加强高中物理实验教学的启发性、探索性和开放性

摘要：当前，中学物理教学中“教师讲实验，学生背实验”的现象仍普遍存在。作者通过对实验的不断改进，使实验现象或结果激励学生进行深入思考；通过对实验的不断设疑，营造强烈的问题情境，引导学生积极探索；通过放手发展，给学生留足实验的思维空间，取得良好的教学效果。因此加强物理实验教学的启发性、探索性和开放性，是物理学科将能力培养与知识掌握达到最佳结合的有效途径。

　　关键词：物理实验 启发 探索 开放

　　“你要我做什么？你要我怎么做？”。长期以来，我们的学生就是在这种被动、机械的模式下进行着学习，思想僵化、缺乏创新，而反思我们的教学则不难发现：思想僵化，是因为我们给了学生太多的“必须”；缺乏创新，是因为我们留给学生太少的“可能”。

　　“百闻不如一见，事实胜于雄辩”。所谓“物理”乃万物之理，我们的学习只能以事实为基础，事实的得来，靠得是观察和实验。因此，授以物理实验的基本方法，更多地让学生去思考：“我要做什么？我会怎么做？我为什么这么做？”。从平时的堂课教学入手，加强物理实验教学的启发性、探索性和开放性，是物理学科将能力培养与知识掌握达到最佳结合的有效途径。

　　一、着重于“思”，注重实验教学的启发性

　　“学而不思则罔 思而不学则殆”。学习的关键在于学生开启自己的智慧大门去思考问题。由于物理实验是以充分调动学生的各种感观功能为前提的一个综合学习过程，因此必须通过有效的激“愤”促“悱”，强化物理实验教学的启发性，努力促使实验过程中出现的现象或结果能够激励学生进行深入的思考。例如，在学习《自感》这一节时，采用下列办法：

　　①让几个学生上台做自制“千人震”实验，L为日光灯互感式整流器，E分别为一节、二节、三节、四节干电池，在断开电键情况下，依次让学生接触电源的两极，问学生是否有感觉？（学生问答没有感觉，因为36V以下是人体的安全电压）

　　②当E分为一、二节干电池时闭合电键，让学生两手分别握住裸导线AB，在断开电键的瞬间，学生仍回答没有什么感觉；当E为三节干电池时，重复这个实验，学生说有触电的感觉；当E为四节干电池时，再做这个实验，学生感受到强烈的触电感觉。

　　③此时引导学生猜想“有强烈触电感觉的高压从何而来？”，然后通过理论分析得出在电键断开的瞬间线圈中产生了感应电动势──自感电动势。

　　通过边实验、边启发、边分析、边推理得出自感的概念，产生自感的条件，自感电动势的高低与哪些因素有关。采用这种启发式教学方法，使学生在获取知识的同时，培养了他们的观察和思维能力。

　　二、着眼于“疑”，强化实验教学的探索性

　　“思源于疑”，疑是汲取知识的动力，有疑惑才有探求，才有积极主动的思维过程。在物理实验教学中，教师要通过不失时机设置疑惑，制造悬念，营造强烈的问题情境，引导学生通过实验进行积极的探索。例如，为了探索自感电动势对电流变化所起的“阻碍”作用和它的方向。

　　①先将电路设计成图A。问当闭合电键时，含线圈的电路中电流会不会增大？流过L的电流在时间上有没有延迟现象？学生回答：会、有。但实验中没有看到这些现象。

　　②问为什么看不到这些现象？学生认为是没有参照物，无法比照。为解决问题，将电路改成图B，用对比的方法进行研究，结果看到L2立即亮、L1慢慢地亮起来。接着又问：既然图B中当电键断开瞬间时有自感电动势，电流不应立即减少到零，即电键断开时形成“线圈──小电珠L2、L1──变阻器”构成的回路，电流要延时，小电珠还要发光一会儿是不是？为什么实验看不到预期的结果？

　　③为了进一步探讨，改用电路C实验(此次实验L1与L2为不同功率小电珠)。由于线圈电阻远小于电珠的电阻，当电路稳定时线圈中的电流比流过小电珠L1的电流大，电键断开的瞬间，小电珠L1中的电流应立即反向并跃迁到线圈中原稳定的电流值再逐渐减小到零。实验中电键断开，小电珠L2立刻熄灭，小电珠L1更闪亮一下再熄灭。至此学生对自感电动势对电流变化所起“阻碍”作用有了深刻的理解。

　　④为确认上述理论的正确，并突破自感电动势的方向这一教学难点，再用图D作进一步分析。图中两个小电珠各串联一只二极管，两只二极管方向相反，使每个小电珠只允许通过一个方向的电流。实验观察当电键闭合后，L2发光，当电键断开的瞬间，L1 闪亮一下，说明的确存在一个“线圈→两只小电珠→变阻器”为回路的感应电流，自感电动势的方向也就十分的清楚了。

