談物理演示實驗中的“五要五忌”

　摘要：本文闡述了物理演示實驗在教學(xué)過程中的應(yīng)注意的幾點，對發(fā)揮實驗的作用，提高效率，促進學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，建立正確的學(xué)習(xí)方法等有一定的指導(dǎo)作用。
　　
　　關(guān)鍵詞：明確直觀可靠啟發(fā)性
　　
　　實驗是物理學(xué)的基礎(chǔ)，物理學(xué)就是從實驗中產(chǎn)生的。中學(xué)物理教學(xué)，必須以實驗為基礎(chǔ)，在課堂教學(xué)中要多做演示實驗，多安排學(xué)生實驗，教師要給學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的實驗環(huán)境，讓學(xué)生有目的地進行觀察、測量，獲取知識，發(fā)展能力，養(yǎng)成善于觀察、勤于動手的好習(xí)慣。實驗是最活躍最具生命力的部分，它包括教師演示實驗和學(xué)生實驗。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)的獨特方法。它能化抽象為具體，化枯燥為生動，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，并進行思考，配合講授使學(xué)生認識物理概念和規(guī)律，達到“事半功倍”的效果。學(xué)生實驗室教師在教學(xué)過程中要求學(xué)生必須掌握的實驗，它要求學(xué)生在掌握實驗的各種知識的同時自己動手操作，這也是深受學(xué)生歡迎的形式。它在很大的程度上能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生動手參與，這樣既讓學(xué)生對已有的知識進行了一次很好的鞏固和加強，有培養(yǎng)學(xué)生喜好動手的習(xí)慣和嚴(yán)謹?shù)目茖W(xué)實驗態(tài)度。我們教師在物理教育教學(xué)過程中一定要重視物理實驗的重要性。
　　
　　實驗的內(nèi)容選擇、構(gòu)思設(shè)計、實驗過程等對學(xué)生掌握知識、培養(yǎng)能力和學(xué)習(xí)科學(xué)方法有重要意義。要使實驗真正達到目的，必須做到以下幾點：
　　
　　一、實驗要目的明確，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。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，合理地進行實驗，以便讓學(xué)生清楚地認清物理概念和規(guī)律。
　　
　　例如，在講授“聲音的產(chǎn)生與傳播”這一節(jié)的內(nèi)容時，我們可以選擇的演示實驗比較多。除書上的實驗外，還有如用手敲桌子、播放磁帶讓喇叭振動、撥動直尺發(fā)聲等。其目的就是讓學(xué)生認識“發(fā)聲體在振動”這一規(guī)律。我們利用演示實驗都應(yīng)清楚地顯示出實驗內(nèi)容的本質(zhì)特征。當(dāng)然實驗時要增強實驗的趣味性，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，我們用彈簧測力計勻速拉動木塊，使木塊在桌面上作勻速直線運動，這時繩子對木塊的拉力就等于木塊與桌面間的摩擦力。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)，必須使拉力增大，木塊才能做勻速運動。可見增大木塊與桌面之間的壓力，木塊與桌面之間的摩擦力也增大。學(xué)生就很自然地得出“兩個物體間的摩擦力f的大小跟這兩個物體之間的壓力N大小有關(guān)”的結(jié)論，即表面積受到的壓力越大，摩擦力就越大。然后進一步通過使用不同粗糙程度的木板得出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)，即接觸面越粗糙，摩擦力越大。整個實驗?zāi)康男悦鞔_，環(huán)環(huán)緊扣，步步深入，學(xué)生必定會有很強的感性認識，很清楚的認知思路，從而輕松地掌握這節(jié)的內(nèi)容。
　　
　　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。
　　
　　二、實驗要操作規(guī)范，忌糊里糊涂
　　
　　實驗操作步驟和操作動作要規(guī)范、正確，這不僅關(guān)系到實驗?zāi)芊癯晒�和實驗的效果，而且對學(xué)生進行實驗?zāi)芷鸬绞痉兜淖饔�。有的實驗必須要有�?guī)范的操作，否則就會有意想不到的事情的發(fā)生，我們要有嚴(yán)謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度進行治學(xué)。讓學(xué)生也學(xué)習(xí)到嚴(yán)謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，做事不能糊里糊涂。這就要求我們在做演示實驗之前，要對該實驗做一個非常充分的準(zhǔn)備，了解試驗的原理過程，掌握過程中可能出現(xiàn)的各種可能并作出及時地解決，以確保演示實驗的成功。
　　
