浅谈如何让高中生参与物理演示实验提高课堂教学效率

2018-11-30西南大学附属中学400700熊小梅

中小学实验与装备 2018年3期

西南大学附属中学(400700) 熊小梅

1 传统物理演示实验的不足

高中物理教学中演示实验的作用是巨大的。引入新课时，做一个精彩的演示实验，可以让学生在整节课的学习中兴趣高涨，注意力高度集中，从而高效学习。在概念建立的过程中，做一个记忆深刻的演示实验，可以让学生记忆清晰，理解深刻。在物理规律的揭示过程中，做一个新颖富有悬念的演示实验，可以激发学生的求知欲和学习兴趣。在解决重要的物理问题时，做一个演示实验，可以让学生跳出问题本身，找到解决问题的办法。

然而，高中物理教学中最难的就是物理实验，要做好演示实验不容易，要做出精彩的演示实验更难。实验室中实验器材往往非常陈旧，甚至还有几十年前的实验器材。传统的演示实验装置生硬、死板，操作过程程序化，实验效果不佳。有些实验只是为了说明某个规律，没有现实意义。比如向心力演示器，就是为了演示向心力大小与质量、半径、角速度的关系而制作的器材。该器材造型生僻，生活中不常见，实验效果不佳，没有让学生认识到物理规律来自于生活中，而是要在特定的器材帮助下才能发现。

有的实验器材购回来就不好用，尺寸小，演示效果差。生产教具的商家没有贴近教学一线，产品过时，效果不佳，使用不方便。这样使得教师越来越不愿意做实验，更愿意通过多媒体展示实验。传统物理演示实验，器材功能单一，使用操作程序化，没有创新的余地，教师每次这样一步一步做下来，实验课往往成了教师唱独角戏，学生参与度不高，效果不好。传统物理演示实验操作要求高，不利于学生参与，学生成了看客，收获不大。比如在气垫导轨上探究碰撞规律的演示实验，需要调平气垫导轨，安装挡光片，设置光电门，学生操作起来难度很大，只能观看。而且实验数据处理繁杂，整个演示过程不精彩，学生在观看实验时往往会走神，不关注教师的操作和记录，实验效果不好。

2 如何选择实验器材

由此看来，选择好实验器材是演示实验成功的基础。同一个物理规律，用不同的器材完成，效果往往大相径庭。比如介绍变化的磁场可以产生感应电流这一规律，演示实验是必不可少的。下面对比两种实验方案。方案1：用螺线管与灵敏电流计相连，通过插入和拔出磁铁发现灵敏电流计指针发生偏转。方案2：在有机玻璃板上均匀镶嵌纽扣状的强磁铁，将金属丝绕成大方框形线圈。线圈与灵敏电流计相连，当线圈平行于玻璃板缓慢进入磁场时，灵敏电流计指针发生偏转。显然，方案2可视性更强，学生更感兴趣，学习时更投入。在讲解物理规律时，如果所用实验是再现物理学家发现物理规律时的实验，那么这个实验的意义就更大，对学生的教育也是多方面的。

比如在讲解电磁感应条件时，将法拉第用10年时间寻找磁生电方法的各种实验在课堂上还原，让学生深刻体会科学家不折不挠的精神。最后通过法拉第线圈实验，让学生感受法拉第发现磁生电奥秘时的喜悦。

因此，物理实验器材的采购是需要教师参与的,教师要选择好用的实验器材。怎样的实验器材才算是好用呢？好用的实验器材一定是在课堂上可以最大限度的发挥演示实验作用的。这样的器材应该包含以下属性：尺寸适中、效果明显、实验步骤较少、趣味性强、容易解释相应的原理等。

数字化传感器实验器材已经在中学加以使用。数字化传感器实验器材利用各种传感器，将物理信号转化为数字信号传入电脑可以直接得到数据和对应的图像。学校购买数字化传感器实验器材是非常必要的，对一些用传统的实验器材无法做的实验可以轻松完成。比如在探究电磁感应条件时，用磁传感器可以探测线圈内部的磁感强度的变化情况，用电流传感器可以测出线圈内的感应电流。这样学生可以明显发现，当线圈中磁感应强度发生变化时，就产生了感应电流；当线圈中磁感应强度不变时，没有感应电流产生。同时，数字化传感器具有操作安全、简单、数据处理快捷等优点，很适合学生参与实验。当然，不能说有了数字化传感器实验器材就不用传统的实验器材了，它们各有优势。传统实验器材种类多，学生兴趣浓厚，实验操作较复杂，通常需要教师精心设计探究实验。数字化传感器实验器材操作简易，使用范围非常广泛，几乎可以完成高中的全部实验，然而实验趣味性不足，对学生数据能力处理的训练总体比较薄弱。

教师自主设计、自己制作的实验器材是最适合自己教学使用的。自制的实验器材往往取材简单，设计精妙，趣味性强。因此，教师应当尽量设计出能够吸引学生的实验器材，提高教学效率。例如，在讲电磁感应现象时，笔者用生活中常见的物品——电磁炉、线圈、白炽灯，做了一个空中点灯的实验。学生非常好奇为什么电灯没接电源也能发光，使得学生对后面的学习内容非常专注，课堂效率大大提高。

3 如何做出精彩的演示实验

同样的实验器材，不同的教师讲解操作带来的效果截然不同。前面讲到的利用电磁感应点亮白炽灯的实验，作者用魔术的方式呈现给学生，效果很好。课前将电磁炉用白纸包住，白炽灯与线圈接通。实验之前，让学生检查灯泡是否与电源连接。然后将线圈放在电磁炉上(学生并不知道是电磁炉)，教师悄悄将电磁炉电源打开，白炽灯发光了，举起线圈，白炽灯仍然发光。显然这种呈现方式对于激发学生的学习兴趣效果很好。如果做实验前就把电磁炉展示出来，实验的趣味性就降低了。因此，演示实验不仅要做成功，还应花心思把实验演示精彩。

可以从以下几方面提高演示实验的效果：首先，实验应当富有悬念，以多样的形式展开实验，或者是实验结果出乎学生意料，产生认知冲突。其次，教师在实验过程中的语言要生动，动作可适当夸张，富有喜剧色彩，吸引学生的眼球。再次，在做多个实验时要注意编排顺序，层层展开，步步加深，牢牢抓住学生的注意力，让学生一直跟着教师的思路思考。在教学中还要注意前后呼应，教学完成后要回过头来审视之前的实验，对其进行解密、利用或是改进。这样，实验效果就得到了延伸。最后，实验一定要确保成功。不管实验设计的多精彩，如果不能成功就是一节失败的实验课，对教学的影响非常大。为了确保实验成功，教师一定要提前准备，注意细节。想到可能影响实验成功的因素。同时要考虑实验装置摆放的位置和高度，保证绝大多数学生观察到实验现象。

4 如何引导学生参与实验

在做演示实验时，要引导学生参与到实验中，这样学生的注意力更加集中，演示实验的效果会更好。在实验中，学生参与某些环节是非常必要的。学生参与的形式多种多样,可以参与设计实验，可以参与记录实验现象或实验数据，可以参与实验原理或实验结论的讨论，甚至可以参与实验操作等。在学生操作前一定要告知学生注意事项，确保操作正确、规范、安全。学生参与了实验，在课堂上积极动眼、动口、动手、动脑，学习效率自然而然提高了。