做好“演示實驗”培養(yǎng)學(xué)生能力

遲鴻貞

摘 要：實驗教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的重要手段之一，其中“演示實驗”更是占據(jù)極其重要的地位，它能為學(xué)生提供豐富的感性材料，使抽象的物理過程具體化、形象化，也能有效激發(fā)學(xué)生的認知沖突，調(diào)動學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)物理的積極性;可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實驗?zāi)芰蛯嶒瀯?chuàng)新能力，也能在教師的演示示范中潛移默化地教會學(xué)生操作規(guī)范，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度.

關(guān)鍵詞：激發(fā)興趣;示范作用;實驗創(chuàng)新能力

文章編號：1008-4134（2020）06-0030 ? ?中圖分類號：G633.7 ? ?文獻標識碼：B

物理學(xué)既是一門理論科學(xué)，也是一門實驗科學(xué)[1].一方面，實驗是物理理論的源泉.任何一個物理定律都有大量物理現(xiàn)象、物理實驗等事實和數(shù)據(jù)的支持.物理學(xué)家們總是在觀察和實驗探究的基礎(chǔ)上，對物理現(xiàn)象和實驗事實進行分析、抽象、概括和總結(jié)，從而建立物理定律和定理，進而形成物理理論.另一方面，物理理論最終還是要通過實驗來檢驗或證實.一般來說，被進一步證實的定律和定理才為大家公認.即使已經(jīng)公認的物理定律和定理，如果與新的實驗事實相違背，則需要修正或被新的物理定律與定理所取代.

物理學(xué)發(fā)展過程中實驗的“判決性”，決定了只有理解了實驗才能真正理解物理學(xué)的概念、定律、定理和原理，只有學(xué)好物理實驗才算真正學(xué)好物理學(xué).

物理實驗教學(xué)是物理教學(xué)中十分重要的環(huán)節(jié).物理實驗教學(xué)就是在物理教學(xué)中，運用實驗給學(xué)生創(chuàng)造一個形成問題、建構(gòu)知識、感悟方法以及形成觀察的實驗環(huán)境，為學(xué)習(xí)物理概念、規(guī)律提供符合認知規(guī)律的環(huán)境，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和求知的欲望，使學(xué)生主動獲取物理知識、發(fā)展能力、促進科學(xué)品質(zhì)和世界觀的形成，更能使學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)作風(fēng)[2].

中學(xué)的物理實驗主要分為：演示實驗、學(xué)生實驗以及課外實驗三大類.不同的實驗方式在教學(xué)中體現(xiàn)的作用是不同的.演示實驗是以教師為主要操作者的表演示范性實驗，通過表演示范，把要研究的物理現(xiàn)象展現(xiàn)在學(xué)生面前，引導(dǎo)學(xué)生觀察思考，并配合講授或穿插討論等方式把知識傳授給學(xué)生.

1 演示實驗的作用及設(shè)計要求

根據(jù)教學(xué)需要的不同，我們可以在“新課引入”環(huán)節(jié)、“概念、規(guī)律講授”環(huán)節(jié)或“鞏固提高”等環(huán)節(jié)安排不同類型的演示實驗，在不同的環(huán)節(jié)中，演示實驗所起的作用是不同的.

1.1 “引入新課”環(huán)節(jié)中的演示實驗

案例一 摩擦力——誰的力氣大？

請一個班級力氣最小的女生和力氣最大的男生拔河.教師拿出一根玻璃棒（一端涂洗滌靈），讓男生握住涂有洗滌靈的一端，女生握住另一端，只見女生輕而易舉地將玻璃棒從男生手中抽出.男生一開始沒想到這么快，等覺察到玻璃棒正從手中溜走時，下意識地抬起另一只手繼續(xù)拔.但一切都是徒勞，只好眼睜睜地看著棒被女生搶走.

【設(shè)計意圖】

（1）可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

俗話說：“萬事開頭難”，在“引入新課”這一環(huán)節(jié)中，教師設(shè)計演示實驗，可以充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)愉快、有趣又充滿新奇的物理情景，不僅能很好地活躍課堂氣氛，也能激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣和強烈的求知欲望，甚至給學(xué)生留下一生難忘的深刻印象，為以后獻身科學(xué)事業(yè)打下基礎(chǔ).

（2）可以讓學(xué)生迅速進入主題學(xué)習(xí)情景.

演示實驗設(shè)計得好，不僅能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更能直接反應(yīng)本節(jié)課要學(xué)習(xí)的主題，使學(xué)生迅速進入思考關(guān)于這一主題的學(xué)習(xí)情境當中.

（3）為運用本節(jié)課的知識解決實際問題提供了良好的事例.

