新課標(biāo)下對演示實驗的新思考

筆者經(jīng)過多年的探索對演示實驗提出以下幾種新思考，供同行們參考，旨在拋磚引玉。

1 演示實驗的簡便化

簡易方便是演示實驗的重要原則之一，演示實驗所要求的簡易方便，既包括儀器結(jié)構(gòu)和實驗裝置的簡單明了、操作方便、各量易測、計算簡單，也包括由實驗現(xiàn)象導(dǎo)出結(jié)論時敘述或推理簡單。課本上的某些實驗過程欠簡捷，既費時，效果又差。這就要求在教學(xué)中創(chuàng)新實驗，達(dá)到簡化操作手續(xù)，縮短實驗時間，提高實驗效果的目的。例如，焦耳定律的演示實驗，如果按教材中的方法演示，不但實驗裝置極其復(fù)雜，而且效果不明顯，甚至?xí)贸鲥e誤的結(jié)論。對此筆者利用一個簡易的插入式變阻器對實驗進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。如圖1所示，將兩根火柴夾在電阻絲中，只需通電十幾秒鐘就可發(fā)現(xiàn)電阻大的電阻絲中的火柴被點燃，從而迅速得出結(jié)論。

2 演示實驗的穩(wěn)定化

裝置穩(wěn)固、狀態(tài)穩(wěn)定是演示實驗取得成功的重要保證，課本上部分演示實驗不成功原因在于不穩(wěn)定。例如，有些教師在演示“電荷的相互作用”實驗時，往往不能成功，便根據(jù)“做不成功”的經(jīng)驗將做演示實驗變?yōu)橹v演示實驗，人為地給學(xué)生設(shè)置了理解障礙。其實這一演示實驗難以成功的關(guān)鍵在于“難懸、量少”，缺乏穩(wěn)定性。這一演示實驗是將摩擦后的玻璃或橡膠棒懸掛，再用另一摩擦后的玻璃棒或橡膠棒靠近去驗證“同排異吸”的現(xiàn)象和結(jié)論，如圖2所示。但有兩點不足，一方面用細(xì)線懸掛的棒難以很快靜止，另一方面由于摩擦后的玻璃棒或橡膠棒所帶的電荷量少，一“漏”就“完”，很難保證實驗成功，但只要將此演示實驗進(jìn)行如下的創(chuàng)新：用懸掛法找出玻璃棒或橡膠棒的重心，并在重心處鉆孔，并將其上的污垢洗凈后干燥備用，實驗時從干燥箱（烘箱）內(nèi)將棒取出（或用電吹風(fēng)烘吹），摩擦后用小磁針支架支撐于重心處，再用摩擦后的另一棒去靠近，如圖3所示，改進(jìn)后的演示效果十分明顯，極易成功。又如在演示串、并聯(lián)電路的連接時，可以把各電路元件固定在示教板上，把電路裝接在豎直平面內(nèi)，以便讓學(xué)生看清楚線路的連接情況，效果更佳。

3 演示實驗的驚險化

學(xué)習(xí)的動機(jī)不但可以由內(nèi)驅(qū)力來激發(fā)，也可以由外在的刺激的誘因引起，驚險而引人入勝的演示實驗對學(xué)生而言就是強(qiáng)烈刺激的正誘因，能極大的激發(fā)學(xué)生的興趣，集中學(xué)生的注意力，加強(qiáng)記憶的效果。例如，在講授“機(jī)械能守恒定律”時，可將課本上擺球演示實驗設(shè)計為“鐵球碰鼻”的演示。如圖4所示，將一鐵球懸掛在教室的天花板上，讓鐵球剛好碰到教師的鼻子，然后釋放鐵球，鐵球擺過去，又?jǐn)[回朝教師打來時，教室里發(fā)出了驚叫聲，學(xué)生為教師捏了一把汗，但教師那安詳?shù)纳駪B(tài)又激起了他們求知的欲望，這樣就在活躍的氣氛中學(xué)習(xí)，打開學(xué)生思路，會起到意想不到的效果。

