演示出基本的物理现象。近年来，各高校相应地采购了一些物理仪器，充实了演示仪器的数量[2]，但有些仪器与大学物理结合得不紧密，使仪器使用率偏低。这使得演示实验与理论教学相脱节。

3.教学过程中学生参与程度不够

教师在演示实验教学模式和安排上要求学生对物理原理、方法和过程的认识，很少专门给学生安排讨论实践和操作的过程。演示实验有些是趣味性很强的实验，如果能让学生充分地参与实验过程，使学生在获得乐趣的同时还可以对理论知识掌握得更牢，使学生的积极性也会更高。

我校情况和大多数院校一样，课堂演示实验比较贫乏。因此，学生普遍反映大学物理课抽象，难理解，且与实际生活、工作无联系，造成学生对物理课的学习热情不高，教学质量较差。为了改善这种情况，我们将大学物理理论与演示实验相结合来进行教学，取得了较好的教学效果。

三 、大学物理演示实验的教学实践方式

为了更好地完成教学过程，达到比较好的教学效果，我们在教学设计上做了很大的努力。根据演示实验的特性，以及考虑到我们学校的实际情况，我们的教学设计过程以教师为主导，以学生为主体来实现。

1.教学内容。

结合我校大学物理课程的教学内容，我们将演示实验按力学、热学、电磁学、振动与波动、光学五个教学模块等知识结构进行分组，根据教学内容来选择合适的演示实验。例如在力学中引入茹可夫斯基转椅演示角动量守恒、刚体的平面平行运动实验、力矩突变角动量守恒演示等实验；电磁学中的电场线和等势面、电介质的极化、通电线圈的磁现象等概念，可设计一些电磁演示实验来让学生形象的观察和理解；光学的杨氏双缝干涉、等厚干涉和等倾干涉，我们也可以通过演示实验来让学生更深刻的分析和理解各种干涉花样的特点及干涉产生条件等。对一些学生难以理解的知识点，配合演示实验进行讲解，可将抽象的问题具体化，从而掌握所学内容让学生分析解释所看到的现象。通过对这些现象的合理解释，学生会突破原有的思维定势，从而灵活掌握所学知识。

2.教学模式。

为了使大学物理演示实验教学形式丰富多彩，我们采用了物理课上随堂演示、多媒体演示、物理演示实验室演示、仿真实验等多种教学形式。

（1）随堂演示

随堂演示就是把与大学物理理论课教学内容相关的演示仪器带进教室，讲到某内容时可由教师或者学生演示与之相关的实验，帮助学生对该内容的理解和记忆。这样的演示最直观，效果也较好。但较大的演示仪器搬动起来不是很方便，这限制了课堂演示的实行。

（2）多媒体演示

随着多媒体教学的普及，多媒体课件能动态地演示复杂的物理过程，一些与物理相关的多媒体资料也可用于物理实验演示。可以把物理演示实验的过程通过录像录下来，带到教室演示，也可以将其他我校没有的演示实验视频进行播放， 实现资源共享。

（3） 大学物理演示实验室演示

对于体积较大、不易搬动的演示实验，我们安排2-4学时让学生进入大学物理演示实验室进行实验演示。在演示实验室内，学生通过集中观察演示仪器并亲自操作加深其对物理所学内容的掌握，促进物理学的教学。同时在演示实验室进行演示实验教学，也可以使学生亲身体验和观察那些因课内时间不足而没有做的演示实验[3]。有许多优秀的演示实验所用的仪器和设备很简单、价格低廉却由于设计思想的巧妙而取得很好的教学效果，能给学生一个真实和直观的感觉，如“龙卷风演示、自动窗帘、完全弹性碰撞”等。学生以班为单位去实验室参加演示实验，教师演示实验项目，与学生共同讨论、分析、解释现象与结果。学生也可以灵活自主地选择实验时间和实验项目，在实验教师的指导下独立完成实验项目。这样不仅能提高学生的学习兴趣，而且也能培养学生的动手能力。

