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摘要 为使演示实验在高中物理课堂教学中有利于学生形成知识，发展智力，形成技能，培养观点，对一些物理演示实验从5个方面进行重构：1）改变一些理论教学为边讲边演示实验的教学方法，提高学生的感知认识能力；2）改变部分教师演示实验为学生分组实验，提高学生动脑动手的实验能力；3）改变部分验证性演示实验为探索性演示实验，提高学生的创新思维能力；4）改变部分难以演示的实验为信息模拟演示实验，提高学生的科学想象能力；5）改课内的部分演示实验为课外设计性的小实验，提高学生的综合素质。
关键词 高中物理；演示实验；科学素养
问题的提出：高中物理实验是物理课程的一个重要组成部分，它既是物理教学的重要基础，又是物理教学的重要内容、方法和手段。高中物理实验在培养学生科学素养方面具有独特的地位和全方位的功能。但在实际的物理实验教学课堂上，经常可以看到仅仅满足于“模仿、笔做、观看”而忽视“反思、体验、生成”的现象。
【现象一】程式化实验：虽然学生动手，但以单纯的机械操作为主。学生根据教师讲解的实验目的、器材、步骤，像做广播操那样，按照规定的程式进行操作，去获取教师（或书本）所要求得到的实验数据（或实验结果），而不需要去考虑实验为什么要这样做，怎样去做，更不考虑实验中可能会存在什么问题，以及需要如何去解决。
【现象二】试题实验：就是学生用笔“做实验”。由教师编制的大量实验试题不仅增加了学生的学业负担，而且挫伤了学生动手实践的积极性。
【现象三】媒体实验：就是学生通过媒体“看实验”。过去的实验“看黑板”，如今的实验“看录像”“看投影”。令人难以理解的是，一些原本可以让学生动手做的实验却用多媒体来展示，被称为“现代技术的运用”。
这些现象从一定程度上反映了高中物理实验教学存在的问题，那就是“重知识、轻方法，重讲授、轻操作，重结论、轻过程，重机械训练、轻实践体验”的问题。长此以往，学生实验学习的积极性必然会受到压抑，实验教学也将流于形式。由此想到，能否通过教师更新教学观念，转变陈旧的教学方式，促进学生物理实验学习方式发生改变，使实验教学走出困境。本文以演示实验为例来谈高中实验重构的思路和方法。
演示实验是教师在教学过程中通过教师演示，学生观察现象的方式或提出、或分析、或解决问题的一种手段。可以说课堂教学的很多环节都能利用演示实验分析和解决，但不论哪个环节，演示实验都必须遵从科学性强、操作简单、可见度高、目的性明确、现象直观形象和演示时间适度、成功率高的原则。为使在课堂教学中演示实验有利于学生形成知识、发展智力、形成技能、培养观点，有必要对演示实验进行重构。
1 改变一些理论教学为边讲边演示实验的教学方法，提高学生的感知认识能力
物理课的教学中，很多抽象的物理概念和复杂的物理规律是通过演示实验来观察、判断和推理得出来的，使学生直观地获得感性认识。因此，要重视演示实验在物理课教学中的地位和作用，将一些理论教学变为直观的演示实验教学，努力开发一些直观性的演示实验。例如：用激光演示光的干涉和衍射，用发光二极管演示电磁感应中机械能与电能的相互转化等。
在规定的演示实验中，适当增加相关的演示项目，使教学内容更加丰富，学生的眼界更加开阔。例如，做“分子间作用力”的演示，在两只乒乓球间夹上一段弹簧，球的外侧套上橡皮筋，平衡时引力等于斥力；增大两球间距离时，引力大于斥力；缩小两球间的距离时，引力小于斥力。再如，研究轻杆作用力方向的问题时，直接告诉学生“杆受到的力沿着杆的方向”，学生接受起来很难，而且画受力分析时也总是画错。为了突破这个难点，教师可以让学生准备一根细绳，一端套在一个手指上，另一端系一个重物，再用圆珠笔一端顶在细绳的某一点上，另一端支在手心上，这样很容易让学生观察到圆珠笔对手心的挤压方向。又如，为了讲解重力按效果分解的两个分力的方向问题，可以将该实验的说明重点放在绳和杆的受力方向上。当在绳的另一端挂上重物后，手指会感到被绳拉的作用，而手心会感到被圆珠笔挤压着，说明轻绳被拉长，手心被压扁。由此，学生就明白了重力的作用效果分别是对绳的拉力和对杆的压力。
