如何提高物理实验教学的有效性，本文主要内容关键词为：实验教学论文,有效性论文,物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
实验是物理学的基础，实验教学是课堂教学的重要组成部分，对学生形成科学素养产生深远影响。而在现实课堂中，某些实验教学流于形式：或器材质量低劣；或实验方案理想化，缺乏科学性和趣味性；或多媒体使用不当，导致实验教学低效，学生的动手能力、思维水平、价值观等方面均没有实质性发展。提高实验教学的有效性迫在眉睫。笔者结合教学经验，粗谈几点认识和做法。
一、重视实验引导，降低探究难度
实验探究时，为突出学生主体地位，有的教师喜欢袖手旁观，采用放羊式。殊不知，实验探究有难度，科学引导不可缺，否则易挫伤学生的探究热情。教师需时刻关注实验进展，对实验过程中出现的共性问题，要反思原因，思考对策，及时引导。
某教师执教“探究并联电路电流特点”时，用PPT投影电路图，如图1，要求学生依据电路图连接实物，有些学生面对器材一筹莫展。课后，这位老师说，想不通为什么会出现这种情况。其实，原因是实验引导不科学。电路图是由元件符号组成的抽象图形，实际连线时，有的学生不能完成抽象到具体的转变，导致实物连接无从下手。而实物图的特点是直观、具体，学生刚接触电路时，实物图（图2）的引导作用优于电路图（图1）。
图1
学生测量干路电流后，总是急于拆掉电路，重新连接，此时，我们不妨介入操作技巧指导，启发学生，如何在图2的基础上改动一根导线，变成图3或图4。这样，既缩短了操作时间，又有助于学生领悟电流表在干路和支路上的区别，而此点，初学者最易混淆。
二、重组实验过程，遵从认知规律
实验教学内容、资源一样，不同教师执教的效果可能大相径庭，排除教师基本功和人格魅力因素，实验教学内容出现的先后顺序也会影响学生实验技能的提高和对知识点的掌握。
某教师教授“学习使用滑动变阻器”时，让学生连好电路，边实验边记录，完成表格填写，最后分析电流变化的原因，整个过程可归纳为“实验—分析”。学生实验时，只是记录实验现象，缺少思维过程，这样的实验教学滋长了学生做事不动脑的习惯，对提高学生的实验能力帮助不大。真正对动手能力有益的实验，一定要有思维的参与。因此，笔者认为，“实验—分析”过程的本质是无效的。我们将教学顺序变换一下，即“分析—实验”，先引导学生分析不同接法时，滑动变阻器接入电阻情况，然后用实验验证。当学生实验时，他们会将实验现象与分析结果对照，如果一致，则确认分析是正确的；如果不同，则促使他们思考原因。这样的实验有了思维的支撑，锻炼了学生的实验能力。
又如，苏科版9下教材对活动“观察磁生电现象”是这样安排的：先介绍微型电扇的结构，然后转动叶片，二极管发光，最后由学生捏紧插头两极，旋转叶片，询问学生感觉。笔者认为，课堂开始，用插头处接二极管的电风扇演示，显得唐突、生硬，学生对插头处为什么接二极管感到困惑，建议将第三步与第二步对调。出示微型电扇后，请学生捏住插头，轻转叶片，学生手指有麻的感觉，但要控制好叶片的旋转速度，如果速度太快，产生的感应电动势较大，会给学生带来身心伤害。当学生体验后，提问：是不是产生了电压，让我们用二极管来检验。该流程为“体验—猜想—探究”。
三、优化实验方案；展现最佳效果
同一实验内容，一般有几套实验方案。笔者认为，没有完美无缺的设计，只有相对合理的方案。有了这种意识，才有不断实践、探索的勇气和动力，实验方案才能日臻完善。
在“验证电磁波的存在”实验中，有这样一个方案：将收音机开到没有电台的位置，旁边用导线时断时续地短接干电池，听收音机发出的声音。笔者认为，本设计有三点值得商榷：其一，虽然导线短时间短接，但已构成短路。教学中一直强调不能将电源短路，而教师在本实验中却“示范”短路，不利于学生形成正确的价值观，且短路的干电池大量放电，影响使用寿命。其二，时断时续地接通干电池，产生变化的电流，不断辐射电磁波，爱动脑筋的学生会问，恒定电流能产生电磁波吗？在禁止长时间短接干电池的情况下，本实验无能为力。其三，电流只能在“有”与“无”之间变化，呈跳跃式，不能线性变化。
装置改进：将滑动变阻器、小灯泡、开关、电源组成串联电路，这一电路简洁、经典、学生熟悉。把收音机开到没有电台的位置，靠近滑动变阻器。当滑片左右移动时，灯泡亮度发生变化，同时听到收音机发出“咔嚓”声，停止移动，电流恒定，收音机杂音停止，本设计较好地弥补了上述方案的不足。
四、警惕伪实验，避免实验失败
所谓伪实验，是指理论上说得通，但实际操作时，受环境、器材、技术等因素影响，导致现象不明显或实验失败的实验。伪实验屡见于各种教辅书，若不加以甄别，容易信以为真。
