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演示實驗在新課程的理念下的作用
演示實驗在新課程的理念下的作用
常州市 前黃初中 陳軍
實驗是物理學(xué)的基礎(chǔ)，是檢驗物理理論的標(biāo)準(zhǔn)。在學(xué)生建立完整的物理概念和導(dǎo)出正確物理規(guī)律的課堂教學(xué)中，實驗是最活躍最具生命力的部分。演示實驗是指為配合教學(xué)內(nèi)容由教師操作表演示范的實驗。是深受學(xué)生歡迎的實驗形式，是教師施展教學(xué)藝術(shù)的獨(dú)特方法。它能化抽象為具體，變枯燥為生動，把要研究的物理現(xiàn)象清楚地展示在學(xué)生面前。能引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考，激發(fā)他們的求知和探索物理規(guī)律的欲望，配合教師的生動、形象的講授使學(xué)生認(rèn)識物理概念和規(guī)律，達(dá)到"事半功倍"的效果。
演示實驗的內(nèi)容選擇、構(gòu)思設(shè)計、演示過程等對學(xué)生觀察、理解、掌握課本知識、培養(yǎng)思維能力和學(xué)習(xí)科學(xué)方法有重要意義。要使演示實驗真正達(dá)到演示目的，必須做到以下幾點：
1. 要目的明確，忌隨心所欲
物理教學(xué)中，演示實驗是新課導(dǎo)入的重要方法之一。實驗具有生動、直觀、新奇的特點，容易激發(fā)學(xué)生的直覺興趣。如能充分發(fā)揮實驗的趣味性、奇異性、多變性，就能創(chuàng)造出生動的情景，使學(xué)生思維活躍。演示實驗是用來配合教學(xué)的，應(yīng)根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容和要求，選擇用合適的實驗，合理地進(jìn)行實驗，以便讓學(xué)生清楚地認(rèn)清物理概念和規(guī)律。
例如，在講授"平拋運(yùn)動"這一節(jié)的內(nèi)容時，我們可以選擇的演示實驗比較多。如拋出的粉筆頭、桌上滾落的玻璃球、水流的噴射、平拋運(yùn)動演示儀、閃光照相等。其目的就是讓學(xué)生認(rèn)識"平拋運(yùn)動可以看作是水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動的合成。"這一規(guī)律。我們利用演示實驗都應(yīng)清楚地顯示出演示內(nèi)容的本質(zhì)特征。當(dāng)然實驗時要增強(qiáng)實驗的趣味性，更好地調(diào)動學(xué)生的思維積極性。
再比如，講"摩擦力"這一節(jié)，我們可以用引導(dǎo)提示法指出我們要實驗的問題和目的。如"摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)系呢？"，為了研究這個問題，我們調(diào)整吊盤上的重物的重量，使木塊在桌面上作勻速直線運(yùn)動，這時繩子對木塊的拉力就等于木塊與桌面間的滑動摩檫力。然后在木塊上加一個重物，增大木塊與桌面間的壓力，這時發(fā)現(xiàn)，必須增加吊盤上的重物，使拉力增大，木塊才能做勻速運(yùn)動�？梢娫龃竽緣K與桌面之間的壓力，木塊與桌面之間的滑動摩檫力也增大。學(xué)生就很自然地得出"兩個物體間的滑動摩檫力f的大小跟這兩個物體之間的壓力N大小成正比"的結(jié)論，即f=μN(yùn)。然后進(jìn)一步得出動摩擦因素與兩接觸物體的材料和它們接觸面的粗糙程度有關(guān)。整個實驗?zāi)康男悦鞔_，環(huán)環(huán)緊扣，步步深入，學(xué)生必定會有很強(qiáng)的感性認(rèn)識，很清楚的認(rèn)知思路，從而輕松地掌握這節(jié)的內(nèi)容。
演示實驗切忌毫無目的，隨心所欲。演示實驗的最終目的是為教學(xué)服務(wù)的，為的是在實驗中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，理解規(guī)律，從而掌握規(guī)律。為實驗而實驗，沒有目的性，只會使學(xué)生浮于實驗過程與表面現(xiàn)象，不知道老師為什么做實驗，不知道實驗演示了什么規(guī)律，更談不上自己去發(fā)現(xiàn)與探討規(guī)律了。對老師而言，這樣的實驗是"吃力不討好"的事。
