新课程背景下的高中物理课堂教学演示实验探究

新课程背景下的高中物理课堂教学演示实验探究河北省邯郸市教育科学研究所刘青华摘要：本文对高中物理课堂教学演示实验进行了认真地探究，在强调物理课堂演示实验重要性的同时，指出了目前物理实验教学中存在的不足。通过对课程标准的学习，结合自己的教学经验提出了一些改进意见：如改进比较最大静摩擦力和滑动摩擦力的大小的实验，加强实验便利性；改进定性探究影响电荷间相互作用大小的因素的实验，提高实验的稳定性；在重心概念课上增加小球“上坡”实验，提高趣味性；改进鸡蛋从高处下落不破碎实验，提高学生的环保意识；改进课堂实验演示方式，提高学生的参与意识和探究能力等。本文对演示实验教学过程中应注意的问题也提出了自己的见解。关键词：新课程高中物理演示实验提高中图分类号：G632．0文献标识码：A文章编号：TheDemonstrationExperimentalInquiryoftheHighSchoolPhysicsClassroomTeachingundertheNewCourseBackgroundLiuQing-hua（Handaninstituteofeducationsciences,HandanHebei056008,China）Abstract：Inthisarticle,theauthorhasexploredhighschoolphysicsclassroomdemonstrationexperiments．Whilestressingtheimportanceofphysicalclassroomdemonstrationexperiments,theauthorpointsouttheshortcomingsinphysicsteaching．Theauthorhasputforwardsomesuggestionsforimprovementsthroughlearningthecurriculumstandards,combiningwithherteachingexperience．Tostrengthentheconvenience,wecanimprovethecomparisonofthesizeofmaximumstaticfrictionandslidingfrictionexperiment．Toimprovethestability,theauthorshowshowtoimprovetheelectricchargeinteractionexperiment．Toimprovetheinterestsofphysicsclass,theauthorsuggeststhatwecanincreasethesmallball“uphill”experimentinthecenterofgravityconceptclass．Toimprovethestudents’environmentawareness,theessaytellsushowtoimprovetheexperimentthateggsarenotbrokenfromahighdrop．Toenhancestudents’participationandresearchability,theauthorstatessomewaysofimprovingclassroomexperiments．Atlast,theauthorputsforwardherownviewsontheissuesduringtheprocessofdemonstrationexperimentteaching．Keywords：Newcourses；HighSchoolPhysics；Demonstrativeexperiment；Improve1．导言物理学是以实验为基础的科学，实验探究对培养学生的创新精神和实践能力、全面提高学生的科学素养，形成科学的世界观和价值观至关重要。《课程标准》中，内容标准共分三大部分：一是科学探究及物理实验能力要求；二是共同必修模块；三是选修模块。把物理实验能力要求作为内容标准的一个独立的主题，物理实验在《课程标准》中的地位是显而易见的。物理实验对于提高学生学习物理兴趣，进而提高学生物理成绩把学生培养成有较高科学素养的人，有着不可替代的作用。所以，科学高效地开展物理实验教学就成为当务之急。如何开展物理实验教学是一个涉及教师、学生、器材、制度等课程要素的复杂工程，本文主要就如何开展演示实验教学进行探究。为此，我们首先要明确新课程标准中的学生实验和演示实验。人教版的高中物理新课程教材中，根据不同实验在物理学中和物理教学中的地位、难易程度、用时长短、学校的器材条件，分成了学生实验、演示实验、课堂实验和做一做四类。现将理科倾向的学生所学习的《物理1》、《物理2》以及《选修3系列》的实验要求进行统计，可以得到下表数据：学生实验演示实验课堂实验做一做物理134211物理23418选修3—111367选修3—21178选修3—3477选修3—4117616选修3—5123总计9552960从以上统计中可以看出，有55项就是我们必须做好的演示实验。我们还应该在此基础上精心选择具有本地本校特色的演示实验，尽最大努力提高学生的科学探究及物理实验能力。2．教材中一些物理演示实验教学的改进在新课程背景下，学生学业能力考查对其科学探究和物理实验能力提出了新的要求，尤为重要的是，学生本人将来的专业成长和现代社会的科技创新都需要他们具备较高的科学探究和物理实验能力。因此，加强和改进演示实验教学，正确培养学生使其具备一定的实验能力就成为当今物理课堂教学的首要任务。为使演示实验在课堂教学中发挥到最大的效果，教师除了应精心选择有较强科学性和代表性的实验进行演示外，有时为加强演示实验的可观性、便利性、趣味性等而需要采取一些改进措施。2．1．改进物理演示实验教学的意义2．1．1．有利于提高课堂教与学的效率。课堂演示实验改进的目的之一是克服原有实验的操作的复杂性，让它在有限的课堂教学时间内发挥最大的作用。