演示實驗中如何培養學生的思維能力

焦玉增

摘 要：演示實驗的目的是要通過觀察啟發學生思維，但教學中卻是教師做得多，學生想得少，效果并不理想。要想實現演示實驗對學生思維能力的培養，教師必須通過疑問開啟學生思維，挖掘深層因素，幫助學生克服思維障礙，讓學生的思維能力得到充分發展。

關鍵詞：演示實驗;物理現象;物理原理;思維能力;思維方法

中圖分類號：G63 ? ? 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1673-9132（2017）05-0192-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.05.121

演示實驗是以教師為主要操作者的表演示范實驗，它主要是把要研究的物理現象展現在學生眼前，配合教師講授引導學生觀察、思考和討論等方式完成課堂教學任務。演示實驗的最終目的是要通過觀察啟發學生思維，讓學生認識客觀規律，發展能力。但在現實中，演示實驗的教學常常是教師做得多，導得少;學生看得多，想得少。因此，如何通過演示實驗調動學生思維的積極性和主動性，優化思維過程，學會思維方法，克服思維障礙，促進學生良好思維品質的形成，使演示實驗真正成為演“思”實驗，成為了每個物理教師必須思考的重要問題。下面筆者結合教學實踐，談談在演示實驗教學中啟發學生思維的策略。

一、矛盾演示，開啟學生思維器官的鑰匙

疑問、矛盾是思維的啟發劑，它能有力地調動學生思維的積極性和主動性，是開啟學生思維器官的鑰匙。教師在教學中應特別注意創設一些與學生頭腦中先入為主形成的概念相矛盾的物理情景，誘發學生產生強烈的認知沖突，調動學生思考問題的積極性。例如，在講“阿基米德原理”時，教師先把一個木塊和一個鐵塊同時放在水中，木塊漂浮，鐵塊下沉。然后問學生：“為什么會出現這種現象？”學生異口同聲回答：“木塊輕，鐵塊重?！苯又處熢儆锰炱椒Q出同樣重的木塊和鐵塊放入水中，依然是相同的現象。為什么同樣重的東西，一個會漂在水面上，而另一個會沉到水底呢？學生都想探究其中的原因，對解決這個問題產生了濃厚的興趣。

二、程序演示，為學生架設思維的階梯

發掘問題，只是思維的起點，而思維的進程，還需依靠演示實驗加以引導。思維活動是有序的，教師要按照學生的認知規律來設計實驗教學的程序，為學生架設思維的階梯，以誘導學生思維由淺入深，循序漸進。例如，托里拆利實驗是教學的重點和難點，為什么管內水銀柱產生的壓強等于大氣的壓強？為什么管內要用水銀來做實驗？這些問題的提出極易讓學生茫然。針對這種現象，教師在教學中可以設計以下演示程序：1.先演示覆杯實驗建立大氣壓強的概念;2.將裝滿水的杯子和托住水的紙片倒立在水槽中，然后抽出紙片，杯中水仍不下落，說明這時杯中的水仍受大氣壓托住，而大氣壓作用在水面上;3.再換一根一米長的玻璃管灌滿水，用手堵住管口倒立在水槽中，發現管中水柱仍不下落，說明大氣壓托起了這一米高的水柱。這時，教師可以告訴學生，大氣壓強能托起十米多高的水柱，所以用水柱的高度來測量大氣壓強很不方便。接著再引導學生從影響液體壓強大小的因素來考慮，學生恍然大悟：要用這根一米長的玻璃管來測大氣壓，應換成密度最大的液體——水銀來做實驗。通過架設合適的思維階梯，學生就能拾階而上，順利到達預定目標。

三、比較演示，教會學生思維的方法

俗話說：“授人以魚不如授人以漁?！敝挥凶寣W生真正掌握了科學的思維方法，教師啟發思維才不是一句空話。一般而言，基本的思維方法有比較、分類、類比、分析、綜合、判斷、推理等，其中比較方法是物理教學中最重要、最基本的思維方法，尤其對一些有關或類同的現象和規律用演示實驗排列出來進行辨析，能夠更直觀地發現其中的區別和聯系，加深學生對知識的理解。常用的比較形式有兩種。一是同中求異。例如，用一只注射器能吊起約一千克重的砝碼，兩只鉛圓柱體搓壓在一起，也能吊起約一千克重的砝碼，兩個實驗現象相同但本質不同：一個是大氣壓的作用，一個是分子引力作用。二是異中求同。例如，在易拉罐中注入少量水，然后用酒精燈加熱至沸騰，迅速用膠布將開口封死并浸入冷水槽中，可聽見一聲巨響，同時罐被壓扁。這個實驗與利用冷水能使燒瓶中的熱水沸騰實驗相比較，兩實驗現象不同但本質相同：都是使容器內水蒸氣迅速遇冷凝結，導致氣壓減小。

四、深化演示，幫助學生克服思維障礙

仔細分析學生的理解情況就會發現，演示實驗經常受多種顯性和隱性因素影響，而隱性因素有時起決定作用，學生往往只看到表面現象未抓住問題實質，從而產生一些思維障礙。因此，教師需要針對學生所遇到的困難、所產生的疑問在原來演示的基礎上再深化一步，化隱為顯，突出實驗的本質因素。例如，用冷凝法演示水的低壓沸騰時，不少學生只看見水再次沸騰這個表面現象，并沒有真正理解再沸騰是由于瓶內氣壓降低所致。對此，教師可以把原試驗分兩步進行：第一步，在橡皮塞上插上一個尖嘴噴管，在噴管另一端接上橡皮管，等燒瓶內的水沸騰后，將橡皮塞緊緊插入燒瓶中同時移去酒精燈，等水停止沸騰后再用夾子將橡皮管夾緊，將燒瓶倒置在鐵架臺上，在燒瓶下方放置盛水的容器（可在水中滴入幾滴紅墨水），用冷水澆燒瓶底可看到水再沸騰;第二步，把橡皮管末端放入盛水的容器中打開夾子，就可看見一股紅色噴泉在燒瓶中產生，這說明瓶內氣壓已小于外界大氣壓。這樣的深化演示，能夠幫助學生克服思維障礙，使學生對低壓沸騰深信不疑。

五、變式演示，培養學生良好的思維品質

培養良好的思維品質是培養和發展學生思維能力的主要途徑，也是發展學生智能的突破口。因此，在演示實驗教學中，教師要有針對性地運用變式，使學生思維的廣闊性、深刻性、獨創性、批判性、靈活性等品質得以培養。例如，演示托里拆利實驗后可繼續演示：將托里拆利管傾斜觀察水銀柱的高度、長度如何變化;換用粗管來演示，結果又將如何？通過這些實驗的演示就會使學生認識到托里拆利實驗所表現的大氣壓的數值僅取決于管中水銀柱的高度差這一本質特征，引導學生全面地看問題，認清事物本質，培養思維的廣闊性。

總之，演示實驗教學不僅是給學生提供生動鮮明的物理情景，更重要的是通過實驗啟發學生思維，培養思維能力。作為物理教師，要在教學中給學生一片廣闊的天地，讓他們的思維能力在課堂學習中得到充分的發展。