这样，不仅培养学生对物理的学习兴趣，更拓宽学生的视野和丰富他们的想象，而且有效地提高学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力，提高课堂教学的质量。
2 改变部分教师演示实验为学生分组实验，提高学生动脑动手的实验能力
高中物理课程标准对学习物理概念和物理规律的说明，从方法上作了重大调整，即变教师的传授、灌输为学生动手实验，通过观察、分析和归纳，达到对概念的理解和规律的掌握。但是过去的演示实验是由教师动手做，学生处于被动接受的地位，一方面使学生的实验操作技能没有得到充分锻炼，另一方面容易使学生产生依赖教师的不良习惯。因此，将部分演示实验改为学生分组实验，有利于提高学生动脑动手的能力。
例如，在讲到“相互作用与运动规律”时，按照新课程标准要求，“通过学生做演示实验来认识滑动摩擦、静摩擦的规律；通过学生做演示实验来了解物体的弹性，知道胡克定律；通过学生做演示实验来理解力的合成与分解，知道共点力的平衡条件；通过学生做演示实验来探究加速度与物体质量、物体受力的关系，从而理解牛顿运动定律”；等等。对上述知识的讲授过程，笔者将教师的演示实验改为学生的分组实验，让学生人人参与，人人动手，并积极引导学生观察、猜想、分析、归纳和总结，让学生充分了解物理知识的内在联系和运动规律。
又如，在“楞次定律”一节的教学中，每两位学生发一套演示实验器材，在实验中让学生首先观察电流方向与灵敏电流表指针偏转方向的关系，再观察原线圈的电流方向与磁铁运动方向的关系，把直观的器材作为培养学生知觉、观察力的材料，引导学生细致、准确地进行观察，然后引导学生讨论、研究、对比、总结出感生电流所引起的磁场方向与磁铁运动方向的关系，最后引导学生用科学的语言描述、解释观察到的现象和结果，归纳出“楞次定律”。这样不仅增加学生动脑、动手实验的机会，而且加强对物理概念和物理规律的理解和掌握，也加大对学生的观察、分析和解决问题能力的培养。
3 改变部分验证性演示实验为探索性演示实验，提高学生的创新思维能力
中学物理课堂演示实验可分为验证性实验和探索性实验，而大部分是验证性实验。验证性实验是对知识的正确与否加以验证，对学生巩固和理解物理基本规律和基本原理的认识有很大的帮助。但学生在学习物理的科学方法和科学态度方面得不到很好的锻炼，也不利于培养主动探索物理规律的能力。而探索性实验对培养学生的探究能力、创新能力、自学能力、观察实验能力和解决问题的能力起着很大的作用。因此，在物理课教学中把一些验证性实验改为探索性实验有利于提高学生的创新思维能力。
例如，在学生做完“研究弹力和弹簧伸长的关系”的实验后，进一步引导学生改变一下实验装置，再让学生“探究弹簧振子的周期与小球质量的关系”。
4 改变难以演示的实验为信息模拟演示实验，提高学生的科学想象能力
在物理课教学中，利用常用仪器和教具进行演示是一种最基本的教学手段，但局限性比较大。有的实验器材性能差，演示实验出现的物理现象误差很大，甚至失掉真实性，不符合事实规律；有的结构复杂、操作繁琐的演示实验，消耗精力大，花费时间多，很容易分散学生的注意力，影响课堂教学效果；有的演示实验受到时间、空间或其他条件的约束，无法进行演示；等等。而利用现代的多媒体教学，通过多媒体运用系统的科学方法来组织各种信息，形成合理的教学结构，优化教学过程和教学方法，可以展示课堂实验无法演示的宏观的或微观的、极快的或极慢的物理过程，从而突破时间或空间的束缚，进行逼真地模拟演示，将物理过程生动形象地展现在学生眼前，而且这种演示操作简单，可见度高，直观形象，使学生认识清楚，理解透彻。
因此，在较难、较复杂的演示实验教学中，采用多媒体信息模拟演示，会收到良好的教学效果。例如，用多媒体的动画功能，模拟演示布朗运动情况，演示α粒子散射实验情况，演示LC电磁振荡电路的振荡过程和水波的干涉及衍射情况，等等。这样不但能将高难度的实验直观、形象、逼真地展示在学生面前，而且激发学生学习的兴趣，使学生在学习过程中保持精力高度集中，思维高度活跃，求知欲高度旺盛的状态，对提高物理课的教学质量有着广阔的前景和很大的潜力。
