張敏+王振+陸樹偉

（新疆大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046）

摘要：少數(shù)民族預(yù)科教育是提高少數(shù)民族高等教育質(zhì)量的重要措施，但由于漢語水平參差不齊，預(yù)科物理教學(xué)效果有限。筆者在理論教學(xué)基礎(chǔ)上探索性開展了低成本的演示實驗，利用演示實驗可以加強(qiáng)對物理概念的理解、驗證物理問題、發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律等。實踐表明，在少數(shù)民族學(xué)生的物理教學(xué)過程中開展簡單易行的演示實驗，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，促使學(xué)生有效掌握物理基礎(chǔ)知識，并有助于培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維和學(xué)習(xí)能力，為提升新疆大學(xué)少數(shù)民族預(yù)科教育質(zhì)量和人才培養(yǎng)水平提供了保障。

關(guān)鍵詞：少數(shù)民族學(xué)生；物理教學(xué)；演示實驗

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）24-0279-02

一、引言

少數(shù)民族預(yù)科教育是在中國特色大學(xué)教學(xué)體系中，根據(jù)少數(shù)民族語言文化特點，所建立的符合本地區(qū)實際情況的特色教學(xué)，是提高少數(shù)民族高等教育質(zhì)量的一項重要舉措。新疆大學(xué)經(jīng)過多年的探索和改革，已經(jīng)形成了獨具特色的少數(shù)民族預(yù)科課程體系和培養(yǎng)模式，為自治區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展培養(yǎng)了大批少數(shù)民族人才。在預(yù)科教學(xué)課程中，基礎(chǔ)物理是理工科學(xué)生必修的一門重要基礎(chǔ)課。但是由于生源素質(zhì)受地域差異、文化差異和教育資源分布差異等因素的影響，且大部分少數(shù)民族學(xué)生漢語水平有限，這些都對預(yù)科物理教學(xué)提出了要求和挑戰(zhàn)。為了提升教學(xué)效果，筆者在理論課程基礎(chǔ)上開展了低成本演示實驗，用理論指導(dǎo)實驗，用實驗驗證理論。

二、低成本演示實驗的建立與特點

傳統(tǒng)的大學(xué)物理實驗是學(xué)生在實際操作中，用學(xué)習(xí)的理論驗證知識、培養(yǎng)動手能力和創(chuàng)新能力的過程。目前，新疆大學(xué)物理實驗一般開設(shè)時間是大一的第一學(xué)期和第二學(xué)期，并且大學(xué)物理實驗教學(xué)條件非常完善。因此筆者充分利用新疆大學(xué)物理實驗條件，從中選擇一些與預(yù)科物理教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的實驗儀器，開展低成本演示實驗教學(xué)。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，演示實驗?zāi)軌蚴箤W(xué)生更加深入的理解理論課上的知識，達(dá)到提升教學(xué)效果的預(yù)想。與大學(xué)物理實驗相比，同預(yù)科物理教學(xué)相匹配的低成本演示實驗具有自己的特點：首先，低成本實驗所需實驗器材取材容易且成本低廉；其次，低成本實驗內(nèi)容設(shè)定簡單，容易操作，不會占用很多教學(xué)時間，卻能使學(xué)生有效地理解所學(xué)物理知識；再次，低成本演示實驗雖然簡單，直觀的實驗現(xiàn)象卻可以激發(fā)學(xué)生去研究潛在的物理內(nèi)涵，進(jìn)而把單一的接受式理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為研究式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和研究能力；最后，低成本演示實驗的趣味性較強(qiáng)，更能吸引學(xué)生的注意，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

三、理論教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合

低成本演示實驗內(nèi)容的設(shè)定應(yīng)與實驗室條件相適應(yīng)且符合低成本實驗的特點，不能超出預(yù)科物理教學(xué)大綱的要求，可以充分利用周圍物品以及實驗室已有的儀器設(shè)備來演示實驗，并且能夠運用所學(xué)知識得出相應(yīng)的實驗結(jié)果。

1.利用演示實驗加強(qiáng)對物理概念的理解。舉個例子，在運動學(xué)中，慣性表現(xiàn)為物體保持其運動狀態(tài)不變，為了讓學(xué)生更進(jìn)一步深入理解這個概念，筆者設(shè)計了這樣一個演示實驗：在一個裝滿水的瓶中放入一個塑料小球，旋緊瓶蓋后，用手上下做加速運動，觀察小球的運動后總能發(fā)現(xiàn)，小球的運動方向和瓶子的加速方向相反。為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？這時筆者引導(dǎo)學(xué)生對實驗現(xiàn)象進(jìn)行分析，從而加深對慣性這一概念的理解。

