高三學生以「共鳴空氣柱」實驗，探討聲波的駐波現象。臺北市立第一女子高級中學 物理科老師／簡麗賢 撰
實驗教學之意義
我曾經調查任教學校高中生的學習問題：「你認為最難的科目是哪一科？為什麼？」結果回答「物理」的人數與「數學」「不分軒輊」，幾乎排在第一名或第二名，尤其是理組的學生；理由中呈現最多是「很抽象，公式多，考題不易回答。」
我可以理解學生的反應結果，原因不外乎是物理這一科需要理解，要花很多時間靜下來思考，有些單元很抽象，例如力學和電磁學，需要應用數學分析和推導公式。
「學，然後知不足；教，然後知困。知不足，然後能自反；知困，然後能自強。故曰教學相長。」古人這一段話，想必是深刻體悟之後的經驗談，而今二十一世紀，這段話一樣適用，尤其是高中物理老師。若高中學生在學習物理之路上，認為不容易學習，首先要檢討的該是身為高中物理老師的吾輩吧！在教學的生涯中，我自承一直努力尋找有用有效有趣的教學方法，讓學生覺得學物理是有趣有用有意義的事。
要讓學生覺得讀物理有趣，撰寫好的教科書讓學生主動閱讀是其中一項做法。以物理教師而言，除了引導學生閱讀課本及講解外，運用語言魅力讓上課靈活有趣，多做示範實驗，帶學生進入實驗室動手操作、討論、發表意見和成果，更能提高學生的學習動機，體悟「動手做實驗」的可貴。
實驗教學有何意義？簡言之，其一，藉由實驗活動驗證物理理論和定律，加強了解物理課程；其二，藉由實驗活動培養學生良好的科學態度，熟悉科學方法，提升思考、推理及解決問題的能力。其三，藉由實驗活動，引導學生學習與人合作及溝通表達的能力。
實驗教學之經驗
據我所知，目前大多數高中物理老師上課的方式之一，除了說明物理現象、理論和應用外，會在課堂上示範實驗，讓學生親眼看到物理現象，「實驗以驗實」，最能吸引學生學習物理。示範實驗後的講解很重要，結合物理知識和分析，可以讓學生「知其然也知其所以然」。例如談到電磁感應和電流磁效應時，實驗室的器材或生活中的材料，可以示範給學生觀看「強力磁鐵通過金屬線圈受到排斥力」及「在磁場環境中，金屬導線通上電流後受到磁力」的兩種現象，讓學生透過具體的觀察理解抽象的概念。
我在課堂上常用示範實驗引起學習動機，透過師生對話了解學生的想法，藉此闡述和釐清物理概念，亦可訓練學生勇於表達。學生的反應佳，我個人認為教學成效很好，至少讓學生覺得物理是在生活中，而不是高高在上，遙不可及。
其次，高中物理教學中，理組學生的實驗課除遵守課綱說明外，也溫習課堂上的理論，從操作實驗驗證理論，活化教學模式，體現「學習共同體」和「翻轉教學」法。我任教學校的物理教育，實驗教學課程相當重要，從高二的「游標尺及誤差處理、直線等加速、靜力平衡、牛頓第二運動定律」到高三的「比熱測定、水波槽、共鳴空氣柱、折射率測定、透鏡成像、干涉繞射、電力線電位線、歐姆定律、惠斯同電橋、高低電阻、電流天平、電磁感應、電子的荷質比」等，即使時數再少，一定「擠出」時間到實驗室做實驗。理由很簡單，儘管各校的實驗方法一樣，都依據課綱模式，但讓學生親自動手組裝儀器、測量、觀察、紀錄，與理論比較，能在高中生活中留下一些學習物理的記憶。
以演奏胡琴討論弦的駐波理論
實驗教學之反思
面對升學考試，實際動手做實驗比較「實在」，實驗手冊寫的器材和現象，透過組裝和觀察，印象深刻多了，回答時應能較切中問題吧！
我常問學生：「做完實驗後是否比較知道理論的概念？回答問題是否比較能具體說明？」答案大致肯定。
幾年來，升學考試物理科的實驗題，對高中物理教學而言，是助力，是強化作用。也許黑板講解或放實驗影片也「傳達」實驗，也可讓學生回答實驗題，但畢竟不如學生動手做實驗來得真實。
日前有緣到韓國參訪首爾科學高中、京畿科學高中、昌原科學高中及KSA科學高中，這幾所韓國政府特別編列預算培育未來科技人才的科學資優高中，共同的特色就是政府投入經費和人力，積極建立理論與實驗並重的實驗室，讓學生能有大學等級的實驗設備，每個學生都能動手做實驗，以電腦處理數據分析，並參與同儕討論。
參訪韓國科學高中的實驗教學課程，我感觸相當深刻，不禁要呼籲示範實驗和實驗室動手做實驗，是我們高中物理教學不可缺少的一環。我想物理教師都能體悟實驗教學的重要和珍貴，即使時間再少，一定要帶學生到實驗室做實驗。