5 改变课内的部分演示实验为课外设计性的小实验，提高学生的综合素质能力
从近年来的高考来看，物理实验题的显著特点体现在3个方面：1）从简单的背诵实验转向分析、理解实验；2）从既定的课本实验转向变化的创新实验；3）从题型的单一转向题型组合的设计性实验。这样对学生的创新思维能力和综合分析问题、解决问题能力的要求较高。因此，在实验教学中把课本上的一些演示实验改为自行设计的小实验，让课外物理实验兴趣小组进行设计实验，有利于学生适应3个“转向”，提高学生的综合实验能力。
例如，让学生自行设计不同物体与小木板之间的动摩擦因数的实验时，不同的兴趣小组设计出不同的测定动摩擦因素的方案：有水平平面上滑动，也有斜面上滑动；有用橡皮筋伸长量比值法，也有弹簧秤读数法；有匀速平衡法，也有匀加速方法求解。又如：在自由落体运动的教学中，课堂上演示物体作自由落体运动的情况，并由学生分析总结出其运动规律和特征。课后让学生设计小实验来验证自由落体运动是作匀加速直线运动的情况：有的设计出用打点的方法来测量，有的用光电计时方法来测量，有的用闪光照相方法来测量。还有在学生做了用伏安法测电阻的实验之后，要求学生改变实验器材，即不用安培表，利用已知内阻的两只伏特表来测；或者不用伏特表，利用已知内阻的两只安培表来测，让学生重新设计测量电路和测量方法。这样，学生在动脑、动手的实践中，不但拓宽知识面，加深知识的理解，而且培养学生的创造性思维能力，促进学生综合素质能力的发展。
总之，高中物理实验教学是培养学生基本的实验方法和实验技能的过程，也是学生物理思维的训练过程。因此，教师应精心设计实验教学方式，以不同的实验活动满足学生的不同需求，实现各种实验教学目标，使物理实验更适合学生的学习，促使学生积极地参与和体验。而教师对演示实验的重构，是改进实验教学的有效途径。
演示实验重构应立足于：1）从学生的生活经验出发，激发学生的学习兴趣；2）让学生通过自己的实践感知、体验物理客观世界；3）引发学生产生问题，鼓励学生想像和猜测；4）重视过程的自我评价；5）有足够的信息量；6）有合作与交流的时间与空间；7）有信息化、生活化的学习环境；8）注意技能规范与思维创新的融合；9）渗透物理科学方法、科学态度、科学精神。
（作者单位：甘肃省定西市安定区中华路中学）
关键词 高中物理；演示实验；科学素养
问题的提出：高中物理实验是物理课程的一个重要组成部分，它既是物理教学的重要基础，又是物理教学的重要内容、方法和手段。高中物理实验在培养学生科学素养方面具有独特的地位和全方位的功能。但在实际的物理实验教学课堂上，经常可以看到仅仅满足于“模仿、笔做、观看”而忽视“反思、体验、生成”的现象。
【现象一】程式化实验：虽然学生动手，但以单纯的机械操作为主。学生根据教师讲解的实验目的、器材、步骤，像做广播操那样，按照规定的程式进行操作，去获取教师（或书本）所要求得到的实验数据（或实验结果），而不需要去考虑实验为什么要这样做，怎样去做，更不考虑实验中可能会存在什么问题，以及需要如何去解决。
【现象二】试题实验：就是学生用笔“做实验”。由教师编制的大量实验试题不仅增加了学生的学业负担，而且挫伤了学生动手实践的积极性。
【现象三】媒体实验：就是学生通过媒体“看实验”。过去的实验“看黑板”，如今的实验“看录像”“看投影”。令人难以理解的是，一些原本可以让学生动手做的实验却用多媒体来展示，被称为“现代技术的运用”。
这些现象从一定程度上反映了高中物理实验教学存在的问题，那就是“重知识、轻方法，重讲授、轻操作，重结论、轻过程，重机械训练、轻实践体验”的问题。长此以往，学生实验学习的积极性必然会受到压抑，实验教学也将流于形式。由此想到，能否通过教师更新教学观念，转变陈旧的教学方式，促进学生物理实验学习方式发生改变，使实验教学走出困境。本文以演示实验为例来谈高中实验重构的思路和方法。
