物理教學中演示實驗的設計

吳東峰　王秀榮

隨著教學改革的深化，物理實驗在中學物理教育中的作用和地位顯得更加突出。而在課堂教學中演示實驗是教學的重要手段，它能將一些抽象的物理概念和規律形象化，還能將教師的思維方法、操作技能展示給學生，引導學生觀察、思索，使學生認識物理概念和規律“事半功倍”。因此演示實驗的設計就顯得尤為重要。

實驗原理應體現其科學性、針對性

實驗原理的科學性主要指物理原理是否正確，演示實驗的物理現象是否真實、正確地反映了實驗原理原理的正確性要求不能弄虛作假、制造假象代替真實的物理現象來欺騙學生。實驗的誤差是不可避免的，但是決不能把一切不成功的實驗結果都歸于誤差，而是要用正確的原理來解釋誤差。例如，演示變壓器的輸入、輸出電壓之比與原副線圈的匝數成正比的時候會存在誤差，此時應指出漏磁與電流的熱效應是產生誤差的主要原因，為了減少誤差，可以采用硅鋼片做鐵芯，或用電阻率更小的導線繞制線圈，等等。

實驗的設計應具有針對性具體地講就是要明確解決什么問題，得出什么結論，驗證什么定理、定律，建立什么概念，等等。教材中某些重要的概念、規律等通過演示實驗歸納得出，比教師單純地講授更容易使學生接受；教材的某些重點、難點學生存在疑慮，必須通過實驗才能使學生真正地領會。所以，設計的實驗一定要重點突出，結論直接。

實驗器材要經濟實惠、方便耐用

實驗器材的選擇要從多方面考慮，但首先要取材方便，經濟實惠，且為學生所常見。例如，“反沖運動”，可設計一個“水火箭”，把一個飲料瓶口用軟木塞塞住，在塞上鉆一個小孔，裝上氣門針，在瓶里裝一定量的水，通過氣針往瓶里打氣，到一定程度時氣體就會把瓶塞沖開，同時瓶子就會向相反方向運動。這個實驗的器材都是學生熟知的。實驗簡單明了，但很能說明問題。在演示實驗時，為了能讓所有學生都清楚地觀察到實驗現象，經常會一而再、再而三地重復實驗，故所選的實驗器材一定要經得起“考驗”，不能在中途損壞而影響教學的正常進行。

實驗步驟應簡單易行

實驗步驟要簡單，易操作結構復雜、操作繁瑣的實驗，往往會分散學生的注意力。只要演示實驗的科學性強，現象明顯，越簡單越好。在打靶實驗設計中，關鍵是確保打槍和掉靶的同時性。方法有二：一是在槍口裝光電門和控制電路；二是將扳扣和開關直接連在一起。筆者采用方法二，效果很好。

要盡量使結果明顯一般地說，觀察明顯、清晰的現象比觀察細微、模糊的現象效果更佳，學生興趣更濃。為了使實驗效果明顯清晰，應該從這樣幾個方面來考慮：變小為大、變弱為強、變快為慢、變淡為濃、變輕為響等。例如，演示固體形變時可將燒瓶里的水染為紅色；還有一些實驗現象，發生在一瞬間，可借助錄像、電腦進行慢放、延時等手段來解決，使實驗結果更容易觀察、區分和比較。

實驗現象應直觀，新奇有趣，貼近生活

學生在學習過程中，不論是觀察、記憶、思維還是想象，沒有注意的參與是不行的。心理學研究表明：注意的指向性和集中性與刺激物的新異性有關，刻板的、千篇一律的習慣性刺激不易引起人們的注意。因此實驗的設計要突出實驗現象的直觀、新奇有趣、貼近生活。

實驗現象首先應直觀形象現象越直觀，越有利于學生利用直覺思維，進行有效學習。例如，為了演示金屬電阻率隨溫度而變化的實驗，把“220V、40W”的廢日光燈管敲斷，取其中一端燈絲把它和“6V、6W”的燈泡、演示電流表、開關串聯在6 V的穩壓電源上。閉合開關，燈泡正常發光；用尖嘴鉗夾住日光燈燈絲另一端，用酒精燈給燈絲加熱，燈泡亮度顯著變暗，電流表讀數變小；停止加熱，把燈絲、尖嘴鉗一起浸入涼水盆中，燈泡迅速變亮，電流表讀數亦變大。學生親眼看到燈泡的亮暗變化，得出金屬電阻率隨溫度升高而增大，隨溫度降低而減小的結論，印象一定深刻。

實驗現象應新奇有趣學生都有好奇心理，奇特的物理現象、出乎意料的實驗結論，都會在不同程度上激發起學生的求知欲望，從而促使學生更用心地學習。例如，在“慣性”一節教學中，把一玻璃瓶放在桌上，瓶底壓一張紙條，慢慢拉動紙條，酒瓶隨紙條向桌子邊緣慢慢移動，此時學生都以為若再移動，酒瓶就要掉到地上了。這時教師突然用力快速抽動紙條，學生異口同聲地發出尖叫聲，當看到瓶子安然無恙時，學生便急切想要知道這“魔術”的奧秘，教師因勢利導指出慣性原理，這對學生的理解就起到水到渠成的作用。

實驗要貼近學生的生活貼近生活的實驗會使學生具有“親近感”，學習起來更有效率。例如，在大氣壓強的教學中，教師可以舉平時用吸管喝汽水的例子，來說明大氣壓強的無處不在性。這類實驗，學生在日常生活中都有所接觸，通過這類實驗，可以使學生在好奇中感受物理知識的魅力，在輕松的環境中獲得真知。

總之，加強實驗教學，增設演示實驗是新課程標準的特點之一，隨著新一輪課程改革的不斷深入，作為中學物理教師必須跟上當前形勢，不斷地探索物理實驗設計思想，豐富自己的實驗教學。

（作者單位：1 河北省遷安一中；2 河北省遷安職教中心）