直觀實驗法在突破初中科學抽象知識時的運用

施清曉

摘要：初中階段，學生的抽象思維迅速發(fā)展，逐漸展現(xiàn)出優(yōu)勢。這一時期的他們，基本能適應初中科學學習的客觀要求，能夠理解一些高度概括的抽象概念，例如科學中的公式、定義、定律。然而，作為科學教師，也應當認識到初中生的邏輯思維發(fā)展仍是經(jīng)驗型的，形象思維在他們構(gòu)建邏輯思維的過程中，發(fā)揮著巨大作用。直觀實驗法以學生擅長的形象思維為基礎(chǔ)，以已有的生活經(jīng)驗為依托，以各種實驗器材、生活用品、自制教具為材料，將教材中學生感到空洞的、抽象的、容易混淆的科學概念和規(guī)律轉(zhuǎn)化為直觀生動的知識體驗，從而理解和掌握它。

關(guān)鍵詞：直觀實驗法；演示實驗；自制教具；力臂；電動機

夸美紐斯認為：知識的開端永遠必須來自感官，教學應從觀察事物開始。他主張“廢除引經(jīng)據(jù)典，咬文嚼字的文字教法，運用直觀教學法。”心理研究也表明相比文字符號，人對直觀圖像更容易接受，而相比于單純的圖像、錄像、動畫等，直觀的演示實驗，更能是學生得到直接的知識體驗。下面，列舉教學中的實際案例進行分析。

一、桿杠的教學案例分析

在浙教版的教材中給定杠桿的定義后，緊接著又直接給出“支點”“動力”“阻力”“動力臂”和“阻力臂” 的定義，其中“力臂”概念，大部分學生雖能正確說出定義，但并不理解其中的原因。為了方便地從有刻度的杠桿上直接讀取力臂大小，課本實驗都是將杠桿調(diào)至水平平衡后，進行杠桿平衡條件的探究。這種特殊情況下的教學，使學生獲得清晰的力臂表象，在學生的頭腦中形成了支點到力的作用點的距離就是力臂的定勢思維。因而“先入為主”在以后畫力臂等有關(guān)問題中常常出現(xiàn)失誤。在有關(guān)杠桿習題的練習中，錯誤較多的往往集中在力臂的確定上，故成為難點。因此在教學中利用自制教具（圓盤杠桿）進行實驗來證明影響杠桿轉(zhuǎn)動的應該是力到作用線的距離，從而建構(gòu)“力臂”的概念，則更為直觀，容易理解。

教師給出圓盤，學生按圖1進行實驗，發(fā)現(xiàn)支點到力的作用點距離相同時，杠桿不轉(zhuǎn)動，認為自己的猜想正確。教師追問將鉤碼從A2位置移到A3位置，在這個過程中支點到阻力的作用點很明顯變大 請問會看到什么現(xiàn)象？學生：圓盤轉(zhuǎn)動起來。實驗演示：轉(zhuǎn)盤并沒有預期轉(zhuǎn)動起來。

思考：鉤碼從A2移到A3時轉(zhuǎn)盤還是靜止，在這里肯定有什么共同的特點，你能幫我找到嗎？最終，順利引導學生答出：支點到力作用線的距離沒有發(fā)生改變。教師總結(jié)，從A2移到A3的過程中，點到線的距離都是OA2，我們把支點到力作用線的距離叫力臂。支點到動力作用線的距離叫動力臂，支點到阻力作用線的距離叫阻力臂。

通過優(yōu)化課本實驗，不單純依賴于教材，自制的圓盤桿杠實驗，學生觀察到明顯、具體的實驗現(xiàn)象，與原有感性經(jīng)驗相沖突，一次形象直觀地突破思維定勢，使學生自己發(fā)現(xiàn)力臂的存在，成功地建構(gòu)了“力臂”的概念，力臂是“點”到“線”的距離而不是“點”到“點”的距離。