演示实验是教师在教学过程中通过教师演示，学生观察现象的方式或提出、或分析、或解决问题的一种手段。可以说课堂教学的很多环节都能利用演示实验分析和解决，但不论哪个环节，演示实验都必须遵从科学性强、操作简单、可见度高、目的性明确、现象直观形象和演示时间适度、成功率高的原则。为使在课堂教学中演示实验有利于学生形成知识、发展智力、形成技能、培养观点，有必要对演示实验进行重构。
1 改变一些理论教学为边讲边演示实验的教学方法，提高学生的感知认识能力
物理课的教学中，很多抽象的物理概念和复杂的物理规律是通过演示实验来观察、判断和推理得出来的，使学生直观地获得感性认识。因此，要重视演示实验在物理课教学中的地位和作用，将一些理论教学变为直观的演示实验教学，努力开发一些直观性的演示实验。例如：用激光演示光的干涉和衍射，用发光二极管演示电磁感应中机械能与电能的相互转化等。
在规定的演示实验中，适当增加相关的演示项目，使教学内容更加丰富，学生的眼界更加开阔。例如，做“分子间作用力”的演示，在两只乒乓球间夹上一段弹簧，球的外侧套上橡皮筋，平衡时引力等于斥力；增大两球间距离时，引力大于斥力；缩小两球间的距离时，引力小于斥力。再如，研究轻杆作用力方向的问题时，直接告诉学生“杆受到的力沿着杆的方向”，学生接受起来很难，而且画受力分析时也总是画错。为了突破这个难点，教师可以让学生准备一根细绳，一端套在一个手指上，另一端系一个重物，再用圆珠笔一端顶在细绳的某一点上，另一端支在手心上，这样很容易让学生观察到圆珠笔对手心的挤压方向。又如，为了讲解重力按效果分解的两个分力的方向问题，可以将该实验的说明重点放在绳和杆的受力方向上。当在绳的另一端挂上重物后，手指会感到被绳拉的作用，而手心会感到被圆珠笔挤压着，说明轻绳被拉长，手心被压扁。由此，学生就明白了重力的作用效果分别是对绳的拉力和对杆的压力。
这样，不仅培养学生对物理的学习兴趣，更拓宽学生的视野和丰富他们的想象，而且有效地提高学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力，提高课堂教学的质量。
2 改变部分教师演示实验为学生分组实验，提高学生动脑动手的实验能力
高中物理课程标准对学习物理概念和物理规律的说明，从方法上作了重大调整，即变教师的传授、灌输为学生动手实验，通过观察、分析和归纳，达到对概念的理解和规律的掌握。但是过去的演示实验是由教师动手做，学生处于被动接受的地位，一方面使学生的实验操作技能没有得到充分锻炼，另一方面容易使学生产生依赖教师的不良习惯。因此，将部分演示实验改为学生分组实验，有利于提高学生动脑动手的能力。
例如，在讲到“相互作用与运动规律”时，按照新课程标准要求，“通过学生做演示实验来认识滑动摩擦、静摩擦的规律；通过学生做演示实验来了解物体的弹性，知道胡克定律；通过学生做演示实验来理解力的合成与分解，知道共点力的平衡条件；通过学生做演示实验来探究加速度与物体质量、物体受力的关系，从而理解牛顿运动定律”；等等。对上述知识的讲授过程，笔者将教师的演示实验改为学生的分组实验，让学生人人参与，人人动手，并积极引导学生观察、猜想、分析、归纳和总结，让学生充分了解物理知识的内在联系和运动规律。
又如，在“楞次定律”一节的教学中，每两位学生发一套演示实验器材，在实验中让学生首先观察电流方向与灵敏电流表指针偏转方向的关系，再观察原线圈的电流方向与磁铁运动方向的关系，把直观的器材作为培养学生知觉、观察力的材料，引导学生细致、准确地进行观察，然后引导学生讨论、研究、对比、总结出感生电流所引起的磁场方向与磁铁运动方向的关系，最后引导学生用科学的语言描述、解释观察到的现象和结果，归纳出“楞次定律”。这样不仅增加学生动脑、动手实验的机会，而且加强对物理概念和物理规律的理解和掌握，也加大对学生的观察、分析和解决问题能力的培养。
3 改变部分验证性演示实验为探索性演示实验，提高学生的创新思维能力
