張友華

1 物理實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)探源

物理學(xué)是建立在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中發(fā)展起來的自然科學(xué)，是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，從伽利略創(chuàng)立實(shí)驗(yàn)方法研究物理現(xiàn)象以來，物理學(xué)得到了飛速的發(fā)展。所謂伽利略創(chuàng)立的實(shí)驗(yàn)方法也就是數(shù)學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上把數(shù)學(xué)、天文學(xué)和物理學(xué)三門學(xué)科融會(huì)貫通，改變了人類對物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和宇宙的認(rèn)識，以其系統(tǒng)的觀察與實(shí)驗(yàn)方法徹底推翻了亞里士多德純思辨的傳統(tǒng)自然觀，開創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)并有嚴(yán)謹(jǐn)邏輯體系的近代科學(xué)，為牛頓的理論體系的確立奠定了基礎(chǔ)。伽利略創(chuàng)立的實(shí)驗(yàn)方法說白了就是我們現(xiàn)在要研究的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，就是人們根據(jù)研究的目的，利用科學(xué)儀器設(shè)備人為地控制、模擬、創(chuàng)造或純化某種自然現(xiàn)象（過程），排除干擾、突出主要因素，在有利的條件下去研究自然規(guī)律的一種科學(xué)活動(dòng)。新的物理課程標(biāo)準(zhǔn)提出科學(xué)探究，不僅強(qiáng)調(diào)觀察和實(shí)驗(yàn)的重要，而且同時(shí)強(qiáng)調(diào)理性與經(jīng)驗(yàn)的同等重要，就是要在經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過理性的數(shù)學(xué)建構(gòu)來達(dá)到對客觀自然的認(rèn)識。

就中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說，中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生認(rèn)識物理概念、規(guī)律的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)對培養(yǎng)學(xué)生良好的素質(zhì)、科學(xué)作風(fēng)和各種能力有重要作用。

隨著教學(xué)改革的深化和新課程標(biāo)準(zhǔn)提出科學(xué)探究這一概念，物理實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)特別是中學(xué)物理教學(xué)中的作用和地位顯得更加突出。然而教與學(xué)雙方要真正做好物理實(shí)驗(yàn)、使之對提高教學(xué)質(zhì)量發(fā)揮出獨(dú)特的作用，卻不是一個(gè)簡單的問題。因?yàn)樗枰募扔形锢韺W(xué)理論和實(shí)驗(yàn)知識，又有教育學(xué)、心理學(xué)和教學(xué)法的知識，還要有充分的動(dòng)手實(shí)踐的能力。因此，能否在教學(xué)中有效地、恰到好處地運(yùn)用和做好物理實(shí)驗(yàn)，實(shí)際上可以反映一個(gè)中學(xué)物理教師教學(xué)能力的綜合水平。理論的東西人人會(huì)講，實(shí)驗(yàn)卻不一定人人會(huì)做。

筆者多年來致力于中學(xué)物理教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，針對新的課程標(biāo)準(zhǔn)對物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，自制了一批實(shí)驗(yàn)教具。這里將一些不太容易做或難以做成功的實(shí)驗(yàn)歸于疑難實(shí)驗(yàn)一類，進(jìn)行一些分析和研究，并結(jié)合本人為解決這些疑難實(shí)驗(yàn)所制作的一些教具談一點(diǎn)看法。

2 什么是疑難實(shí)驗(yàn)

什么是疑難實(shí)驗(yàn)？目前還沒有一個(gè)權(quán)威的說法。究竟是做不了的實(shí)驗(yàn)是疑難實(shí)驗(yàn)、做不好的實(shí)驗(yàn)是疑難實(shí)驗(yàn)，還是沒有條件做的實(shí)驗(yàn)是疑難實(shí)驗(yàn)?zāi)?？就中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)來說，筆者認(rèn)為那些原理上看似簡單，卻難做成功的實(shí)驗(yàn)或者大部分教師都不愿意做的實(shí)驗(yàn)就是疑難實(shí)驗(yàn)。中學(xué)物理教師都有這樣的體會(huì)：新的物理課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，強(qiáng)調(diào)了科學(xué)探究，總體上來看，課本知識的難度有所降低，但實(shí)驗(yàn)數(shù)卻有所增加，這無疑是一種進(jìn)步。但通過這么多年的教學(xué)實(shí)踐，我們也發(fā)現(xiàn)，新課標(biāo)后的中學(xué)物理課本中有不少實(shí)驗(yàn)，看似簡單，真正操作起來，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)并非想象中的那么容易。

例如，初中八年級上冊引言“奇妙的物理現(xiàn)象”有這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，按課本所述：給你玻璃板、課本、搪瓷盤、塑料板等物品，試一試，分別隔著上述物品如圖1所示，條形磁體對鐵質(zhì)回形針的吸引會(huì)變化嗎？

