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加强物理课堂演示实验的教学实践

来源:用户上传      作者: 赵杰

  【摘 要】总结了大学物理教学中加强演示实验的实践体会,演示实验能弥补理论教学的不足,是提高教学质量的有效方法。
  【关键词】物理教学;随堂演示实验;教学实践
  大学物理是我校工科类学生必修的一门基础课,理论教学模式仍然是讲授为主,即教师描绘物理现象,理论分析,演绎推导,得出结论。对于比较抽象的概念和规律的解释,教师感到困难费劲,学生听起来也是糊涂不解,课堂气氛沉闷,二者课堂上都觉得疲劳,难以达到良好的教学效果。物理知识理论是建立在实验基础上的,物理的理论教学活动中加入演示实验环节,更利于学生的学习,有助于教学质量的提高。然而对随堂演示实验的看法,很多教师认为是中学物理教学中应有的,而大学物理教学应注重理论推导、形象逻辑思维培养,况且课时少,没必要也没时间做随堂演示实验。
  通过网络我们有机会观赏到一些国外名校公开课,例如麻省理工的物理课,发现几乎每节课教师都要做几个演示实验,演示内容之丰富,给人留下深刻的印象。正值本校的大学物理教学改革之际,我们做了许多改变,其中包括在课堂上加入演示实验的实践,取得了明显的教学效果。随堂演示实验可以化抽象为具体、化深奥为简单,使模糊的东西变得清晰、枯燥的内容变得生动,刺激学生的感官,吸引注意力,提高了物理理论教学效率。以下是关于演示实验实践的简单总结。
  一、形象生动的演示实验,使模糊的东西变得清晰
  演示实验说明不确定度的重要性。学生对“不确定度”概念是模糊、不习惯的,认为是可有可无的,随堂用实物来演示炮弹的真实运动情形,可改变学生一些观念,加深对概念的理解。问题:与水平夹角α=45,以初速度v=7m/s射出炮弹,炮弹会落在何处?学生根据抛体运动规律的射程公式,很快得出x=5m,所以给出炮弹落在5m处的答案。
  然后开始做演示实验,结果是:第一次落在4.9米处,第二次落在5.2米处,实际发射的炮弹并没有正好落在5m地方。难道是物理理论错了?显然不是的。正确的解释是因为初速度和发射角度有2%的偏差,导致射程有4%的误差,即与5m处有±0.2m的偏差,所以正确的理论预计应x=(5.0±0.2)m。显然,在从理论公式出发对结果做预测时,不考虑不确定成分是不行的。演示实验很简单但非常深刻,学生明白了不确定度部分是非常重要的,缺少不确定度的实验结果是没有意义的。
  二、形象生动的演示实验使深奥的概念变为简单
  法拉第电磁感应定律是从一匝线圈的磁通量的变化率来引入的,对一匝线圈的磁通量的变化的理解比较容易,但如果N匝线圈产生的电动势是一匝线圈产生的电动势的N倍,用磁通量的概念解释真的难以理解,可以通过课堂演示来证明。将柔软闭合回路(线圈)绕在螺线管外面,形成一圈,接通或断开螺线管电流瞬间,观察电流计指针偏转幅度。然后将柔软导线环绕螺线管三圈,将会看到电流计指针偏转幅度增大到3倍,说明N匝线圈产生的电动势是单匝线圈产生电动势的N倍。
  也可用演示实验来验证理论推导结果。由静电场高斯定理可推导出均匀带电球壳内部的电场强度E=0,结果不可思议,对这样的结果学生不易想象,记住更不容易。期末考试总有同样的填空题,以前给出正确答案的学生不到一半。此后,随堂做了这个演示实验后(带电小球伸进球壳的空腔内),学生亲眼见到带电体没有受到静电力作用,证明球壳内没有电场,对此记忆很深刻,期末考试还是同一个填空题,答对率占75%,由此可见演示实验的重要作用。
  三、随堂演示实验可以化抽象为具体
  质点简谐振动与匀速圆周运动的关系比较抽象。但是利用演示实验能亲眼看到匀速圆周运动的质点在直径上的投影运动就是简谐运动。利用轻质弹簧振子,电机带动一小球旋转,转动角速度大小等于振子的固有角频率大小,会看到匀速运动小球在振子振动方向的投影运动与弹簧振子的振动几乎是一致的。简谐运动中的相位概念不直观,较难理解,而角位置直观易懂,演示将二者联系起来,有助于学生对相位概念的正确认识和理解。同时明白了物理中为什么角频率和角速度两个完全不同的概念要用同一个符号来表示的道理。
  杨氏双缝的随堂演示,使学生对双缝间距和观察屏间的距离有感性认识,对干涉条纹的样式,条纹位置与出现的区域,条纹间距的影响,光程变化与条纹变化的关系等通过演示一目了然。
  另外,我们还采用多媒体教学手段,以及实验录像播放等手段,为学生创造了多种教学手段并存的氛围来吸引学生的注意力,激发学生学习的兴趣,提高课堂效率。
  教学实践表明,物理难学是因为概念抽象,难以想象造成的。演示实验可以弥补理论教学上的不足,及时地将教师在课堂上所讲授的内容,通过演示实验直观、形象地呈现出来,能收到事半功倍的教学效果。在物理教学中增加随堂演示实验,使学生尽可能地直接观察、经历体验物理过程,对于促进学生理解物理概念、掌握物理规律有着十分重要的作用。同时能激发学生学习物理的兴趣,培养学生观察能力、分析问题与解决问题能力。
  【参考文献】
  [1]赵杰.提高物理教学效率的犯法与实践[J].广西教育. 2011(1c):84-85
  [2]兰明乾.演示实验在大学物理教学中的应用[J].实验科学与技术,2008.6(4):102-104
  [3]辛智学.如何在物理教学中做好演示实验[J].通化师范学院学报,2004.125(8):80-81
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