2.要明顯直觀，忌模糊不清
演示實驗應(yīng)具有一定的可見度，在課堂演示實驗時，有些實驗往往因后面的學(xué)生看不清而深感遺憾，有些不得不讓學(xué)生課后逐個觀看而消耗了許多精力。故可見度是衡量演示實驗質(zhì)量的重要標(biāo)志之一。
可以說演示實驗的一切功能都不能離開觀察，觀察者只能在演示者所給現(xiàn)象的基礎(chǔ)上進(jìn)行觀察。因此，演示實驗的直觀是最起碼的要求，教師在設(shè)計演示實驗時應(yīng)注意以下幾點：
首先，物理過程的變化要顯著。為了使現(xiàn)象明顯，儀器的尺寸要比較大，尤其是觀察部分的尺寸要大、刻度線條要粗，要使教室內(nèi)最遠(yuǎn)的同學(xué)也能看清。這樣做演示的精密度雖有所降低，但可以用感受效果來彌補(bǔ)。必要時可以借助投影、機(jī)械放大、光杠桿、放大電路等手段增強(qiáng)現(xiàn)象的明顯性，提高觀察效果。另外，儀器擺放的位置，被觀察主體與背景的色調(diào)對比等也會影響觀察的效果。通常可采用演示板、磁性黑板、染色、生煙、襯托背景、照明等方法來增強(qiáng)觀察效果。
其次，儀器簡單，過程明了。演示之所以要直觀，就是為了能從實驗中直接觀察到物理過程，認(rèn)識物理現(xiàn)象的本質(zhì)，而不需要過多地拐彎抹角，受其它無關(guān)因素的干擾。特別是一些為建立、鞏固物理概念的定性演示中，沒有必要選擇精密復(fù)雜的實驗裝置。例如，我們用橢圓墨水瓶演示微小形變現(xiàn)象，效果就比用復(fù)雜的光桿系統(tǒng)裝置要好。又如，用旋轉(zhuǎn)電樞（或磁鐵）的方法演示電動機(jī)的原理就比搬一個真的電動機(jī)來做實驗更能突出物理原理。
第三，要多種感官并用。有資料表明"在接受知識方面，單靠聽覺一般只能記住15%左右；單靠視覺，從圖象獲得知識，只能記住45%左右；如果兩者結(jié)合起來，可記住65%"。因此，調(diào)動學(xué)生各部分感官的協(xié)調(diào)并用，比單一渠道要好。我們應(yīng)該考慮學(xué)生的各種感官對信息的分辨能力，以強(qiáng)化有效刺激，促進(jìn)學(xué)生對新知識、新規(guī)律的理解。例如，講加速度時，學(xué)生視覺感受到加速度影響速度的變化可能不很明顯，可以用多媒體課件來演示。演示時，速度的變化可以用音高變化來表示。使學(xué)生聽覺、視覺共同作用可能比單純用視覺更直接。因而對變化率的概念比較容易建立。
演示實驗切忌模糊不清。學(xué)生看不到清晰的實驗過程和明顯的實驗結(jié)果，搞不清實驗所演示的規(guī)律、原理，無助于物理教學(xué)。與其浪費(fèi)時間，不如不做。
3.要安全可靠，忌弄虛作假。
課堂上的教學(xué)時間是極其寶貴的，如果教師在演示中出現(xiàn)失誤和差錯，不僅會殆誤時間，而且會引起對所得結(jié)論的懷疑。因此，教師在課堂上的演示實驗必須確保成功。
成功的演示是由多方面的因素決定的。首要條件是掌握實驗原理，它是設(shè)計和改進(jìn)實驗的依據(jù)。只有掌握了原理，才能準(zhǔn)確的抓住關(guān)鍵，成功的進(jìn)行演示。例如，靜電實驗我們一般認(rèn)為比較難做，其實關(guān)鍵在于靜電電壓高而電量少。因其電壓高，通常所說的絕緣體在高壓下變成了導(dǎo)電體；因其電量少，電荷容易漏。從原理上進(jìn)行分析，我們就可以找到改進(jìn)靜電演示實驗的關(guān)鍵--解決絕緣問題。只要對儀器進(jìn)行簡單的改進(jìn)就行了。
其次，要注意環(huán)境條件。有些實驗的成敗與環(huán)境等外界條件很有關(guān)系。例如，空氣的濕度對靜電實驗很有影響，某些電學(xué)實驗跟電源電壓的穩(wěn)定性還有關(guān)。因此，教師在課前要選擇好所需的儀器和材料，仔細(xì)地進(jìn)行檢查，熟悉儀器的使用性能，了解實驗的精確程度，估計實驗的時間，觀察教室里即將演示的環(huán)境等。