4 演示實驗的變速化

演示實驗現(xiàn)象出現(xiàn)時間的長短會影響演示實驗的效果。有些現(xiàn)象出現(xiàn)需要很長時間，課堂演示學(xué)生不易觀察到現(xiàn)象；而有些現(xiàn)象轉(zhuǎn)瞬即逝，課堂演示學(xué)生不能清楚觀察到現(xiàn)象。這兩種情況都會影響實驗效果，這就要求對演示實驗進(jìn)行速度處理。例如，照課本方法演示硫酸銅在水中擴(kuò)散現(xiàn)象，需幾天。若用高錳酸鉀溶液做此實驗，幾分鐘就會看見界面模糊，彼此進(jìn)入對方。又如，用磁鐵靠近小磁針時，由于磁鐵磁性較大，N、S極的變化迅速，稍遠(yuǎn)一些的學(xué)生不易觀察到，為此可在磁針上套一自制的外套（標(biāo)有N、S極木制的），這樣不但使小磁針質(zhì)量增大，轉(zhuǎn)動較慢，同時外觀的變大，增大了可見度。例如，演示電路中電流過大的原因的實驗，很長時間保險絲都不容易斷，實驗很難取得成功。如果事先重視將保險絲的某一部分用螺絲刀切一下這一細(xì)節(jié)，實驗時在較短的時間內(nèi)保險絲就熔斷了，產(chǎn)生了較好的效果。又如，碘升華和凝華現(xiàn)象，在酒精燈的火焰上一加熱，學(xué)生還沒有觀察，現(xiàn)象就迅速完成。操作時間稍長，還會出現(xiàn)液態(tài)的碘。為此，筆者利用圓底燒瓶中盛少量的碘，然后放在沸水中來加熱，不但延長了觀察時間，而且滿足了學(xué)生的好奇心，還保證了無液體碘的出現(xiàn)。

5 演示實驗的直觀化

演示實驗的一切功能都離不開觀察，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。而課本上的某些實驗非常的抽象，需要很強(qiáng)的想象力，以致感到理解困難，進(jìn)而對物理產(chǎn)生了畏懼心理。這就要求對實驗的裝置和過程進(jìn)行直觀化的處理，降低學(xué)生的觀察難度，增強(qiáng)實驗的效果。例如，在電磁感應(yīng)的演示實驗中，對于導(dǎo)線是如何切割磁感線的，學(xué)生理解起來困難。因為磁感線是不存在的，需要學(xué)生在腦海中想象出來。為了讓這個實驗更加直觀，容易理解，筆者在蹄型磁體的中間放一些大頭針，便將磁感線很直觀的顯示出來了。學(xué)生在觀察時就很容易理解了。

6 演示實驗的過程化

有些演示實驗，現(xiàn)象雖然明顯但由于存在一些因素的干擾和影響，學(xué)生易對實驗結(jié)果產(chǎn)生懷疑，或者沒有透徹理解由實驗得出的概念和規(guī)律，導(dǎo)致不能正確運用這些概念和規(guī)律解決問題。因此，教師在做這些演示實驗時，應(yīng)把實驗過程分解成若干段，創(chuàng)設(shè)一些輔助實驗過程，增加比較環(huán)節(jié)，通過展示“慢鏡頭”，再現(xiàn)“慢動作”，指導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察，對比聯(lián)系。例如，阿基米德原理的演示實驗，原實驗要求是稱出圓柱體物重，讀出浸沒在溢水杯中彈簧秤的示數(shù)，從而算出浮力，通過其物體所排出水的重力進(jìn)行比較得出結(jié)論；再部分侵入，及改用其它液體進(jìn)行實驗，得到同樣的結(jié)論。這樣的演示，學(xué)生學(xué)習(xí)后并不能透徹理解這一規(guī)律，在運用中常常出錯。筆者在演示過程中，增加了幾個環(huán)節(jié)：（1）在圓柱體逐漸浸入水中的過程中，觀察彈簧秤上示數(shù)的變化和圓柱體排開水的體積變化的關(guān)系。（2）圓柱體全部浸沒后逐漸增加深度及左右移動時，彈簧秤示數(shù)是否發(fā)生變化。（3）把一塊橡皮泥全部浸入水中，再改變橡皮的形狀，比較前后兩次彈簧秤示數(shù)有沒有變化。（4）分別用等體積的鋁塊、銅塊投入溢水杯，比較兩次溢水的水重。由此，學(xué)生對浮力的大小只跟排開液體所受的重力有關(guān)，而與物體沒入液體的深度、自身的形狀、構(gòu)成物體的密度等因素?zé)o關(guān)有了透徹的理解，在解決浮力問題就會運用自如了。

