由一随堂演示实验想到的……

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一、背景

物理学是一门实验科学，也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学，而且又是极富洞察力和想象力的科学。在物理学的产生和发展中，物理实验自始至终占有极其重要的地位。著名物理学家普朗克说过：物理定律不能只靠思维来获得，还应致力于观察和实验。物理上每一个实验的定律都是源于不断地进行实验得出来的。作为物理教师我们应当注重物理实验的作用。

实验是通过一定的手段，让学生形象地了解事物的运动、变化及其内部规律的工程。在教学当中，一些问题不通过实验学生有时会难以接受，也难以确信是不是这样。当动手做实验了，学生就能很清楚地认识这个问题，而且也会有很深的理解。实验起到了帮助他们发现规律、掌握规律、理解知识、获取知识的桥梁作用。在高中物理学习中，许多重要规律都是通过实验总结出来的。例如匀变速直线运动的规律、牛顿第二定律、机械能守恒的验证、单摆的周期公式，等等。因此，我们在从事物理教学时，应该以物理实验作为出发点，作为帮助学生理解物理知识的桥梁。离开了物理实验而单纯地讲授物理知识，教师不容易讲清，学生也难以理解、接受。例如弹簧与伸长量之间的关系、模拟电场线、横波和纵波演示器等这样的实验，只要教师一演示，无需花费多少口舌，学生将会深信不疑，留下深刻印象。至于那些要用实验数据进行分析才能得出结论的物理规律，例如探究加速度与力、质量的关系，验证机械能守恒等，教师要讲清楚，并使学生接受、理解，不从实验出发无疑是困难的。

通过实验可培养学生的实验能力、科学方法和作风以及良好的道德品质。现代的教学思想对学生智力的培养，强调学生的学，对于实验的作用除了要求为讲授基础知识服务外，更注意通过实验去培养学生的科学态度、学习兴趣和思想品德等非智力因素。因此，实验不仅是一种教学手段，还包含重要的教学内容，是中学物理教学的基础。

通过实验可培养学生的学习兴趣和愿望。对此，不论是传统的教学思想，还是现代的教学思想都是承认的，虽然在侧重点上有所不同，但物理实验的作用都符合两种教学思想各自的教学目标。正因为如此，中学物理实验教学经久不衰，而且越来越引人注目。

二、情境描述

前段时间，市里举行了高中物理优质课比赛。笔者也参加了这次赛课，课题为《库仑定律》。课上有一个演示实验――探究影响电荷间相互作用力的因素。

学生们经过相互讨论，猜想了影响电荷间相互作用力可能与电荷间的距离、电荷所带的电荷量有关。接下来需要通过实验来验证这些猜想。

在展示了实验仪器后，最终大家一起确立了实验方案。通过观察带电小球与竖直方向的夹角来确定电荷间的相互作用。

但是在实验时，我们看到的实验现象是：小球与带电金属球接触后马上排斥开，与竖直方向成一只夹角；然后偏角不断减小，最后小球又被带电金属球吸引，如此重复。

实验现象与预计的结果不同。理想的结果应该是：小球带电后与竖直方向成一只夹角，然后带电小球保持静止。这样就可以对小球进行受力分析，然后改变两球间距、带电体的电荷量，通过观察角度变化来确定电荷间作用力的大小改变（如图1所示）。

但是眼前的实验结果让我无法再作进一步的讨论。是马上宣布实验失败，直接给出实验结果？还是与大家一起探究实验失败的原因？

看着下面一双双疑惑的眼睛，我马上提问：“轻质小球一开始为什么会被带电金属吸引？”

下面立刻开始细细议论，并得出结论：“能吸引轻小物体是带电体的基本性质。”

“为什么又被排斥开了呢？”我补充问道。

“接触后，小球与金属球带了同种电荷，同种电荷相互排斥？”学生思考后回答。

“很好，那为什么夹角越来越小，最后又被带电金属球吸引了呢？”我继续问。

这时，同学们相互对视，大家陷入了沉思。“大家不妨回忆下，为了防止静电积累，为什么在印染厂里的空气会保持比较潮湿？”我适时提示。

“这个我知道，是为了让空气把静电导走。”一位学生马上回答。

“根据这个提示，大家能不能得出，为什么会有这样的实验现象？”

下面马上开始讨论，几分钟以后，我叫一个学生总结他得到的结论：“轻质小球被带电金属球吸引后，带上了同种电荷后相互排斥，由于今天是阴天，空气比较潮湿，轻质小球带电后被空气导走，慢慢失去电荷，所以夹角越来越小，直至电荷完全失去，轻质小球又被金属球吸引，如此周而复始。”

我赞许地点点头，道：“大家同意这位同学的观点吗？”

“同意！”台下齐声答。

“这样看来，电荷间的相互作用还与环境因素有关，那么，想要忽略环境因素，我们可以在真空装置中实验。”我补充道。

三、反思与讨论

在上这节课时，由于环境因素，实验很难成功；为避免实验失败，有些教师直接把演示实验去掉，用CAI课件代替实验，这显然有违新课程教学理念。实验是一种实践活动，是培养学生多种能力的重要途径。实验作为一种实践活动，是联系理论与实际的纽带，在实验教学中，教师如果引导得法，对培养学生的多种能力是行之有效的。实验过程是按一定的程序进行操作、观察的过程，同时也是引导学生思维，并总结出一定规律的过程。我们要根据实验的导向性，采取一定的手段（如引导学生注意某个方面，根据实验过程恰当地提出一些问题）使学生有目的地去观察，有方向地主动思维，从而获得有关知识，并从中逐步培养他们的观察能力和思维能力。

“科学是实验的科学，实验是科学的实验”，这句话指出了实验的重要性，特别是当今的物理课程把实验看成了灵魂。的确如此，新教材改编以来把实验纳入了每一堂课程，在物理学习的过程中把做实验作为学习的一个重要环节。

教师和学生在教学过程中应该是不可分割的整体。在物理学习中实验充当了教学中的主要角色，教师要使学生能正确、科学地认识实验的重要性。我们的每一个理论都是通过实验得出的。

尽管演示实验失败了，但是通过学生对实验失败原因的寻求，能够促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。