（4）仿真演示实验室演示

仿真实验可逼真的模拟出学生进行实验操作的整个过程，通过对实验问题、结论的预设，可以实时显示测量结果，通过对实验过程的容错、纠错的预设，可以实现更灵活的操作。我校物理實验室的仿真实验系统包括近60个仿真实验内容，从误差分析到力、热、光、电学的常见基本实验，再到核磁共振、塞曼效应、拉曼光谱、扫描隧道显微镜等等多个近现代物理实验，涵盖了物理学的各个层面。每项具体实验的内容也非常丰富，实验前学生可选择查看图文并茂的实验原理、实验步骤、注意事项，学生可以对照着仪器边看边学。预习完毕还有一些与实验相关的练习题供学生自测能力。开始实验时还配有语音指导和提示，可以利用鼠标按键对仿真仪器线路进行各种调节，需要仔细观察的仪器部分还可以打开子窗口进行放大查看，有的仪器还可以观察到内部结构。需要记录仪器数据也非常方便，只需将测量，结果填入已有的电子表格内，高阶实验甚至可以自动读数并进行记录处理、生成图线。与实际物理实验相比，仿真实验对实验背景及原理的阐述更全面生动，对实验仪器及实验内容与步骤的介绍，更能让学生容易熟悉，操作过程更为顺利，学生可以利用课余时间采用预约的方式在物理实验室来完成该实验。

3.教学过程

教师在进行演示实验课之前，自身应该有充分地准备。除了把相关的理论知识整理把握充分之外，还应该把演示的实验仔细操作几遍，尽量预先面对教学过程中出现的问题。为了使教学过程达到较好的效果，主要采取以下几种方法：

（1）为达到理想的演示效果精心选择实验项目

演示实验要想达到预期的目的效果，精心选择实验项目十分重要。在演示实验教学中，有精心选择一些实验项目为重点演示讲解的，还有一些是一般讲解的。教师一定要时刻清楚自己所要表达的主题是什么，以一种什么样的讲解方式和演示方法非常重要。不能在有限的时间内范范介绍，弄得学生眼花缭乱，抓不住重点[4]。

（2）让学生成为学习的主题，提高学生的参与意识。

兴趣是最好的老师，在演示实验中让学生成为主体，充分利用学生对物理现象的好奇心、神秘感激发学生的学习兴趣，是增强学生动手能力的关键环节。传统的演示实验都是教师操作、学生观察，教师是主体，学生是被动的，不利于学生思维的发展。教师可以在做演示实验前先让学生各自预测一下演示的结果，在教师介绍完实验后，教师讲解之前还可以相互之间讨论自己的看法[5]。如常见的单摆周期演示实验，在教师介绍完实验装置后，首先让学生分析预测一下单摆的周期与哪些因素有关，有什么样的关系。让学生写下自己的预测及理由，接着做演示实验，让学生注意观察并记录现象。然后让学生比较一下各自的预测与实验观察是否符合，有多大差距，并就此让学生之间进行讨论，找出思维上的差异和不足。最后在讨论的基础上教师进行引导、讲解，得出有关结论。让学生来做演示实验，使他们有了表演和参与的机会，也有了发挥自己潜能的舞台，学生的积极性被调动起来，教学的目的自然就达到了，而且事半功倍。

四、结束语

总之，大学物理演示实验在物理课堂教学中具有独特的地位与作用，演示实验能有效地防止物理教学的数学化，还物理以本来面目。因此在大学物理教学中要注重演示实验与理论教学的结合，要不断探索演示实验教学的新内容，不断创新演示实验教学的新模式。进一步发挥演示实验的功能，采用多种教学形式，提高学生的思维能力、实际操作能力，并使大学物理演示实验对大学物理教学起到积极有效的辅助作用。

参考文献：

[1]范士民.大学物理实验研究综述 [J].科技信息，2010，9（1）：521

[2]韦华.物理演示实验在有效性课堂教学中的应用[期刊论文]-新课程（教研版） 2010（07）

[3]林维秋.浅谈物理教学中的演示实验 [J].哈尔滨学院学报，2003（8）：86-88.

[4]姜洪喜；任常愚；任敦亮运用多媒体技术优化物理演示实验教学[期刊论文]-大学物理实验 2011（01）

[5]梁竹键.努力提高物理演示实验教学水平[J].大学物理，1999，18（6）：41.

项目编号：NHFZ2016060/004/009。