7 演示實驗的放大化

實驗現(xiàn)象要清楚明顯，也要課堂演示的重要原則。為此，可將課本上的部分演示實驗通過放大的方法進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。選用的儀器尺寸要足夠大，務(wù)使全班學(xué)生都能看清楚，如果有些儀器不宜做得太大（如驗電器的金屬箔大了就會影響其靈敏度），一般可采用光、電或機(jī)械等多種入大手段來增強(qiáng)演示效果，為了把不太明顯的現(xiàn)象顯現(xiàn)出來，常常采用背景襯托或染色或光、電放大等措施，如在演示“磁場的方向”和“磁感應(yīng)線”時，可以把實驗器材放在投影儀外，投影儀將整個實驗過程放大投影到屏幕上，清晰直觀，效果十分明顯，為了讓全班學(xué)生都能看清楚實驗，演示的儀器、器材要置于適當(dāng)高度，演示的平面圖像盡量使之豎直起來。如在演示“奧斯特實驗”時，將通電導(dǎo)線橫拉于投影儀上方，小磁針置于投影儀上的導(dǎo)線下方，就可避免因磁針在水平面內(nèi)的偏轉(zhuǎn)而導(dǎo)致學(xué)生觀察不清楚的弊端。

8 演示實驗的趣味化

愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師”。只要有了興趣，才能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。演示實驗如果能做到生動有趣，則能極大的調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如，講“大氣的壓強(qiáng)”時，為了顯示大氣壓強(qiáng)的存在，在做好課本上的“覆杯實驗”的基礎(chǔ)上，我們把杯子換成大試管，取大小不同而內(nèi)徑相差不太大的另一支小試管，在大試管內(nèi)倒?jié)M水，再把小試管裝入大試管內(nèi)一部分，再倒過來，就會看到大試管的水不斷流出，而小試管會徐徐鉆入大試管內(nèi)，這一魔術(shù)般的表演將極大地引起學(xué)生的興趣。

9 演示實驗的現(xiàn)代化

課本上的有些演示實驗受時間、空間、場地、儀器設(shè)備等條件的限制，不能夠演示或演示效果不理想。實踐證明，充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段能彌補(bǔ)其不足，提高實驗教學(xué)的效果。例如，在“研究擴(kuò)散現(xiàn)象”時，利用實驗研究了氣體之間、液體之間會產(chǎn)生擴(kuò)散現(xiàn)象后，課本中指出固體之間也會發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象。固體之間到底會不會發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象？雖然我們可以舉一些例子加以證明，但最好的辦法，利用實驗來驗證，這樣才能使學(xué)生對固體之間也會發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象確信無疑。可是固體分子擴(kuò)散極緩慢，而在有限的教學(xué)時間內(nèi)做固體分子擴(kuò)散實驗，擴(kuò)散現(xiàn)象看不到。在這里恰當(dāng)運用現(xiàn)代教育多媒體技術(shù)，將固體分子擴(kuò)散現(xiàn)象的實驗錄像放給學(xué)生觀看，從錄像上學(xué)生能清楚地看到固體分子擴(kuò)散的情形。又如，火箭的發(fā)射過程，原子核的裂變、聚變及原了彈的爆炸過程的實驗我們在教室里是沒有條件無法做的，但可以充分利用現(xiàn)代教育多媒體技術(shù)，將這些錄像放給同學(xué)觀看。又如，地球繞太陽運轉(zhuǎn)的演示，無法在實驗的條件下完成，也可用現(xiàn)代教育多媒體技術(shù)，讓學(xué)生清楚的看到地球繞太陽轉(zhuǎn)的真實情況。總之，對于肉眼看不見的微觀現(xiàn)象，時間極短肉眼無法辨認(rèn)與時間過長的宏觀現(xiàn)象和宇觀的現(xiàn)象都可用現(xiàn)代教育多媒體技術(shù)播放，獲得好的效果。

(欄目編輯黃懋恩)