中学物理课堂演示实验可分为验证性实验和探索性实验，而大部分是验证性实验。验证性实验是对知识的正确与否加以验证，对学生巩固和理解物理基本规律和基本原理的认识有很大的帮助。但学生在学习物理的科学方法和科学态度方面得不到很好的锻炼，也不利于培养主动探索物理规律的能力。而探索性实验对培养学生的探究能力、创新能力、自学能力、观察实验能力和解决问题的能力起着很大的作用。因此，在物理课教学中把一些验证性实验改为探索性实验有利于提高学生的创新思维能力。
例如，在学生做完“研究弹力和弹簧伸长的关系”的实验后，进一步引导学生改变一下实验装置，再让学生“探究弹簧振子的周期与小球质量的关系”。
4 改变难以演示的实验为信息模拟演示实验，提高学生的科学想象能力
在物理课教学中，利用常用仪器和教具进行演示是一种最基本的教学手段，但局限性比较大。有的实验器材性能差，演示实验出现的物理现象误差很大，甚至失掉真实性，不符合事实规律；有的结构复杂、操作繁琐的演示实验，消耗精力大，花费时间多，很容易分散学生的注意力，影响课堂教学效果；有的演示实验受到时间、空间或其他条件的约束，无法进行演示；等等。而利用现代的多媒体教学，通过多媒体运用系统的科学方法来组织各种信息，形成合理的教学结构，优化教学过程和教学方法，可以展示课堂实验无法演示的宏观的或微观的、极快的或极慢的物理过程，从而突破时间或空间的束缚，进行逼真地模拟演示，将物理过程生动形象地展现在学生眼前，而且这种演示操作简单，可见度高，直观形象，使学生认识清楚，理解透彻。
因此，在较难、较复杂的演示实验教学中，采用多媒体信息模拟演示，会收到良好的教学效果。例如，用多媒体的动画功能，模拟演示布朗运动情况，演示α粒子散射实验情况，演示LC电磁振荡电路的振荡过程和水波的干涉及衍射情况，等等。这样不但能将高难度的实验直观、形象、逼真地展示在学生面前，而且激发学生学习的兴趣，使学生在学习过程中保持精力高度集中，思维高度活跃，求知欲高度旺盛的状态，对提高物理课的教学质量有着广阔的前景和很大的潜力。
5 改变课内的部分演示实验为课外设计性的小实验，提高学生的综合素质能力
从近年来的高考来看，物理实验题的显著特点体现在3个方面：1）从简单的背诵实验转向分析、理解实验；2）从既定的课本实验转向变化的创新实验；3）从题型的单一转向题型组合的设计性实验。这样对学生的创新思维能力和综合分析问题、解决问题能力的要求较高。因此，在实验教学中把课本上的一些演示实验改为自行设计的小实验，让课外物理实验兴趣小组进行设计实验，有利于学生适应3个“转向”，提高学生的综合实验能力。
例如，让学生自行设计不同物体与小木板之间的动摩擦因数的实验时，不同的兴趣小组设计出不同的测定动摩擦因素的方案：有水平平面上滑动，也有斜面上滑动；有用橡皮筋伸长量比值法，也有弹簧秤读数法；有匀速平衡法，也有匀加速方法求解。又如：在自由落体运动的教学中，课堂上演示物体作自由落体运动的情况，并由学生分析总结出其运动规律和特征。课后让学生设计小实验来验证自由落体运动是作匀加速直线运动的情况：有的设计出用打点的方法来测量，有的用光电计时方法来测量，有的用闪光照相方法来测量。还有在学生做了用伏安法测电阻的实验之后，要求学生改变实验器材，即不用安培表，利用已知内阻的两只伏特表来测；或者不用伏特表，利用已知内阻的两只安培表来测，让学生重新设计测量电路和测量方法。这样，学生在动脑、动手的实践中，不但拓宽知识面，加深知识的理解，而且培养学生的创造性思维能力，促进学生综合素质能力的发展。
总之，高中物理实验教学是培养学生基本的实验方法和实验技能的过程，也是学生物理思维的训练过程。因此，教师应精心设计实验教学方式，以不同的实验活动满足学生的不同需求，实现各种实验教学目标，使物理实验更适合学生的学习，促使学生积极地参与和体验。而教师对演示实验的重构，是改进实验教学的有效途径。
演示实验重构应立足于：1）从学生的生活经验出发，激发学生的学习兴趣；2）让学生通过自己的实践感知、体验物理客观世界；3）引发学生产生问题，鼓励学生想像和猜测；4）重视过程的自我评价；5）有足够的信息量；6）有合作与交流的时间与空间；7）有信息化、生活化的学习环境；8）注意技能规范与思维创新的融合；9）渗透物理科学方法、科学态度、科学精神。
（作者单位：甘肃省定西市安定区中华路中学）