一般情況下，在課堂的最后，一定要能利用所學(xué)的知識來分析、解決實際問題，在課堂起始時的演示實驗就提供了很好的事例.學(xué)生在運用所學(xué)知識解決問題的時候，不僅能體會到學(xué)習(xí)的樂趣、感受成功的喜悅，也為今后學(xué)習(xí)物理、學(xué)好物理注入了自信和興趣.

這就要求：“引入新課”環(huán)節(jié)當中的演示實驗設(shè)計，不僅要符合本節(jié)課的學(xué)習(xí)目的，直接反應(yīng)學(xué)習(xí)主題，更應(yīng)該生動有趣、新奇或使學(xué)生感到意外，才能讓學(xué)生眼前一亮，思想的火花閃耀起來.而在知識應(yīng)用環(huán)節(jié)，也一定要將演示實驗加以說明，讓學(xué)生充分感受到物理知識帶給我們的“魔力”.

1.2 “概念、規(guī)律講授”環(huán)節(jié)的演示實驗

1.2.1 可以為學(xué)生理解概念、規(guī)律提供感性素材

在“概念、規(guī)律講授”環(huán)節(jié)中，一些抽象的物理概念或規(guī)律，學(xué)生不易理解.教師設(shè)計的演示實驗可以為學(xué)生的理解提供豐富的、必要的感性素材，展示物理現(xiàn)象和物理過程，特別是日常生活中難以見到的、微觀的、與學(xué)生的經(jīng)驗相抵觸的過程，引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考，通過類比、對比等方法，能夠讓學(xué)生建立正確、清晰的物理圖景，利于學(xué)生的理解.

案例二 磁場方向概念的形成——巧借“風(fēng)向”.

風(fēng)是看不見的，但我們?nèi)绾未_定風(fēng)向？在自制風(fēng)力場演示儀上，插很多小布條，發(fā)現(xiàn)小布條的方向各不相同，從而說明各點的風(fēng)向不同.插更多的小布條，可以看出整個自制風(fēng)力場的風(fēng)向.從而啟發(fā)學(xué)生想到確定磁鐵周圍磁場方向的辦法：多擺一些小磁針，甚至采用更小的磁針——鐵屑來直觀反映磁場的方向.

評價：對磁場方向的確定，巧借“風(fēng)向”，將看不見、摸不著的磁場方向形象化，貼近生活，讓空間抽象的磁場方向不再抽象，變得有章可循，將學(xué)生難理解的知識化解成淺顯易懂的現(xiàn)象.

1.2.2 能夠為學(xué)生提供示范，促進學(xué)生的發(fā)展

演示實驗還可以為學(xué)生技能訓(xùn)練提供示范，并在示范的過程中用教師的感情、思維方法、操作技能以及科學(xué)作風(fēng)等影響學(xué)生，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和作風(fēng).

1.2.3 為學(xué)生的觀察思維訓(xùn)練創(chuàng)造條件

演示實驗不僅可以在學(xué)生形成知識的過程中發(fā)揮重要作用，而且通過教師有意識地選擇、設(shè)計、控制實驗內(nèi)容，可以對學(xué)生進行觀察思維訓(xùn)練.這要求教師對學(xué)生進行觀察引導(dǎo)，在演示實驗前，要明確觀察目的，做好觀察準備;在實驗過程中，要設(shè)法創(chuàng)造條件、突出觀察對象、排除次要因素干擾，并教給學(xué)生觀察的方法，培養(yǎng)學(xué)生正確觀察思路和思維方法.

案例三 平面鏡成像——等效替代法找像的位置.

演示實驗：（如圖1所示）在豎立的半透玻璃前豎立兩個小燈泡，學(xué)生從前面看上去有四個小燈泡.拿走一盞燈，剩下2盞燈（這個符合學(xué)生的認知）.把拿走的燈再放回去，再拿走另一盞燈，剩下3盞燈，鏡子中的燈竟然“凍結(jié)”在鏡中（與學(xué)生認知沖突）.經(jīng)過熱烈討論，發(fā)現(xiàn)鏡后還有一盞燈.為什么一開始沒發(fā)現(xiàn)？是因為鏡后的燈和鏡前燈的像重合了.

評價：用等效替代法找像的位置，是本節(jié)課的難點，學(xué)生自主探究很難實現(xiàn)，本節(jié)課采用啟發(fā)式教學(xué)，通過小游戲啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)玻璃板既能透光又能反光的特點，再通過探索發(fā)現(xiàn)物像可以重合的方法.通過演示實驗創(chuàng)造了條件，開啟了學(xué)生的思維，把難點化解.

