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中学物理演示实验室建设构想
山东滨州邹平县第一中学 李进 摘要：随着基础教育课程改革的实施，实验在中学物理教学中的地位被进一步确立。笔者在对物理演示实验教育功能进行重新认识与挖掘的基础上，提出建设中学物理演示实验室的构想，并且就中学物理演示实验室的功能定位、功能开发等问题进行探讨。关键词：中学物理教学物理演示实验室物理实验教学
物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验教学是物理教学的重要环节之一，是落实物理课程目标、提高学生科学素养、创新精神、实践能力的重要途径，也是实施物理课程改革的重要的课程资源。其中，物理演示实验能够化抽象为具体，化枯燥为生动，化平淡为神奇，在物理实验教学中占据重要地位。因此，笔者提出建设中学物理演示实验室的构想，并就其功能定位及功能开发等问题进行探讨。
一、中学物理演示实验的教学价值
物理演示实验是通过对具体物理现象的展示以及将抽象的理论形象化帮助学生观察物理现象，增加感性认识，提高学习兴趣和物理思维能力的重要教学手段，是把物理现象直观地向学生展示的过程。广义地说物理演示实验除了通常用实验仪器和事物进行的实验演示之外，还包括教师出示的模型、事物；用投影教具、模拟教具进行的操作演示；放映物理录像片、电影片、幻灯片等声像教学以及利用微机进行的模拟实验等。[1]
上海的唐一鸣老师经过多年的教学实践，形成了“以物讲理，见物思理”的教学特色，他对物理演示实验的教学价值做了形象、细致的描述：“实验演示不仅是一种技术，可以使学生非常直观形象地了解物理变化的过程与结果，也可以使学生掌握一定的观察方法，从而对物理概念、原理、定律、法则的理解奠定一种科学的、求真的探索信念。同时，实验演示也是一种艺术，当教师把直观形象、手法简练、效果精彩的实验演示展示在学生面前时，学生的心灵将为之震颤，产生十分兴奋愉悦的生理快感，形成对科学美的一种向往。当充分准备后全神贯注于实验时，学生会感知许多书上学不到的东西。当实验成功时，学生会激起一种只有科学实验成功时才会产生的愉悦感，对探索物理知识、克服种种困难产生一种无法替代的动力，产生一种由无穷的兴趣引发的自觉学习的意志力和创新勇气。”[2]
杨振宁说过：“现象是物理学的根源”，“只有逻辑的物理是不会前进的”。物理演示实验教育价值的充分开发正是三维教学目标切实达成的重要途径。
二、中学物理演示实验教学现状
综合来说，以往的物理演示实验教学存在三大误区：
误区一：物理演示实验主要以教师操作，学生观察的方式进行，教师处于主动地位，学生处于被动地位；误区二：对物理实验是物理教学的基础及其重要性认识不够，把物理实验仅仅当成可有可无的教学内容；[3] 误区三：忽略了物理实验是一种重要的探究方法和培养学生科学态度和价值观的有效手段。[3]由于考试压力等多方面的原因，很多老师认为“做实验不如讲实验，讲实验不如背实验”，加之多媒体技术的应用，许多老师过分迷恋、追求运用多媒体的虚拟实验，以至于学生很少看到真实的物理情景。
三、中学物理演示实验室建设构想
中学物理演示实验教学存在的上述误区原因复杂且由来已久，进行改革势在必行。建设物理演示实验室可以成为全面开发演示实验的教育功能的一条有效途径。
（一）功能定位
建设符合中学物理教学要求，具有多元教育特征的物理演示实验室，明晰其功能定位是十分重要的前提，而功能定位又是以理念为导向。笔者认为，建设开发演示实验室的理念是：学生必须充分参与，时空必须充分开发，教学必须体现个性化，手段必须现代化。演示实验室可以变单纯的课堂演示为教室、实验室相结合的大课堂实践；变学生被动式接受为主动探究。同时，还要充分考虑利用计算机和网络技术支持的全新的教学模式。以实验为载体，引
导学生“悟理思迁”。
1．激发学习激情
物理演示实验具有较为鲜明的趣味、新奇等特征，它们在呈现物理现象的同时也在为学生营造一种身临其境的学习环境，从而激发学生的学习激情。
2．拓展认知方式
在中学物理教学范围内，绝大多数内容都可以有相应的实验或演示加以验证、展示或模拟其物理过程，从而帮助学生建构其物理知识体系，为学生学习物理开启新的认知视窗。
3．感悟学科价值
物理演示实验不仅是建构学科知识体系的重要平台，也是承载知识体系背后所蕴含的学科思想与方法的重要载体。
4．激励创新思维
我们用整合的思想选择实验仪器，并将其迁移到知识的应用层面，在此过程中自然要注入创新思维的元素。比如，将电磁学中的“磁悬浮”、“磁驱动”、“磁阻尼”等实验进行组合，就可以在引导学生在把握现代科技中的一项重要成果──“磁悬浮技术”的同时去体验和感悟技术背后的创新元素。
（二）功能开发
物理演示实验室的建设的核心是实验资源的开发，运用整合思想开发中学物理演示实验，可以更大程度地发挥演示实验的教学功能。
1．主题的确定与专题的策划
以物理演示实验的功能定位为依据，结合中学物理的知识体系，充分利用物理演示实验的探究特征，首先确定各个主题，比如：将力学、热学、光学、电磁学、原子物理学确立为五个大主题。然后将各个主题细化，制定出小专题，再围绕各个小专题设计相应的组合实验