2.利用演示實驗觀察物體運動。在機(jī)械振動的教學(xué)中，大綱要求對學(xué)生講授兩種典型的簡諧振動—彈簧振子和單擺的振動。單一的理論講授并不能讓學(xué)生很好的理解動態(tài)的振動過程?；谝延械拇髮W(xué)物理實驗條件，筆者建立了彈簧振子和單擺系統(tǒng)。將一根輕彈簧水平固定在一側(cè)的墻面上，彈簧另一側(cè)系上一個小球，小球另一側(cè)通過光滑桿固定在另一側(cè)的墻面上，這就是彈簧振子。拉伸或壓縮小球后松手，就能觀察到彈簧振子的簡諧振動。單擺的實驗裝置就更容易實現(xiàn)了，在一根長輕懸線下端系一個小球，擺動幅度在5度以內(nèi)，小球就做簡諧振動。大學(xué)物理實驗中有一個設(shè)計性實驗就是利用單擺測本地的重力加速度，筆者完全利用了該實驗的單擺裝置，讓學(xué)生觀察單擺的簡諧振動。

3.利用演示實驗驗證物理問題。在上一個例子中，利用已有的實驗條件可以讓學(xué)生觀察單擺做簡諧振動情況。那么單擺做簡諧振動的周期和什么物理量有關(guān)呢？這是預(yù)科物理教學(xué)大綱中的一個重難點。在授課過程中筆者問學(xué)生單擺的周期和振幅是否有關(guān)時，許多學(xué)生會認(rèn)為有關(guān)。他們認(rèn)為擺球以較大的角度和較小的角度分別擺動時，大角度時擺球的振幅大，因此周期也會長。其實不然，這只是學(xué)生的主觀臆斷。理論公式告訴我們，單擺的周期和振幅無關(guān)。為了讓學(xué)生擺脫這個思考的誤區(qū)，筆者演示了這樣一個小實驗：將擺球拉離平衡位置不同振幅處擺動（擺角控制在5度以內(nèi)），測量不同振幅下的周期，結(jié)果顯示周期不變?？梢娧菔緦嶒灴梢越獯饘W(xué)生疑惑，幫助學(xué)生理解物理知識。

4.利用演示實驗發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律?？v觀大多物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，一般都是由實驗歸納總結(jié)得出。在預(yù)科物理理論教學(xué)的基礎(chǔ)上開展演示實驗，不僅可以使學(xué)生通過實驗得出物理規(guī)律，同時也能初步掌握科學(xué)研究的方法。例如在解釋波的形成和傳播時，老師一般根據(jù)課本上的靜態(tài)圖描述波形成的動態(tài)過程，不夠具體生動。為了讓學(xué)生理解起來更容易，筆者把一根較長的軟繩一端系在墻壁的釘上，另一端用手握住持續(xù)地上下抖動，學(xué)生看到一列凹凸相間的狀態(tài)向另一端傳去，這樣就在繩上形成了一列波。這時候筆者啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考：設(shè)想把繩子分成無數(shù)個質(zhì)點，那么繩子上的質(zhì)點是上下振動還是左右振動呢？答案顯而易見是上下振動；接下來繼續(xù)問學(xué)生，繩上的波動這種形式是上下傳播還是左右傳播呢？答案是向右傳播。此時筆者根據(jù)學(xué)生觀察的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)：質(zhì)點的振動方向跟波的傳播方向相互垂直，這種是橫波。僅僅簡單的一根繩子，就能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性和主動性，顯著的提高教學(xué)效果。

5.利用演示實驗促使學(xué)生有效的掌握物理知識。低成本實驗的最大特點就是可以使用一些簡單易得的物品進(jìn)行研究，演示與理論內(nèi)容相關(guān)的現(xiàn)象，這將有助于學(xué)生理解和掌握所學(xué)理論知識。為了讓學(xué)生理解擴(kuò)散現(xiàn)象，筆者分別演示了氣體擴(kuò)散、液體擴(kuò)散和固體擴(kuò)散實例。拿出一瓶香水，不用按壓噴頭，就能聞到香味，很顯然這是氣體分子在不停地做運動，擴(kuò)散到周圍空氣中使我們聞到香味。將幾滴紅墨水滴加到瓶子中的清水中，清水迅速變紅，這是液體分子的擴(kuò)散。將兩塊不同的金屬按壓在一起一段時間后，能在金屬表面檢查到對方金屬的成分，這是固體分子的擴(kuò)散。根據(jù)這些隨手可做的簡單小實驗，可以使學(xué)生學(xué)到物理知識的同時，也提升了學(xué)習(xí)物理的趣味性。

在少數(shù)民族學(xué)生預(yù)科物理教學(xué)的基礎(chǔ)上開設(shè)低成本演示實驗，不僅可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)物理的趣味性和積極性，更加能夠鍛煉學(xué)生獨立思考的能力，在教會學(xué)生掌握基本理論知識和操作技能的基礎(chǔ)上，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力。此外，這一舉措也能提升教學(xué)效果，更新教學(xué)思路，為學(xué)生營造更好的教學(xué)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱新武，崔新丹.少數(shù)民族預(yù)科教育培養(yǎng)模式改革與實踐探析-以新疆大學(xué)為例[J].高教學(xué)刊，2016，（10）：81-84.

[2]鄧小清，鄧敏.設(shè)計性物理實驗教學(xué)研究[J].湖南中學(xué)物理，2013，（6）：35-37.

[3]史獻(xiàn)計.物理教學(xué)研究中的“問題”[J].科教導(dǎo)刊-學(xué)科園地，2012，12月下：64-65.

[4]李水.開放實驗室條件下的高校物理教學(xué)研究[J].科技教育-科技資訊，2011，（14）：186.