高中物理演示實驗教學功能的挖掘和設計

江 翔

（永安第一中學，福建永安366000）

高中物理演示實驗教學功能的挖掘和設計

江 翔

（永安第一中學，福建永安366000）

演示實驗教學可以給學生提供感性認識，激發學習物理的興趣和動機，加深對物理知識的記憶，促進學生對物理、規律的理解和應用，同時在實驗過程中還培養了學生的思維能力、觀察能力、動手操作能力、分析處理數據的能力及實驗創新能力等，更重要的是幫助學生學習和掌握科學研究方法，培養學生意志品質和科學態度。為有效發揮演示實驗的教學功能，要研究演示實驗教學策略，合理創新設計演示實驗，設計上不僅要注重感知、理解、和應用方面，更要注重培養學生實驗創新能力和情意功能。

演示實驗；教學功能；教學設計

新課程背景下，演示實驗已不僅僅是為了引出概念、驗證規律、提高感性認識。演示實驗在物理教學中除了要展示物理概念和規律，而且還要展示通過實驗建立概念、規律的過程，學習科學研究的方法，培養創新意識和實踐能力，使學生對物理科學有一個完整的認識。因此，教師在課堂教學中必須合理運用演示實驗等直觀形象化教學手段，呈現必要的感性材料，以使教學過程符合由感性到理性的認識規律，并且將“知識與技能”“過程與方法”“情感態度與價值觀”三維目標的實現落到實處。因此，為了有效發揮演示實驗的教學功能，要研究演示實驗教學策略，對實驗教學進行創新設計。

在學生參與演示實驗過程中，感知、思維、動機、注意、興趣等心理活動都要同時參與，所以演示實驗的教學要求有明確實驗目的，激發學習動機，讓演示實驗和一定教學內容、教學方法、教學過程等相結合，才能充分挖掘演示實驗的教學功能。下面以圓錐為什么會向“上”滾的演示實驗為例進行教學設計。

一、以趣激疑，激發認知沖突

在高中（物理必修1）的“重力與重心”一節中，迷你實驗室中有“圓錐為什么會向上滾？”的演示，如圖1，在這個演示中，一般都只演示圓錐向“上”滾的現象，而后讓學生討論分析現象原因，培養學生應用物理知識解決問題的能力。但為了更好挖掘演示實驗教學功能，在引入新課階段，設計將此實驗用來引入新課，先調動課堂氣氛，再設置懸念，激發學生的求知欲望。

演示步驟1：先在“V”字形斜面軌道，放上一支鉛筆。

問題1：鉛筆會怎樣滾動？學生回答：“向下滾。”

演示步驟2：教師操作演示，果然如此。

演示步驟3：接著展示圓錐，調整好軌道寬度，并將其放在“V”字形斜面軌道上較低端。

問題2：圓錐會怎樣滾動？大部分學生自信回答：“向下滾。”（已有經驗）

演示步驟4：自然釋放軌道上圓錐，結果出乎意料，圓錐“向上滾”。

讓學生感到意外，產生懸念。

演示步驟5：又調整軌道，讓圓錐從軌道較低處釋放。

問題3：圓錐會怎樣滾動？學生已有前面的經驗，學生回答：“向上滾。”

可是現象是“向下滾”。學生眼神流露出吃驚和好奇。擴展設計此演示的目的是讓學生產生更大疑惑，到底是什么因素決定圓錐的滾動方向？以趣激疑，激發學生認知沖突，激發求知欲望。

二、拓寬實驗內容，引導全面探究

在鞏固知識階段，主要培養學生觀察力和分析問題的能力和探究能力，如圖2在演示過程改變了只“向上滾”的情形來創設不同情境，展示在“V”字形軌道構成的斜坡上既能“向上滾”又能“向下滾”，還能靜止不動，來充分激發學生的探究欲。為了進一步發掘演示實驗教學功能，要突破實驗目標，做實驗不僅僅是驗證物理規律而做的實驗，而是要努力實現三維目標。通過引導學生改變裝置的條件（兩根軌道之間的夾角、軌道平面與水平面的傾角等因素），拓展了學生的探究空間，培養了學生思維能力。重復演示步驟4，問題4：如何改變裝置的條件，使圓錐向上滾、向下滾？

此步設計是為了更深層次挖掘演示實驗教學功能，改變裝置各種因素條件，通過控制變量法，引導學生全面科學探究，充分發揮學生主動性和思維發散性，整個過程注重培養學生科學探究的精神和方法。

三、培養觀察能力，建立科學圖景

在分析解決問題階段，讓學生應用所學知識分析現象產生的原因。設計學生觀察環節，教給學生觀察方法，培養觀察能力，增加學生演示實驗的參與度。引導學生注意重點觀察圓錐在不同位置時，其軸線到水平桌面的高度，發現圓錐在順著軌道從低處向高處滾動時，圓錐的重心確在降低，如圖3所示，若能讓學生進一步建立圖景，學生就能深刻理解圓錐為什么向上滾、向下滾。通過此過程培養了學生觀察的能力，會用圖景來幫助分析問題，啟發學生由感性到理性的積極思維。因此觀察要與思維緊密結合，才能培養出認真、細致、深入的良好觀察品質。這些能力培養對于物理學習來說很重要。

四、聯系生活實際，學以致用

演示實驗教學功能除了感知功能、理解應用功能、培養實驗能力功能外，還需進一步挖掘演示實驗教學情感功能，通過設計問題5：你能讓圓錐放在軌道上靜止不動？學生討論交流，并請一位同學上來演示。此設計能更好培養學生動手實踐能力，并應用所學知識來解決問題，同時又進一步設計教學，布置學生課后收集有關“怪坡”現象材料，并交流討論，培養學生收集信息、處理數據的能力，培養學生科學態度和精神。利用所學知識分析，解決實際問題，激發學生愉悅的情感。

總之，在演示實驗教學中，充分發掘演示教學實驗功能，將科學探究思想滲透到演示實驗教學中，在教學內容上層層遞進，在教學過程中創設情境，注重學生主動性發揮，激趣導學，滲透物理思想方法，培養學生思維創新能力，注重情感教育，將所學知識與生活聯系，將所學的知識應用于解決問題，體現物理走向社會，達到學以致用的目的。因此，對我們教師來說，要更新觀念，加大對演示實驗教學的研究，創新演示實驗教學設計，在不同教學過程中可以采取不同內容和形式，明確教學要達到的目標，巧妙設計，才能更好挖掘演示實驗的教學功能。

［1］閻金鐸，田世昆.中學物理教學概論［M］.北京：高等教育出版社，1991.

［2］張德啟，李新鄉，陶洪，等.物理實驗教學研究［M］.北京：科學出版社，2005.

［3］郭懷中.物理教學論［M］.合肥：安徽人民出版社，2007.

［4］楊群琳.充分發揮演示實驗的教學功能［J］.杭州教育學院學報，1997（4）.

（責任編輯：詹國榮）