浅谈用实验研究习题
从教多年，听了很多堂习题课，感觉多年来的习题课的教学几乎完全忽视了实验，几乎完全忽视了培养学生用实验探究问题的习惯和能力。这也直接导致了绝大部分的学生遇到问题，只会用理论去求解，不知道也不会用实验这一自然科学最强有力的武器去探讨去解答。因此，改革以应试为目的的习题课教学，提倡理论与实验相结合，积极引导培养学生用实验研究解答习题的习惯与能力是非常有必要的。在此，笔者简要地谈谈我个人对用实验研究习题的几点认识和体会。
一、作用
用实验研究习题，除了可以激发学生学习物理的兴趣，培养学生实事求是的科学作风和科学意识，丰富学生的学习生活和课外活动等作用外，还具有下述的几点功效：
1．突重破难，提高教学的有效性
“做中学”理论认为：“听到的，你会忘记；看到的，你会记住；做过的，你会理解。”用实验研究习题，学生在“做中学”，可帮助学生深入迅速地理解把握习题中所涉及的物理概念、物理规律、物理现象及物理过程，帮助学生找到问题的突破口，帮助学生抓住问题的核心，从而提高教学的效率和有效性。有的习题（如题1），不做实验，不论教师怎么讲解，学生都很难弄明白。引导学生动手做做实验，相当一部分问题往往很快就迎刃而解。
题1人面向竖直放置的平面镜站立，将一画有图形的透明板与平面镜平行地放置在人与镜之间，当人看到透明板上的图形是“”时，人看到镜子中的成像是：（）
A．B．C．D
在实际教学中我叫学生回家做做实验，并结合平面镜成像的特点想想为什么会那样。同学们在家中，有的用玻璃作透明板，有的用三角板作透明板，还有几位同学发现有的纸也可作透明板。通过做实验，他们不仅找到了正确的答案，而且也弄明白了为什么会那样。有一位同学还发现，如果将透明板放在人与平面镜之外，即人大致在透明板和平面镜之间，那么人在镜中所看到的像与人在透明板上所看到的图形就会不一样――左右位置发生了对掉。我问他是否弄清楚了为什么前者“一样”而后者“不一样”。他说开始不明白，后来做几次实验，再结合平面镜成像的特点想想也就弄明白了。有的学生还进一步探讨了多次反射成像时像与物的关系。
初中物理光学部分很多习题，如小孔成像、平面镜成像、凸透镜成像、光路等相关的问题，都可很方便地用实验来探究。
2．培养创新精神和实践能力
科学技术史表明，实验是理论联系实践的桥梁，实验是科学理论和科学技术创新的源泉、基础和动力。用实验研究习题，从设计实验方法、选择实验器材到动手做实验、分析实验现象、总结实验结论，往往都需要创造性地想象、思考和工作。也就是说，用实验研究习题，不仅有助于培养学生的实验能力，而且也有助于培养学生的创新精神和实践能力，提高学生的综合素质。
题2慢慢倾斜一支竖直放置的装有一定量水的试管，在水没有从管口流出前，水对管底的压强：（）
A变大B不变C变小D无法判断
在引导学生讨论的过程中，有的学生说：“因为水还是那么多，所以水对管底的压强不变。”有的学生说：“液体压强由液体的密度和深度决定，与水的多少没有直接关系。因为在倾斜过程中管底所处的深度变小了，所以应选C。”有一位学生说：“我觉得深度没有改变。你看这一摞竖直放置的书，我让它们错位倾斜，它们的高度变了吗？显然没有。因此，我认为水对管底的压强应当不变。”前面那位同学反驳道：“你看这一支笔，在倾斜的过程中高度有没有变？所以我还是认为应当选C。”“有的同学说管底所处的深度减小，有的同学说不变，究竟是变小还是不变呢？怎么办呢？”“做实验！”“怎么做呢？需要哪些实验器材？”除水外，有的同学说需要试管和刻度尺，有的说两支试管说行了，有的说仅一支试管也行。在学生用不同的方法得出结论后问学生，为何一摞书倾斜后高度不变，而试管倾斜后底部所处的深度会减小呢？从体积计算公式出发想想书本倾斜过程中高度为何不变而水的深度却发生了改变――有的学生很快注意到问题的关键是试管倾斜后横截面积变大了。接着进一步讨论能否利用实验证实压强确实减小了。有的想用压强计直接测量压强（压强计放不进去怎么呢？有的学生想到用大杯子模拟试管），有的想用教材上的说明液体对容器底部的有压强的演示器材来证实（由向外凸出的程度可看出压强大小的变化情况，我叫学生动手上台演示了一下，现象很明显），有的想用底部用软管相连的U形管来验证（学生上台演示，一侧直管不动，倾斜另一侧的直管，由水流方向可推测出压强减小了）。通过实验探究，同学不仅弄清了相关的知识点，而且也体验了创新与实践的喜悦。
初中力学部分中的许多问题，如测密度、分析压强与浮力变化及应用、简单机械省力费距等，学生用实验探究起来也没多大问题。
3．改变对实验的认识和学生的学习方式，培养科学探究的意识和能力