　　例如：在“探究串、并聯(lián)電路電壓的規(guī)律”中，我們在做演示實驗之前就必須做好充分的準(zhǔn)備，因為在測串聯(lián)電路總電壓時，如果使用干電池做電源，可能得出來的總電壓就與各部分電壓加起來有出入，這是因為干電池它有內(nèi)阻，有條件的學(xué)校在本節(jié)的演示實驗中最好采用學(xué)生電源，如果沒有或不方便也應(yīng)盡可能的使用新的干電池，越新的干電池它的內(nèi)阻就越小。出現(xiàn)了與實驗本身的不一致的結(jié)果，應(yīng)及時地給學(xué)生做一定的解釋，就如這里的兩節(jié)干電池的電壓值只有2伏多而不是3伏，可能會造成學(xué)生的一些疑惑，這里就不能含糊其辭，有必要讓學(xué)生知道，拓展一下知識。
　　
　　對于我們的每一個實驗都要用嚴(yán)謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度進行對待，特別是我們關(guān)于電學(xué)的一些實驗，只有規(guī)范的實驗操作才能得出正確的實驗結(jié)果。
　　
　　實驗要操作規(guī)范，忌糊里糊涂。實驗的除了在其過程中教給學(xué)生知識，也同時教會學(xué)生實驗的規(guī)范，嚴(yán)謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。在做實驗的時候教師一定要正確地對待。
　　
　　三、實驗要明顯直觀，忌模糊不清
　　
　　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。必要時可以借助投影、機械放大等手段增強現(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�？刹捎醚菔景濉⒋判院诎�、染色、生煙、襯托背景、照明等方法來增強觀察效果。
　　
　　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，用一個小棒將兩個環(huán)形磁體穿起的方法演示磁極間的相互作用規(guī)律就比書上用兩個條形磁體做的演示要方便且直觀的多。
　　
　　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，以強化有效刺激，促進學(xué)生對新知識、新規(guī)律的理解。例如，講“聲的利用”時，教師如果就照書上的敘述進行講解，學(xué)生可能聽起來就有些是懂非懂的感覺，這是教師可以利用多媒體將書上的聲吶系統(tǒng)的工作原理和蝙蝠的回聲定位用動畫演示出來，這樣就使本來無聲的靜止的變活了，而且能讓每個學(xué)生都能清晰地看到演示的整個過程。既增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、學(xué)習(xí)的趣味性，也增加了學(xué)生學(xué)習(xí)知識的有效率。
　　
　　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)。與其浪費時間，不如不做。
　　
　　四、實驗要安全可靠，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，成功的進行演示。例如，用驗電器檢驗物體是否帶電的實驗我們一般認為比較難做，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。從原理上進行分析，我們就可以找到改進靜電演示實驗的關(guān)鍵--解決絕緣問題。只要對儀器進行簡單的改進就行了。
　　
　　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)定性有關(guān)。因此，教師在課前要選擇好所需的儀器和材料，仔細地進行檢查，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。
　　
　　五、實驗要有啟發(fā)性，忌難易不分
　　
　　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，認知的矛盾將上升為思維的動力。例如，壓強的實驗中，當(dāng)我們用以錐形漏斗倒立向乒乓球吹氣時，原本應(yīng)該下落的乒乓球卻緊緊的貼著錐形口，形成了這一奇妙的想象。而對這一美妙神氣的現(xiàn)象，學(xué)生的問題必將油然而生。又如，在磁現(xiàn)象的實驗中，我們用一根從中間折斷的條形磁體，用其中一段地折斷處去吸起一些鐵釘，再用另一段的折斷處去與剛才那段的折斷處合攏，我們發(fā)現(xiàn)原來被吸起的鐵釘一一的掉落下來。學(xué)生們就會想為什么呢？
　　
　　運用演示引發(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，但要推進思維的展開，仍需有教師不斷的引導(dǎo)。例如，為什么會有這種現(xiàn)象？怎樣才能產(chǎn)生？怎樣才能做得更好？……在學(xué)生不斷的探討、思索中，逐步掌握物理知識，了解物理規(guī)律，這樣的實驗就成為了推進思維的向?qū)А?br /> 　　
　　演示實驗一般情況可采用這樣的幾步：提出問題，通過實驗建立初步表象；再做實驗，又提出問題進行探討，找出規(guī)律；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，急急表演，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。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，用觀察促進思維活動的展開，又用思維指導(dǎo)觀察活動的進行，逐步掌握物理概念和規(guī)律，發(fā)展觀察和思維能力，才能使我們的物理教學(xué)達到“事半功倍”的效果。此外，教師對待演示實驗的嚴(yán)謹作風(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。