演示实验设计要与学生的认知过程相一致、其操作程序要进行科学合理的简化、要使用实验现象明显的实验仪器等。这些改进后的有趣、明显的实验现象和精巧的设计等都会给学生留下深刻的印象，且大大的提高学生对概念、规律等知识的理解，从而提高课堂上教与学的效率。2．1．2．有利于提高学生对物理的学习兴趣和学习能力。课堂演示实验的改进有时能提供一些与学生原有的认知结论相违背的新奇现象，或者学生能亲自参与设计操作实验的环境，这将大大激起学生学习物理的兴趣。同时，教师可以有目的地与学生共同完成设计和改进高中物理课堂演示实验的过程，从而帮助学生提高分析和解决问题的能力。2．1．3．有利于促进探究式教学和新课程教学改革的实施。新课程背景下，《物理课程标准》明确指出，高中学生应该在科学探究和物理实验中达到提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作七个科学探究要素。物理改进课堂演示实验能为探究性学习提供相应的学习环境。在和学生共同改进实验的过程中，学生与学生的探究以及教师与学生之间的探究都可以很自然的融入其中，这样整个活动都会充分体现“合作探究”教学模式，符合新的物理课程标准的要求，从而高效有序地进行新课程教学改革。2．2．物理演示实验教学改进应遵循的规律我们进行实验改进的目的是增强实验的趣味性、凸显原有实验的现象、突出实验操作的主要程序，甚至修正原有实验的缺陷，让实验尽可能的发挥它的作用，而这种改进要遵循一定的规律。2．2．1．应有利于加强演示实验的便利性。实验装置应力求简单，以便排除复杂的实验装置对观察和思考主要问题的干扰即排除分散注意力的干扰，这是突出重点的需要。如：新课程人教版物理1中第58页上微小形变的演示实验（如图1所示）中，两次利用光的反射定律“放大”了光线的微小变动，这个方法渗透的很好，但调整装置很费时。若将氦氖激光器放在桌面上，使它的光直接射向较远的屏幕（或教室后面的墙壁）上，向桌面施加压力时会观察到光点移动。使得该演示实验简捷高效，现象直观清晰，会很大程度地提高课堂效率。又如：新课程人教版物理1中第56页上的演示实验（如图2所示），观察最大静摩擦力和滑动摩擦力的大小关系，当手拉弹簧称，逐渐增大拉力，使得木块从静止开始移动后，很难控制木块匀速运动，于是弹簧秤的读数不断变化，很难感性地形成正确的概念。若加以改进，将弹簧秤拉木块整个装置置于一个长薄板上，保持木块静止不动，逐渐加力反向拉动木块下的薄板直至匀速拉动（如图3所示），观察弹簧秤的读数变化，这样更容易操作。图1图2图32．2．2．应有利于提高演示实验的可观性。明显的实验现象和可观性较强的实验都有利于教学内容的传授和学习。可观性差、实验现象不明显的实验容易引起学生对所讲内容的不信任，不利于学生的知识掌握。如：新课程人教版物理选修3-1中第6页的演示实验“探究影响电荷间相互作用力的因素”（如图4所示），一般静电实验很难演示成功，由于孤立物体和悬挂小球一般带电量很少，若加上空气潮湿的影响，放电较快，物体和小球之间的库仑力很小，丝线的偏角很小，很难观察到三个偏角的大小的不同，所以此演示实验成功率很低。而若将实验改进为（如图5所示），O为带绝缘柄的金属球，丝线上的小球用聚苯乙烯发泡材料（或其他轻质材料）做小球p1．p2．p3，在小球外面涂上石墨导电层（或外面包上导电的铝箔），利用感应起电机使A和三个小球同时带上正（负）电，起电机的起电效果远远强于摩擦起电，因此铝箔小球产生了明显的偏离，很容易比较出它们之间的距离越大偏角越小；若加快起电机的摇动速度，O和三个小球的带电量增加，丝线的偏角增大，说明它们之间的库仑力变大了；减慢摇动速度，则带电量减少，角度变小则库仑力变小。由此得出结论：电量越多，库仑力越大。这样改进以后实验现象明显了，提高了可观性，有利于学生对库仑定律的感性的了解。图4图52．2．3．应有利于增加演示实验的趣味性。在学习过程中，学生对所学知识感兴趣是极为重要的，兴趣是学习的直接动力，物理实验的现象和结果往往能激发学生的兴趣，使学习处于一种积极主动的状态中，所以应适时设置有趣的演示实验以达到激趣的目的。如：学习重心的概念时，可以增加这样一个小的演示实验：用橡皮筋将两支铅笔的一端扎紧，另一端拉开适当的距离后搁在第三支铅笔上，构成一个木支架，宽端略高于窄端（如图6所示）。将小球放在木支架的窄端，可见小球朝高端滚去。这个实验很有趣，看似小球自动上坡，实质上是小球重心下降，一部分重力势能转变成了动能。但也应注意避免出现为增加趣味性而忽视了安全性，如有的老师在学习“机械能守恒”一节时，进行“铅球碰鼻”实验（如图7所示），3公斤重的铅球自某学生鼻尖无初速度释放再摆回，看学生怕不怕铁球碰伤鼻子，惊险刺激，但应防止被试验的同学站立时会出现轻微晃动而造成伤害。图6图72．2．4．应有利于提高演示实验的环保性。在课堂演示实验中还应注意安全环保等问题，如：在旧人教版物理第二册（必修加选修）的P4演示鸡蛋从一米多高的地方落到一块泡沫塑料垫上，观察鸡蛋会不会被打破（如图8所示）。这个实验的演示结果往往会使鸡蛋在泡沫垫上弹跳几次后滚落在地板上破碎，既不美观也不环保。若在透明的大大的玻璃器皿内的底部铺一层厚厚的细沙，再将鸡蛋从一米多高处下落（如图9所示），鸡蛋会稳稳停落在铺有沙子的器皿中，既不会再次弹跳又完好无损，大大增强了实验的直观性及环保性。图8图93．发挥演示实验在物理课堂教学中的重要作用物理课堂演示实验具有形象、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真实生动的物理情境，容易被学生接受。3．1演示实验可以帮助学生直观、形象地观察物理现象及其变化规律，形成物理概念。作为物理教师要尽一切可能，在课堂上为学生展现出真实丰富的物理现象和生动有趣的物理情景。3．2演示实验可以激发学生的学习兴趣，培养学生的观察能力，引导学生积极进行思维活动。兴趣是一种内驱力，它能刺激学生为追求探索未知事物而获得相应的学习动