二、電動機的教學案例分析

電動機近年幾乎是杭州中考的必考題，學生還不能很好地理解什么事純電阻電路，何時能用歐姆定律、何時又不能使用歐姆定律，學生在具體做題時常感到疑惑。如果直接告訴學生：轉(zhuǎn)動的時候不能用歐姆定律、不轉(zhuǎn)的時候能用歐姆定律，學生不能理解內(nèi)在原因，很難接受這樣的灌輸。

采用直觀實驗法進行教學，通過實際的實驗，讓學生從實際數(shù)據(jù)出發(fā)，自己得出結(jié)論。

首先教師提問：我們可以怎樣測一個電動機的電阻？學生答：可以利用電流表和電壓表，測得電動機兩端的電壓和通過它的電流，電壓和電流之比就是電阻。教師：那讓我們試試看。

先出示一個萬用電表，簡單介紹：這個萬用電表能夠測量電動機的線圈電阻。我們知道線圈電阻無論轉(zhuǎn)動還是不轉(zhuǎn)動一不一樣？這時，教師制造與已有的經(jīng)驗沖突。學生：電阻和溫度、長度、橫截面積和材料有關(guān)，如果忽略溫度，那么無論電動機轉(zhuǎn)動還是不轉(zhuǎn)動，電阻應該是一樣的。教師測量出線圈電阻：2.9歐

接下來，教師連接電路如圖， （0-2.5A電流表、0-5V電壓表、滑動變阻器、電源、電動機、開關(guān)）

然后讀出電動機轉(zhuǎn)動和不轉(zhuǎn)（用手捏住使其不轉(zhuǎn)動）情況下電壓表和電流表的讀數(shù)（5組）。將數(shù)據(jù)填入表格，請學生觀察規(guī)律。

通過對比之前測出的線圈電阻：2.9歐，學生不難得出：在不轉(zhuǎn)的情況下，電壓和電流之比才等于電阻，即滿足歐姆定律。學生通過實驗親眼見證了歐姆定律在不同情況下是否適用，真的心服口服。教師講解這塊后再讓學生歸納各種公式在不同情況下的運用，學生都基本能夠正確選擇公式進行計算，不易混淆。

三、呼吸的教學案例分析

在學習人體呼吸過程時，認為外界氣體進入肺是人體“吸”的，排出是人體“呼”的。對于呼吸這個過程，人體是怎樣完成的呢？學生不能正確地從氣壓的角度來分析。浙教版科學書上用錐形罩內(nèi)氣球的變化來模擬人體的肺。在教學中，可用右圖裝置代替（礦泉水瓶上半部分，帶蓋；線；吸管；一個小氣球；一個大氣球剪去上半，用來封住水瓶）器材更為簡單，容易取材。水瓶模擬胸腔，小氣球模擬肺，吸管模擬呼吸道，下面橙色的的氣球模擬橫膈膜。學生通過小組合作，借助這一器材，還是比較快可以得出整個吸氣和呼氣過程的。還有點不清楚的是橫膈膜不吸氣不呼氣時是拱形的，這個裝置也可以模擬，發(fā)現(xiàn)這個裝置不施加力時，橡皮膜就是拱形的。通過以上直觀實驗法，學生能從本質(zhì)上理解呼吸運動是指人體胸廓有節(jié)律的擴大和縮小的運動，吸氣和呼氣是通過胸廓的容積變化來實現(xiàn)的，當肺擴張，肺內(nèi)的氣壓低于外界大氣壓，外界空氣通過呼吸道進入肺，完成吸氣的過成.呼氣時相反。

綜合以上案例的分析，在初中科學教學中，無論是利用好已有的實驗器材，還是自制教具改進實驗，我們都有理由充分開展直觀實驗法來突破教學的重難點。每當抽象概念的掌握存在困難的時候，我們可以借助形象的、具體的、直觀的演示或情境提供感性經(jīng)驗，再使學生掌握抽象概念的本質(zhì)。

（作者單位：浙江省杭州西子實驗學校 310000 ）endprint