浅谈实验教学中的演示实验.doc

谈物理实验教学中的演示实验 物理实验是在人为控制条件下，运用仪器、设备，使物理现象反复再现，从而有目的地进行观测研究的一种方法。物理实验是物理学发展的科学基础，是物理学的基本研究方法之一，是检验物理学理论的唯一标准。它也是物理教学的基础。物理实验最根本的作用是使物理现象重现、突出现象的本质特征，帮助人们建立概念、寻找规律。有利于对学生进行创造意识训练和科学方法的训练，有利于培养学生良好的道德素养和科学作风。 物理教学中的实验，大体上可以分为以下四类：（1）演示实验；（2）学生分组实验；（3）课内小实验；（4）课外实验。将上述各类实验与一定的教学手段配合就组成了各种实验教学课型：例如，将演示实验穿插在教师的讲授过程中可组成演示讲授课；将教师的演示与学生的讨论结合可组成演示讨论课；将教师的演示实验与学生的练习结合可组成演示习题课等等，教师要根据物理教学的整体要求来选择和组织实验教学系统。下面，我对演示实验教学谈谈个人的一些看法： （一）演示实验是以教师（教师与少数学生）为主要操作者的表演示范实验，它的目的主要是把要研究的物理现象展示在学生的眼前，启发指导学生进行观察、引导学生思考，配合讲授或穿插学生讨论等方式使学生认识物理概念和规律，或者通过演示的引导和示范作用，为学生独立训练创造条件。 （二）演示实验有如下四个功能： （1）能创设学习物理的教学情境，引入课题，激发学生的兴趣和求知欲望。学生的学习积极性是学生顺利完成学习任务的心理前提。没有这个前提，教师使多大的力也是无效的，而学习积极性又是学习动机伴随学习兴趣形成的，在情感状态中反映出来。教学中如何激发学生学习兴趣、提高学生学习积极性、进一步发展学生的智力和能力是现实的、迫切的、复杂的、艰巨的而又激动人心的任务。比如，我在讲授摩擦力这一节时，首先进行了一场别开生面的“拔河”比赛，请两位同学（一位男同学，身体非常结实，力气比较大，一位女同学，身体相对单薄，力气比较小）到讲台前，将手掌平放，然后，我将一块长木板放在他们的手掌上（女生一边下面是粗糙的，男生一边下面是光滑的），要求他们往后抽出手掌，看谁能将木板拿走。结果，女同学获胜。当然，有一些男同学不服气，我又请他们来试一试，结果，依然是女同学获胜。这时，有一些同学开始思考这是什么原因，有一些同学在下面低声讨论，我就给了几分钟让他们进行讨论。至此，学生的学习兴趣和求知欲望达到高潮。再比如，我在上动量定理这节课时，一上课我手中拿着一个鸡蛋高高举起，然后问学生，当我一松手鸡蛋落到地面上会出现什么现象？学生们不假思索就回答：鸡蛋破碎。然后我真的一松手，让鸡蛋落在事先铺在地面上厚厚的泡沫垫上（学生事先没有注意到），松手时学生都露出惊恐的神色，但鸡蛋落下后并没有听到破碎的声音，学生们都感到很意外，有的学生没有观察细致就说鸡蛋是假的，我就重新让鸡蛋换一个下落位置再让它下落，这一次就听到“叭”的一声鸡蛋碎了。制造了鸡蛋两次落下的结果不同这一“悬念”，充分激发起学生的求知欲望，首先他们注意到鸡蛋两次落地时的条件不同，然后初步分析得出鸡蛋落在柔软的物体上不易碎，而落在坚硬的物体上很容易碎的结论。我这时就因势引导讲授新课。 （2）提供感性素材，促进学生思维发展，帮助学生建立概念和认识规律。在物理教学中，有许多现象学生在日常生活中难以见到，还有一些概念和规律与学生的经验相抵触，由于日常错误观念的诱惑，以及思维定势的消极影响，学生思维中有许多错误的观点。