【组合实验是针对某些内容，安排或设计一组实验，这些实验的题目和目的相同，内容相互补充，逐渐深化，对于建立正确的物理概念和图像，普遍性地验证物理定律，培养学生科学的思维方法，将收到比单一实验好得多的效果。（引自：张培基.物理演示的组合实验和综合实验.物理实验，1996.1：12）】以及根据各个小专题之间的联系设计综合实验【综合实验同时包含几个物理内容，彼此交织，相互联系，生动直观，极富有情趣。启发学生揭示出实验中各物理现象之间的联系以及每一现象中物理规律是怎样起作用的，这对于加深物理概念和物理规律的理解和记忆，激发学生学习和实验兴趣，培养科学思维能力是颇有利的。（引自：张培基.物理演示的组合实验和综合实验.物理实验，1996.1：13）】。
2．仪器的选择与资源的整合明确仪器选择和资源整合的策略，是有效开发演示实验室教学功能不可小视的问题。为此，我们可以制定以下策略：单一性演示实验【单一性演示实验是为了配合一个物理现象、概念或定律的讲解而演示的一个实验。（引自：张培基.物理演示的组合实验和综合实验.物理实验，1996.1：12）】应具备“趣味性、探索性、应用性”等特征；组合性或综合性演示实验应具备“相溶性、互补性、拓展性”等特征。
比如：在电磁力专题部分，我们可以围绕安培力、洛伦兹力以及磁场对块状导体的作用力三个内容分别选择实验仪器以及相关资源。针对安培力，可以选择安培力演示仪、轨道式电磁炮、载流导线的相互作用、电子天平等实验；针对洛伦兹力，可以选择阴极射线管、洛伦兹力演示仪等实验；针对磁场对块状导体的作用力，可以选择与涡流、电磁阻尼、电磁驱动相关的跳环实验、电磁炉原理、阻尼摆、磁体在铝管内外运动、阻尼小车、磁悬浮、线圈式电磁炮等实验。在此基础上将其与DISLab【DISLab是英文Digital Information System Laboratoryd的缩写，意为“数字化信息系统实验室”。它是利用多媒体信息技术辅助实验教学的软硬件一体化的教学实验系统。主要包括数据采集器、多种教学专用传感器以及安装了
配套专用软件的计算机。】实验设备、虚拟实验室等其他课程资源相整合，就构成一个相对完整的“电磁力探索专题”。
3．展板的构思与讲义的设计
介绍实验主题的展板以及由各种导航语构成的主题提示板是与演示实验相配套的说明性材料，需要与主题紧密结合，并且语言生动活泼、材料典型新颖、图案精致优美，富有启发性、导引性，能够吸引并引导学生主动探究。比如：可以设计“看一看、做一做、想一想”等栏目。
讲义的设计重点应放在“导”上，意在使之在教学中扮演的角色为：既“有所为”，又“有所不为”。
（三）实验室建设研究
以上关于建设中学物理演示实验室建设的初步构想，从理念层面看还不成熟，从操作层面看还未实施，因此有许多问题需要长期深入地研究。
1．实验资源开发
实验资源是制约实验室建设的首要因素。我们不能只囿于成套的厂制实验设备，而要逐渐开发相关的“非常规实验”【“非常规物理实验”是选择利用环境中“非专门化”的物质手段，不按固定方式和形式，人为控制条件，有目的地实施的观察和探索物理规律的实验教学活动。具有两层含义：一是在资源利用上，“非常规”物理实验是直接利用环境中“本来用途不是用来开展实验”的物质资源，包括生活易得物品、材料、器具、人体自身、交通工具、娱乐设施、运动器材等同时包括利用研发自制的教学器具；二是在实验方式上，“非常规”物理实验常常为达到某种教学目的而采取灵活简便的方法与形式，使实验过程体现自创性、体验性、趣味性、简易性、与生活化。（引自：张伟，郭玉英.论“非常规”物理实验的教学地位.课程·教材·教法，2007.1：51）】来拓展实验资源。
研究将计算机虚拟现实技术引入中学物理演示实验，针对一些难以用真实实验呈现的教学内容采用模拟实验、仿真实验、虚拟实验等形式呈现，给学生直观生动的感受。[4]建立实验资源库，准确捕捉最新科技信息，搜集相关的图片、视频等资料，及时地加以扩充。
2．实验室内部设计
演示实验室的设计应独特新颖，在体现趣味性、探究性、应用性等特性的同时，达到其“激发学习激情、拓展认知方式、感悟学科价值、激励创新思维”的目的，是一个需要深入研究的课题。
3．实验辅助材料的开发
实验辅助材料包括实验主题展板、主题提示板、实验讲义等，需要参考大量的资料对其进行不断的更新、扩充。
4．实验室管理制度的制定
物理演示实验室必须保证其开放性才能发挥其教学功能。在开放时间、实验开展方式、仪器借还制度、赔偿制度等方面需要认真考虑、严密计划。
由于受到场地、设备等因素制约，物理演示实验室的建设规模总是有限的。因此，如何在有限的探索实验环境中，最大限度的发挥演示实验室的教学功能，如何开放、建设、利用课程资源，如何实现实验室的科学管理等，都是需要深入研究。
参考文献：[1]宓子宏．物理教育学．杭州：浙江教育出版社，1997（3）：105[2]唐一鸣．物理教学艺术论．南宁：广西教育出版社，2002（10）：97[3]王军晖．新课程下高中物理实验教学自主探究模式的构想与实施．物理实验，2007（1）：29[4]朱敏．虚拟实验与教学应用研究．华东师范大学硕士研究生毕业论文，2006（4）：13