　　对上述问题的设计，起点放在学生的“最近发展区”内，通过设置合理的思维阶梯，引导学生通过手的操作、眼的观察，使学生的思维始终处于积极的探索状态，充分感受到解决问题过程中的愉悦感和成就感。设疑→实验→分析→归纳→推理→理论分析→实验验证的方法，符合人们认识事物的客观规律，遵循教学的积极性原则、直观性原则和主体性原则，培养了学生的自信心，激发了学生的兴趣。

　　三、着力于“放”，扩大实验教学的开放性

　　1、实验的设计要给学生留有较充分的思维空间

　　如果我们认真反思一下传统实验教学的“短处”就不难发现：目前实际存在的实验教学过程过于程序化，实验册上的实验报告对实验原理、操作步骤及注意事项编得详尽有余，“空间”不足，这在客观上规定了学生在实验时只能“照葫芦画瓢”，限制了学生思维能力的培养。近两年来，我们一直尝试让学生自己编写实验报告，根据教学进度，在做实验的前几天，就把要做的实验布置给学生，教师对本实验的原理及方法等加以概述，同时提出几个有拓展思维空间余地的问题。比如在布置“测金属的电阻率”的实验时，提出：被测电阻只有十几欧姆，用伏安法测电阻应选用电流表内接还是外接？电压表选择哪个量程？学生带着问题，开始预习实验，钻研课本，查阅资料，设计方案，找实验教师选配仪器，从中发现问题。而教师则多鼓励他们与本组同学讨论，向老师请教，反复研究，完成一份设计方案（包括实验器材、步骤、表格等）。

　　2、要营造宽松和谐的实验教学环境

　　实验前两天学生上交设计方案，教师认真判阅，对一些不迷信权威，不迷信书本，不囿于常规，“别出心裁”和“标新立异”的设计，只要实验不构成安全隐患，应积极创造条件帮助其付诸实施。即使实验得到的结论可能是错误的，或者成功的把握不大，或者学生在实验中会遇到挫折，也应让他们去尝试一番其中的苦涩。

　　例如，高一期末复习时，我们布置课题《测当地的重力加速度g》，学生通过查找资料、上网，设计了多种测量方案，我们把它整理、归纳在下表中。

方案号
 测量原理
 需测量物理量
 实验目标
 
方案1
 在超重或失重（但不完全失重）系统中（如电梯加速时），F-MG=ma
 F、a、m
 测出重力加速度g
 
方案2
 假设一物体在地球表面附近绕地球做圆周运动，由mg=GMm/R2，得g=GM/R2
 M、R
 
方案3
 在静力学中，静止物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力大小就等于重力，即T=N=mg
 T（N）、ｍ
 
方案4
 在运动学中，物体从光滑斜面上由静止下滑，s=gsinθt2/2
 s、θ、t
 
方案5
 在平抛运动中，竖直方向在连续相等的时间内位移之差Δｙ=gt2
 Δy、t
 
方案6
 自由落体运动中，h=1/wgt2
 ｈ、ｔ
 
方案7
 用单摆测g，其公式g=4π2L／T2
 t、L
 

　　根据这些方案，我们要学生去分析这些方案中需测物理量测量的难易程度及可行性，学生认为方案3、4、5、6、7都可行，我们鼓励学生去测一测，实验之后，同学们测出的g值有的与9．8m/s2相差很大，但我们认为学生通过设计掌握了原理，通过测量掌握了方法，达到了实验的真正目的。其中有位同学运用方案5中的Δｙ＝ｇT２测量原理，找一根约1m长、大拇指粗的木制装饰条、一只从废录音机上拆下的旧电机和一支蘸墨水毛笔，做成(图1)装置，让电机工作（转起来），从静止竖直释放木制装饰条，装饰条上留下了毛笔尖端划过的墨水痕迹，量出y1、y2、y3??后，由Dy=gT2 算出g，我们认为这个学生的方法新颖独特，我们对这个学生的实验有创新予以高度赞扬，并让其在全班演示，让学生体验成功的快乐，取得了很好的效果。

　　综上所述，在物理实验教学中，通过思，注重实验教学的启发性；通过不断设疑，强化实验教学的探索性；通过放，扩大了实验教学的开放性，以此促进手脑的有机结合，培养了学生的思维能力和实践能力。这既是物理实验教学的客观要求，又是开展研究性学习、培养创新人才的需要。

　　参考文献：

　　[1]《开放式课堂教学法研究》．张汉昌著．河南大学出版社．2000年7月第1版

　　[2]《物理典型课示例》．张朴成著．东北师范大学出版社．1999年11月第1版

　　[3]《物理教学探讨》．中国教育学会物理教学专业委员会．2002年1月第1期

　　[4]《世纪之交的物理教育研究》．上海科学技术出版社．2000年10月第1版

　　[5]《化学教育》．刘炜．李筱锋．华东师范大学出版社．2001年第10 期