例如，用力推小车，小车就运动，不推小车，小车就静止，从而得出有力作用于物体，物体才运动的错误观点；汽车速度快，刹车后停下来需要的时间长，速度慢，刹车后停下来需要的时间短，从而得到速度大的物体惯性也大的错误观点；物体的形变总是伴随弹性力而产生，然而，坚硬的物体，形变很小，学生无法察觉，因此在他们的观念中形成了“有的物体能够形变（如弹簧、橡皮、海绵），有的物体不会形变（如石头、玻璃）”的错误认识。这时，教师能按照学生的错误思维方式，进行推理论证，或进行演示实验，进而得出错误的结论，使正确与错误在学生的头脑中进行“激烈的交锋”，让学生自己去否定错误，远比教师去反复强调效果好。比如，在讲授形变时，为了纠正学生的错误认识，我做了这样一个实验：选用一个椭圆截面的大墨水瓶，上面加接一根细孔径2毫米的玻璃管，目的是使形变量放大，在玻璃管的一侧固定一张白色硬纸片，作为屏。在墨水瓶中加入红墨水，有一小部分墨水在玻璃管中，如果沿短轴方向向内挤压时，可以看到玻璃管中的墨水液面上升；如果从瓶子截面长轴方向向里挤压，可以看到玻璃管中的墨水液面下降。这里，教师一定要注意：不要急于给出正确答案。 （3）通过观察和思维训练，不仅达到巩固所学知识的目的，还能更好地把知识运用到实践中去，加深对知识的进一步理解，并进一步发展学生的观察思维能力。在实验中，学生通过感觉器官接受形象和数据信息，并传递到大脑，一方面进行思维加工，一方面输出反馈信息、控制观察和操作器官，以获得更为广泛和深入的信息。与此同时，在大脑中抽调出贮存的有关信息对实验中出现的现象进行解释。 （4）提供示范，为学生训练实验技能创造了条件，能用教师的情感、思维方法和科学态度、科学作风等，形象地、潜移默化地影响学生。在演示实验教学中，教师的示范作用表现在两个方面：一是通过演示实验介绍学生将要使用的仪器和进行实验的方法步骤、技能；二是通过教师操作过程中实事求是的态度，严肃认真一丝不苟的作风的影响，潜移默化地培养学生良好的作风和习惯。因此，教师在演示实验中切不可随随便便。比如说：在讲解电学过程中，演示连接电路时，一定要按照合理的规范程序操作。连接时，首先断开电源和电键，然后要按照顺序依次连接，在连接过程中，要特别强调正负极的连接。电流表先接入电路，电压表最后接入电路等等。实验结束后，要整理仪器，拆除整理仪器也要按照一定的顺序。同时，教师要正确对待没有成功的演示实验。遇到这种情况时，教师首先要分析实验失败的原因，如果时间允许，可以重新做一次；如果时间不允许，教师要向学生说明清楚失败的原因，另外一定要重新做实验。教师在这时可以利用许多科学家（像居里夫人，爱迪生等等）的事迹教育学生，实验不一定一次成功，遇到失败时，要分析失败的原因，再做几次，切不可半途而废。 （三）演示实验有以下六种方法： （1）探索表演法：对于一些物理问题，往往需要重视认识物理规律的过程。比如说，我在讲解全电路欧姆定律时，就采用了探索表演法，通过实验数据，学生自己去探寻规律。这种方法符合学生的认知规律，知识掌握牢固。 （2）验证表演法：先引出物理概念或规律，让学生对物理规律进行大胆猜想，然后在用实验去验证。比如，在讲解静电平衡时电荷只能分布在带电导体的外表面上。我就采用了验证表演法。主要步骤如下： 1、将法拉第圆筒放在石蜡块上，用起电机或起电盘给圆筒带上足够多的电荷。 2、用验电球接触圆筒内壁筒底，然后提起验电球（不使它与筒口靠近或相碰），用验电器检验它是否带电。 3、用验电球接触圆筒内壁任何位置，然后提起验电球（不使它与筒口靠近或相碰），用验电器检验它是否带电。 