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探讨高中物理演示实验教学的有效途径

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演示实验是物理课堂教学中一种深受学生欢迎的形式,也是物理教学改革中最为活跃的研究课题.为了突出学生的主体地位,培养学生的实验能力,教师应对演示实验教学进行创新设计,要发掘物理演示实验中巧妙的构思和方法,以实验为依托,拓宽其思路,挖掘其内涵,通过形式多样的实验活动来培养学生的各种能力.那么,如何对实验仪器和实验设计进行创新呢?现就这两方面谈几点体会.

一、善于观察生活,体验生活,为实验器材或实验设计的创新积累素材

教师要在平时做个有心人,在生活中留心观察与物理有关的现象或事情,积累丰富的教学素材.比如,在讲3~4光学中的薄膜干涉时,恰好用到了肥皂膜,但课本上介绍的薄膜干涉演示实验实际效果不是很好.

在教学中,我重新设计了这个演示实验,把它作为研究性内容,让学生和我一起去探索解决上述问题的方法.我让学生每人准备一个金属丝圆环、玻璃杯、单色光源,然后进行研究.学生对此非常感兴趣,通过探究,不仅深刻理解了书中的理论知识,还对薄膜干涉试验的具体操作提出了很好的建议.总结学生的这些建议,结合教学实践,对该试验若作以下几点改进后,演示效果会更好.

1.用浴波或洗洁精溶液配置薄膜.此试验配制薄膜很关键,由于肥皂液薄膜极易破裂,有人在肥皂液中放入适量松香,但试验中效果也不十分理想.通过实践发现用浴波、洗洁精、洗衣粉配置溶液后制成薄膜效果十分好,其中用浴波或洗洁精最好.配制溶液时也要大体掌握适当浓度,一般每100毫升水中滴入两滴浴波或洗洁精,搅匀后就行.用此溶液制成的薄膜很耐用,甚至稍用力抖动铁丝圈薄膜也不会破裂.

2.用彩色日光灯代替酒精灯.此试验中由于放入氯化钠后的酒精灯燃烧时发出的不是单纯的黄光,往往看不到明暗相间的单色干涉条纹.我们可用彩色日光灯代替酒精灯.这样可以获得任意一种单色光,从而较好的观察薄膜干涉的单色光干涉条纹.观察完单色光干涉条纹后,学生可利用蜡烛、白色日光灯等复色光源观察彩色干涉条纹,这样可起到更好的试验效果.

3.薄膜后方竖立一块黑色挡板.此试验受室内光线影响很大,当室内光线太强时,不容易观察到干涉条纹.而在薄膜后方竖立黑色挡板,就很容易观察到光的干涉条纹.

二、善于发现学生学习生活中的亮点,来帮助教师改进实验仪器或者实验设计方案

在教学过程中,教师会发现学生提的一些问题或者想法对我们的教学会有启发,有时甚至起到意想不到的作用.教师可以试着把问题抛给学生,让学生课下自由思考,然后了解,可能会从学生那里得到奇特的的想法.

比如,在讲3~4光学一章中光的偏振一节课时,由于没有起偏器和检偏器,教师只能借助课件,或者直接讲讲,学生也能从原理上弄明白,但学生并没有真正的看过偏振现象,时间一长就忘了.本人起初在一个班也是用课件来处理的,可学生说想看看真实的偏振现象,但又没有偏振片,怎么办呢?我就鼓励学生动手动脑,想想日常生活中有没有,去找找.那天晚自习时,我发现一个学生惊奇的说:好玩,真好玩,太不可思议了.他在做什么呢?原来学生有一种很小的像火柴盒大小般的很薄的电子表(大概几元钱一个,我以前是没见过),他借了别人的一个,然后把两个表平行并在一起,对着日光灯看,一个不动,一个逐渐转过90度,透过两块透明的手表,会明显的看到光线变暗,直至消失,最后像在黑夜里一样,光竟然不能透过两块看起来如此透明的玻璃板!――多么神奇!因为生活中的他们透过普通玻璃从没发现这种现象.是呀,我也对这样如此简单确又能完成书本上的实验感到新鲜!于是,很多学生,都借助他人的和自己手中的电子表来积极主动的做了书中的实验,对将自然光如何转化为偏振光以及如何来检验一束光是否为偏振光有了很深刻的体验与领悟.这给了我很大启发,因为液晶显示器的工作原理就是光的偏振.然后在另外一个班上的时候,我首先让学生每人准备好这样一个电子表(实际上多数学生手里原来就有,定时用的),同时,我在生物实验室借了一些透明的普通玻璃片,两个学生一组.每组就有两个电子表,两块普通玻璃片,然后指导他们分别透过这两套组合来观察教室里的日光灯,让他们描述看到的现象并猜测其成因.这个班的学生看完后,反应更强烈,思考也更加积极,各种猜测都有.接着指导学生分组学习:看教材、再交流、质疑,最后我作以小结.

三、重视学生在演示实验中提出的问题,给予正确的分析和指导

在教学过程中,教师还会发现有时学生提的问题很怪,我们甚至无从回答,在演示实验教学中也如此,此时,我们不要着急,要与学生交流、向其他教师请教,要给予正确的分析和引导,最终我们可能会从这个问题里得到关于这个实验其他一些未曾注意到的结论,有利于我们设计新的演示实验.

在3-3分子动理论一章中,让学生观察布朗运动现象时,有学生指出说看到这样一个怪现象,说小颗粒为什么都向大颗粒集中,而且越来越大,是什么原因呢?是由于万有引力么?学生这样一问,当时激起了我一个回忆,去年我在大学研究生班进修时,做过一个给高中生设置的奥赛实验题――测水的折射率,给出的器材只有显微镜、水、沙子、红粉笔沫.原理很简单――就是利用视深公式,分别测出沙子的深度和沙子的象深即可.但实验中我观察到了粉笔沫在水中的布朗运动,当时的现象就是像学生描绘的那样,很多细小的红粉笔沫向大粉笔沫集中,然后变的更大,然后会有更多的聚集过来.现在学生一问,我也不清楚这种现象是一种偶然还是一种必然.然后我请教大学导师,导师说凡是能重复观测到的实验都有其内在规律,若是有限的几次,那是由于实验条件带来的偶然现象,不具有规律性,消除那些因素,就看不到类似的现象了.回来研究后,我终于发现了原因.于是在班上复习布朗运动时故意设置这样几个实验环境:(1)窗户开着有风;(2)桌面斜放;(3)无风、桌面水平.通过观察这些不同环境下的布朗运动现象,学生不仅深入了解了布朗运动的本质,而且对实验条件对实验结果的影响有了更深刻的领悟,对历史上有些科学家为什么要重复上百次实验有了新的认识与体会.

[HT]总之,新课程理念下物理教师对于演示实验教学,不能拘泥于实验室配备的现成器材和教材上的固定模式,要结合学生、结合生活,有所突破,有所创新.此外,教师对待演示实验的创新作风和严谨治学的科学态度也会对学生的实验素养起到潜移转化的作用,对帮助学生建立正确的概念、掌握科学规律、获得系统知识、形成技能技巧起着重要的作用.

[江苏省句容市实验高级中学 (212400)]