由于考试不考实际操作等原因，大部分学生都不怎么重视实验，也看不到用实验研究问题的优越性。这导致大部分学生只注重理论学习。他们的这种重理论轻实验的落后思想对他们个人（即使他们将来是从事理论研究）、对国家（在物理学工作者中，从事实验的占90％以上）都是很有害的。经常性地引导学生用实验研究习题，不仅可使学生切身地感受到用实验研究问题的威力和优越性，而且可使他们逐渐养成用实验研究问题的良好习惯，提高他们用实验探究问题的能力。
苏霍姆林斯基说：“死记硬背一贯是有害的，而在少年时期和青年时期则尤其不可容忍。”然而即使是在大力提倡“科学探究”的今天，“死记硬背”在当前的中学物理教学中仍然十分普遍，大量的机械式重复练习和一些学校的实验室几乎形同虚设就是明证。虽然广大物理教师在教学中十分重视实验，但在物理课中能真正落实“科学探究”的却寥寥无几。当前的“科学探究”教学绝大多数都只是为了帮助学生理解和掌握物理知识。虽然相对于“死记硬背”，这已是一个巨大的进步，但那种普遍存在的“蜻蜓点水”式的探究对培养学生的科学探究能力却并不能起多大的作用。毛老人家在谈到对敌作战原则时曾说：“伤其十指，不如断其一指。”就提高学生的科学探究能力而言，当前物理教学中最欠缺的就是“断其一指”的勇气、决心和实际行动。
与物理学中研究问题往往从最简单问题入手一样，培养学生的探究能力也应当从较简单的问题入手。相对于新课教学中探寻新的规律而言（难的原因在很大程度上是因为学生对相关的概念不熟悉，对要解决的问题的认识也比较模糊），用实验解答问题总的来说要容易很多。只要经过一段时间的训练，相当一部分学生都会有意识也有一定的能力用实验解答探究问题。
二、建议
1．以学生为主体，适当发挥教师的主导作用
用实验研究习题，要尽量放手让学生自己设计实验方法、自己选择实验器材、自己动手做实验。教师指导过多，不仅不利于培养学生的实验能力和创新精神，而且还会影响学生理解和掌握有关的知识。教师的指导，要点到为止。
题3一只小船装着一块大石头浮于水池的水面上，如果把这石头丢入水中，水池的水面将会如何变化？
这是一道竞赛题。笔者要求学生先回家做做实验。第二天，大部分学生说现象不明显。原来，他们选材不当，如有的用桶作水池，用碗作小船；有的用盆作水池，用水杯作船。我提醒他们做实验一定要注意选材，这道题问的是石块投入水中后水面的变化情况，为了增强实验效果，“水池”是大一点好还是小一点好？石块、“船”是大一点好还是小一点好？能否用其它物体替代石块？这样一点拨，很多同学回家后都较好地完成了实验。在此基础上，我又特意安排了一个分组实验。每组大小烧杯与体积相同的木块、铝块、铜块各一个，水、线若干。通过对比实验研究和深入的理论分析，生动形象地揭示出了水面的变化与浮力的大小、排开水的体积、浸入水中部分的体积等变化的关系。教学效果非常好。
2．实验与理论两条腿走路
爱因斯坦曾经说过：“正是理论决定什么是可以观测的。”实际中，设计实验需要理论，要深刻地理解实验现象、实验结论也需要理论。因此，用实验研究习题，一定要注意将实验研究与理论探讨有机地结合起来。否则，做实验也许就只是流于形式，走走过场或找找答案而已。另外，理论分析在发展学生思维等方面作用也很大。如题1，若不与平面镜成像特点结合起来分析，学生就不会明白为什么会那样，也不能起到发展学生空间想象力之功效。
3．注意落实与评价
布置的实验要注意落实，特别是在学生还没养成用实验探究习题的习惯前更是要注意落实。落实的办法很多，可以叫学生谈实验方法，可以检查学生用的实验器材，可以通过家访了解学生在家做实验的情况，可以开展实验比赛活动等等。学生在通过努力完成了一项探究活动后，都很希望能得到同学与老师的认可和欣赏。作为教师，要善于发现学生的闪光点，要注意提供学生展现自我的舞台，充分发挥评价的促进功能。
另外，为了进一步提高教学效率，加深拓宽对概念、规律、现象及结论的认识和理解，有时可将一组相关的习题适当地集中起来用实验来探究。例如，与平面镜成像有关的习题可与题1集中起来用实验研究，下面这两道题则可与题3集中起来用实验研究。
题4一冰块浮在装有水的杯中，当它熔化后，水面将怎样变化？
题5一只小船装着一根木头浮于水池的水面上，如果把这根木头丢入水中，水池的水面将如何变化？
后记：
从教二十多年，听了很多习题课。虽然偶尔也会有的老师在习题课上做做实验，但绝大多数都仅仅是为了引出问题或验证结论式的演示实验，从未听过一堂学生利用实验探究习题的习题课。究其原因，一方面是由于受应试教育所造就的急功近利拔苗助长式教学思维——怕浪费宝贵的教学时间的影响，另一方面也是由于对实验的重要性认识不足。
二十世纪最有名的实验室无疑是英国剑桥大学的卡文迪什实验室1871年受聘为剑桥大学新设立的卡文迪什验物理学，负责筹建卡文迪什实验室1874年建成后担任这个实验室的第一任主任，直到1879年11月5日在剑桥逝世。 |
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