“奇妙的物理現(xiàn)象”是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的啟蒙課。向?qū)W生們打開物理世界的大門，展示五彩繽紛、充滿神奇的物理世界。通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生們初步了解有趣的物理現(xiàn)象、學(xué)會(huì)觀察生活和提出科學(xué)問題等，以便使學(xué)生們對物理世界有一種新奇感、求知欲，產(chǎn)生學(xué)習(xí)物理的濃厚興趣。引言體現(xiàn)了義務(wù)教育階段物理教育的培養(yǎng)目標(biāo)：提高全體學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。從引言可見，本教材的主要目的不僅要從知識與技能方面培養(yǎng)學(xué)生，而且還將注重從過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀等多方面培養(yǎng)學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生終身的探索興趣，良好的思維習(xí)慣，有根據(jù)的懷疑精神和一定的創(chuàng)新意識。

根據(jù)初中物理教學(xué)大綱的要求和本節(jié)教材的特點(diǎn)，以及學(xué)生的實(shí)際情況，我們的目的要達(dá)到以下幾點(diǎn)：通過觀察、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，初步感受物理現(xiàn)象的奇妙，激發(fā)對科學(xué)的好奇心和求知欲；經(jīng)歷觀察物理現(xiàn)象的過程，初步體驗(yàn)觀察的方法，能根據(jù)觀察到的物理現(xiàn)象提出簡單的科學(xué)問題；讓學(xué)生了解物理課本各項(xiàng)教學(xué)設(shè)計(jì)的意圖。

但在實(shí)際教學(xué)過程中，據(jù)筆者調(diào)查，有相當(dāng)一部分教師根本就不做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，即便做了，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程也不是很完美。為什么一個(gè)看似非常簡單的實(shí)驗(yàn)卻不好做呢？其實(shí)原因很簡單，就是這個(gè)實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)上有問題，不便于教師靈活從容地操作，加之我們不去深入地進(jìn)行分析和研究，使得這個(gè)實(shí)驗(yàn)成為了一個(gè)疑難實(shí)驗(yàn)。

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題很多，但對實(shí)驗(yàn)或者說對疑難實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，進(jìn)而對實(shí)驗(yàn)做改進(jìn)，是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的首要問題，進(jìn)行更深入的研究就很有必要。

3 一個(gè)典型疑難實(shí)驗(yàn)釋疑

隔物吸釘實(shí)驗(yàn) 如前所述，隔物吸釘實(shí)驗(yàn)是初中八年級上冊引言“奇妙的物理現(xiàn)象”中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，作為學(xué)生學(xué)習(xí)物理的起始課，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的重要性不言而喻。這個(gè)實(shí)驗(yàn)之所以成為一個(gè)疑難實(shí)驗(yàn)，是因?yàn)檎n本中以圖示的方式給出的實(shí)驗(yàn)方法存在問題，加之課本對這個(gè)實(shí)驗(yàn)又沒有更多的具體說明，有些教師依樣學(xué)樣地去做，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩只手好像無法靈活地對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作，或者磁體對鐵質(zhì)物質(zhì)發(fā)生吸引，這使得你的實(shí)驗(yàn)過程難以流暢地完成，關(guān)鍵顯然是我們沒有一個(gè)能完美完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)的裝置。針對存在的問題，筆者制作了一個(gè)如圖2所示的隔物吸釘實(shí)驗(yàn)裝置。用這個(gè)裝置，只需將紙板塑料板鐵板等物品依次放入到雙層玻璃間隙中即可。它的特點(diǎn)就是使整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程方便、簡潔、完美。

4 如何提高解決疑難實(shí)驗(yàn)問題的能力

從事任何學(xué)習(xí)與研究，不存在投機(jī)取巧的捷徑可走，疑難實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)與研究也不例外。要求我們在學(xué)習(xí)和研究的過程中，不僅要針對教學(xué)的需要，一個(gè)一個(gè)地解決問題、積累知識和經(jīng)驗(yàn)，而且要善于透過具體的疑難實(shí)驗(yàn)的研究，發(fā)現(xiàn)共同的、規(guī)律性的東西。具體來說，研究疑難實(shí)驗(yàn)，了解和掌握盡可能多的有關(guān)前人研究的資料信息是很有必要的，但一定要特別注重從眾多的表面差別甚大的實(shí)驗(yàn)裝置中發(fā)掘和把握其中蘊(yùn)含的實(shí)驗(yàn)方法，深入不到實(shí)驗(yàn)方法的層次就駕馭不了疑難實(shí)驗(yàn)。許多便捷的實(shí)驗(yàn)方法不僅提供給我們化解疑難實(shí)驗(yàn)所需的知識和技術(shù)要領(lǐng)，而且更重要的是可以給予我們智慧的啟迪和激勵(lì)。必須以科學(xué)的態(tài)度對待疑難實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)與研究。

學(xué)校教育技術(shù)裝備與自制教具兩者相輔相成，相得益彰。為了更加有效地、科學(xué)地開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在提升教師對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視度與能力的同時(shí)，也需要研制出更多更好的自制教具，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展。endprint