1.3 “鞏固、提高”環(huán)節(jié)的演示實驗

1.3.1 能讓學(xué)生體會學(xué)以致用的樂趣，更主動觀察、學(xué)會創(chuàng)新

一般來講，鞏固、提高環(huán)節(jié)，需要學(xué)生能夠利用本節(jié)課的知識分析、解釋課堂起始時的演示實驗就夠了.在這一環(huán)節(jié)中，教師需要再次演示同一實驗，但學(xué)生學(xué)過了本節(jié)課的知識，帶著經(jīng)驗再去觀察同一個實驗，心理狀態(tài)與一開始大不相同，這次學(xué)生會更積極主動、更有目的性去觀察實驗，再調(diào)動頭腦中已經(jīng)形成的知識鏈條，都躍躍欲試地要分析清楚奧妙所在.這對培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性更是起到錦上添花的作用.必須注意突出實驗的思考性以及理論聯(lián)系實際的要求.

1.3.2 能夠讓學(xué)生對規(guī)律的理解升華

在課堂的講授過程中，教師有可能借助于實驗和理論分析等多種方法進行知識的講解分析.有一些比較抽象的規(guī)律如果能以實驗的形式展現(xiàn)出來的話，就可以讓學(xué)生的理解升華.

案例四 平面鏡虛像的成因——把抽象規(guī)律變成具體現(xiàn)象.

在平面鏡成像這堂課中，通過畫成像光路圖，可以知道：“反射光線好像都是由像點沿直線發(fā)射出來的”.這句話如果只停留在利用理論畫圖得出的層面，學(xué)生只能是記住它并慢慢理解;但如果能設(shè)計出一個實驗，正好能展示這一現(xiàn)象就把抽象變具體了.如圖2所示.

評價：學(xué)生親眼看到反射光確實從像點發(fā)出來，反射光線的反向延長線交于像點.這一點會給學(xué)生留下深刻印象，讓學(xué)生對平面鏡成像的認識上升到形象認識的層面，對以后的學(xué)習(xí)也會起到啟發(fā)作用.

2 演示實驗對學(xué)生能力的培養(yǎng)

演示實驗不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生進入學(xué)習(xí)情境，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，更能啟發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生學(xué)會設(shè)計實驗，積累到一定程度之后能夠?qū)嶒炗兴鶆?chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的實驗創(chuàng)新能力.

2.1 訓(xùn)之有道——培養(yǎng)學(xué)生的物理觀察能力

觀察能力是指準確、迅速、深入、全面地捕捉對象特征的能力，是學(xué)生進行科學(xué)探究的基礎(chǔ).演示實驗最基本的過程就是教師的演示和學(xué)生的觀察，學(xué)生只有做好了觀察，才能真正實現(xiàn)演示實驗的功能和作用.教師要教會學(xué)生觀察的方法，訓(xùn)練學(xué)生學(xué)會觀察的方法有：順序觀察法、比較、類比觀察法、推理觀察法、歸納觀察法、想象觀察法和質(zhì)疑觀察法.

2.2 靜等花開——創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需要循序漸進

在實驗過程中，教師應(yīng)安排足夠的時間讓學(xué)生充分觀察，耐心等待學(xué)生的感知實踐.如果急于進行細致的解說，表面上似乎是加速了學(xué)生從直覺到感知的過程，實際上是教師的思維代替了學(xué)生的觀察和思維，將學(xué)生從直覺到感知的過程淹沒了.學(xué)生只有體會到了實驗中的細節(jié)，才會對以后的創(chuàng)新設(shè)計有所啟發(fā)，設(shè)計出一些有個性、甚至是奇妙的實驗方法.

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是一個長期、持久的艱巨任務(wù)，只有教師提出了要求、并根據(jù)需要設(shè)計演示實驗、做好演示實驗，將學(xué)生的觀察、設(shè)計、表述能力作為一個重要的任務(wù)來抓，才能在不斷的實踐應(yīng)用中逐步提高學(xué)生的創(chuàng)新能力.

參考文獻：

[1] 陶昌宏，秦曉文.實驗改變課堂——北京市中學(xué)物理教師系列實驗研究與展示[J].物理教學(xué)，2015，37（02）：26-29+4+81.

[2] 滿正軍.淺談中學(xué)物理教學(xué)中德育的滲透策略[J].課程教育研究，2019（23）：172.

[3] 曾慶國.“新 奇 特”視野下的物理實驗教學(xué)[J].物理通報，2019（01）：85-87.

[4] 呂景林，樂永康，李愛萍.創(chuàng)新驅(qū)動，開啟新形勢下以學(xué)生為主體的物理演示實驗教學(xué)新模式[J].物理實驗，2018，38（S1）：43-46.

[5] 田川.對物理教材上一個演示實驗的進一步分析[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2018，47（17）：31-33.

（收稿日期：2019-11-03）