課前做好充分的準(zhǔn)備，可以提高演示的成功率，但不能保證課堂上一定不出問題。出了問題怎么辦？一是要鎮(zhèn)定，切忌手忙腳亂，應(yīng)認(rèn)真思考和分析，盡可能及時找出原因，迅速排除故障；二是要實事求是，實驗失敗不可簡單地用"儀器不行"來搪塞過去，更不能編造數(shù)據(jù)，弄虛作假。應(yīng)當(dāng)向?qū)W生如實說明實驗失敗的原因，申明下次再做。這種負(fù)責(zé)的精神和科學(xué)的態(tài)度，必將培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)作風(fēng)，對學(xué)生產(chǎn)生良好的影響。
4.要有啟發(fā)性，宜簡不宜繁
“一項演示實驗，使用的材料越簡單，學(xué)生越熟悉，就越想透徹地獲得所驗證的結(jié)果”（麥克斯韋），演示實驗宜簡不宜繁。過于復(fù)雜的實驗裝置還會分散學(xué)生的注意力，不易抓住事物的本質(zhì)，也不易鼓勵學(xué)生自己動手做實驗。我校原來使用氦氖激光儀做光學(xué)實驗，現(xiàn)有些光學(xué)實驗我們改用從文具店買來的激光指示器做實驗，上課時即可代替教鞭，又可做物理實驗，極為靈活方便。而且學(xué)生課后也能自己用激光指示器做實驗，增加了動手能力。演示實驗?zāi)軌蛱峁┴S富的感性材料，變抽象為形象。但它的最終目的是要通過觀察啟發(fā)思維，使學(xué)生更好地認(rèn)識客觀規(guī)律，發(fā)展能力，培養(yǎng)興趣。因此，在設(shè)計和編制演示程序時，必須在啟發(fā)性上下功夫。
演示中的啟發(fā)性，首先在于以趣激疑。當(dāng)生動的演示現(xiàn)象出乎學(xué)生的意料之外時，認(rèn)知的矛盾將上升為思維的動力。例如，靜電植絨實驗中，當(dāng)啟動手搖感應(yīng)起電機(jī)時，下極板上的小紙屑不斷地飛舞起來，粘附在涂有膠水的上極板上，形成了美麗的圖案。而對這一美妙神氣的現(xiàn)象，學(xué)生的許多疑問必將油然而生。
運(yùn)用演示引發(fā)問題，只是啟發(fā)思維的起點。雖然它是學(xué)生開展積極思維的突破口，但要推進(jìn)學(xué)生思維的展開，仍需有教師不斷地加以恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。例如，為什么會有這種現(xiàn)象？怎樣才能產(chǎn)生？條件是什么?怎樣才能做得更好？在學(xué)生不斷的思索、探討、研究中，逐步掌握物理知識，理解物理規(guī)律，這樣的實驗就成為了推進(jìn)思維的向?qū)А?/p>
演示實驗一般情況可采用這樣的幾步：1.提出問題，通過實驗建立初步表象；2.再做實驗，又提出問題進(jìn)行探討，找出規(guī)律；3.應(yīng)用規(guī)律來說明問題，并用實驗來驗證。這一過程體現(xiàn)了實踐--理論--實踐的認(rèn)知規(guī)律。演示實驗切忌難易不分，草草了事。有些新教師做實驗，常常以能顯示實驗現(xiàn)象為滿足，草草表演，匆匆收場。這樣的實驗必不能給學(xué)生留下深刻的印象，而且忽視了學(xué)生由感性到理性的上升過程，忽視了學(xué)生能力的培養(yǎng)，不可能達(dá)到實驗所需的目的。
總之，演示實驗在物理教學(xué)中有不可替代的作用。尤其在當(dāng)今素質(zhì)教育的大背景下，在物理教學(xué)中實施素質(zhì)教育，實驗教學(xué)能起到不可估量的作用。教師只有明確了演示實驗的重要性，掌握了正確的方法，才能使學(xué)生的觀察和思維活動緊密地結(jié)合起來，用觀察來促進(jìn)思維活動的展開，又用思維來指導(dǎo)觀察活動的進(jìn)行，逐步掌握物理概念和規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和思維能力，才能使我們的物理教學(xué)達(dá)到"事半功倍"的效果。此外，教師對待演示實驗的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度也會對學(xué)生的實驗素養(yǎng)起到潛移默化的作用。
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