比如，“比较不同材料隔音性能”实验经常出现在各种书籍或试卷上：把机械闹钟用不同材料封闭起来，通过测量刚好听不见声音的距离，比较材料隔音性能。笔者教研组在安静的环境下用各种材料多次实验，发现找到刚好听不见声音的点，需要很远的距离。这样，噪声来源广而且不稳定，无论演示，还是分组，对实验均有影响，本实验可操作性较差。
又如，用导轨做“磁场对电流作用”时，由于金属棒质量大，不易改变运动状态，影响实验效果。某杂志介绍将香烟盒的锡箔纸朝外卷成导体棒，放在导轨上做实验效果好，初想很有道理，可亲自操作，并不成功。用万用表测试，导电情况不好。假使锡箔纸本身导电性好，但由于质量轻，影响和导轨的接触，导致接触不良，实验也不会成功。
伪实验不仅影响学生对知识的掌握，还影响学生对教师的信任。因此，对于新的实验方案，在决定采用前，一定要亲自操作，辨别真伪，以防在课堂上出现无谓的失败。
勤于动手，能让我们发现伪实验；勤于动脑，则能激发灵感，为设计实验广开思路。
有一道题：试管倒立，管口放在酒精灯上方烤3～5s，迅速插入水槽中，将看到什么现象？
答案是水被吸上来。火上烤的目的是将试管中的空气排出，倒插入水中后，在大气压作用下，水被压入试管。学生没有提出疑义，笔者也深信不疑。出于谨慎和兴趣，到实验室做了一遍该实验。现象并不如想象的那样，进入试管的水柱高度约2～3毫米，只有非常少量的水被压进试管。笔者不甘心，是不是加热时间短，影响实验效果。延长加热时间，现象依旧，反而因试管突然遇冷，试管口出现了裂痕。既然倒立加热行不通，那就正立，竖起来，加热3～5s，重复上述过程，效果一样。
实验失败，对它进行改进：将试管加少量水，覆盖住底部即可，加热几秒钟，水沸腾，将试管倒插入水槽，水被慢慢吸起，5s后，水柱约占试管长度的2/3，轻轻将试管拿出，水柱不掉下。若把水染成黑色，实验效果更好。本实验说明，热空气的排气能力较差，而水蒸气能轻松、快速地排出空气。
五、依托系列实验，丰富学生感知
教师完成某实验后，若以此实验为基础，适当地改变实验条件或操作步骤，则能产生一系列相关实验，这些实验能拓宽学生视野，帮助学生更深入地理解物理规律、概念，发挥出独特的教育价值。
例如，将一试管装满水后，开口朝下放入水中，结果是()
A.仍是满试管水B.水将流出一部分
C.水将全部流出D.以上说法都不对
学生容易选择B或者C，课堂上可采用题中的器材演示并解释。为进一步挖掘本实验，可以做几个相关的实验。
1.换更长的试管，重复上述步骤，猜想现象。意图：说明一个标准大气压能托起10m高水柱。
2.分别将试管拔出一段（不露出水面）、倾斜一定角度或下压一些，会发生什么现象。意图：突出大气压的作用。
3.试管上方开一小孔（为方便开孔，可用矿泉水瓶代替），将有何现象。意图：否定水往上喷的前概念。
通过以上系列实验，丰富、立体了学生的物理知识，使知识结构更牢固。
六、开发新实验，化解教学难点
初中生以形象思维为主，抽象的物理问题对学生而言难度较大，这就要求教师锁定难点问题，潜心研究，化抽象为具体，创造有针对性的实验，以帮助学生理解物理问题，激发学习兴趣。
例1：100牛的水能产生大于100牛的浮力，学生无法想象，浮力不是等于排开水的重力吗，若水全部排出，浮力也只有100牛呀。为了推翻顽固的前概念，笔者设计了如下实验：准备两只大的塑料橙汁瓶，设为甲、乙瓶，一只直径略大于橙汁瓶的透明圆柱体容器。将橙汁瓶装等量水，为增强演示效果，将甲瓶中滴入黑墨水，放入容器中，将乙瓶中的水缓慢地倒入容器，待容器中甲瓶刚好浮起时，浮力的大小等于甲瓶中水的重+瓶重，瓶的质量很小，忽略不计。比较乙瓶中倒出的水和甲瓶中的水易知，倒出的水很少，小于甲瓶中水的质量。所以，少量的水能产生较大的浮力，100牛的水当然能产生大于100牛的浮力。
例2：在说明压力与重力大小不一定相等时，学生总是心存疑惑，此时可将一物体水平放置在电子台秤上，再不断改变电子台秤倾角，分别读出示数，学生对两者的关系就有了具体的认识。
实验教学是物理课堂的主要表现形式，但并不是说采用了实验教学，就一定能达到理想的教学效果，我们还应重视一些细节问题。比如，分组实验前，应仔细检查各小组器材是否全部到位，是否都能正常运行；演示实验可见度不高时，要注意用多媒体进行放大处理等。总之，对于实验教学，我们要不断反思、总结，提高有效性，使其真正为课堂教学服务，为学生的可持续发展服务。
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