4、用验电球接触圆筒外壁，然后移开验电球，用验电器检验验电球是否带电。 5、将验电球与验电器用导线相连接，然后将验电球放入圆筒内，但不与圆筒内壁相接触，这时验电器箔片张角怎样？小心取走验电球，验电器箔片张角又怎样？ 6、在上一实验中，若将验电球与圆筒内壁相接触，然后取走，验电器箔片张角各又怎样？通过以上的实验，学生对这一知识点的理解非常深刻。 （3）悬念表演法：在讲解断路时的自感现象时，首先设计一个实验（如右图所示），当看到电键K断开时，灯泡R突然闪亮，然后又熄灭了，学生感到无比诧异，这一个悬念，一直持续到他们从教师的讲课中寻找到答案为止。 （4）趣味表演法：通过演示出现奇异、新鲜的物理现象，对学生产生强烈的刺激，激发学生强烈的求知欲。比如，高中物理序言课中做些新奇实验。像实验“瓦碎蛋存？蛋碎瓦存？”“带电鸟笼里的鸟安然无恙”等等。 （5）对比表演法：观察的深刻性在于透过表面现象抓住事物的本质，利用对比观察是使思维向纵深发展的很好的方法。在演示实验中，要引导学生善于察觉条件的差异及产生结果差异的联系。比如，在讲解光电效应时，可以采用对比实验法：把用砂纸打磨光的锌板（或铝板）插在验电器的导杆上，给锌板带上负电荷，可以看到验电器指针张开；用紫外光照射锌板，验电器指针迅速闭合；在给锌板带上正电，同样用紫外光照射锌板，验电器指针不再闭合；在用白炽灯作为光源，照射带电的锌板，不见指针张角有何变化。通过以上的对比，使学生清楚地认识到指针闭合是因为光照射使电子跃出的原因，同时，也说明光电子能否跃出与照射光的频率有关。 （6）控制表演法：牛顿第二定律中有三个物理量F、m、a，要探寻三者之间的关系时，必须先控制其中一个物理量m不变，研究另外两个量a、F之间的关系；然后，再控制另一个物理量F不变，研究另外两个量a、m之间的关系。最后，总结出三者之间的关系，得出牛顿第二定律F=ma。（四）演示实验中的误区： 演示实验能够化枯燥为生动，化抽象为具体。学生通过观察实验，独立思考和主动搜索，逐步理解和掌握知识的发生过程与认识的内在联系过程 ，以促使学生建构良好的知识和能力结构。但是教师却往往走进以下几点误区： 1、草率从事，未做好观察的思想工作：当学生还没有思想准备时，演示已经结束。因此，教师在演示之前，一定要让学生明确为什么要做这个实验，以及打算怎样进行；出示的仪器应有所交代。 2、一味追求演示实验的精彩程度，学生的注意力全部集中在实验的热闹之中，演示实验做完以后，学生对实验目的也就忘记了。 3、不能正确对待演示实验中的失误。备课中做好充分准备，可以提高演示的成功率，但不能保证课堂上一定不出问题。出了问题怎么办？一是要镇静，切忌手忙脚乱，应认真思考和分析，尽可能及时找出原因，迅速排除故障；二是要实事求是。万一不能及时排除故障，也不可用“仪器不行”来搪塞过去，更不可编造数据，弄虚作假。应当向学生如实说明实验失败的原因，并声明在下节课重做。 4、容易忽略实验中的“火花”。有的教师准备演示实验的目的是唯一的，一旦在实验中出现另外的实验现象，往往就忽略了。 5、有的地区和学校，由于经济条件的薄弱，一些实验仪器缺少。因此，许多教师就“偷懒”，不做演示实验。所以教师和学生要学会自制教具。参考书目： 阎金铎、田世昆中学物理教学概论高等教育出版社 1991年 郭子正、王河 中学物理实验技能及教学技能训练高等教育出版社 1995年 安忠、刘炳昇 中学物理实验教学研究高等教育出版社 1986年- 3 -