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1、物理演示实验的有效设计王兴隆（甘肃金昌市金川区宁远中学，金昌，737106）摘要：物理教学是以实验为基础的教学，演示实验占整个中学 物理实验绝大部分，它对帮助学生深刻理解物理概念和规律，掌握 研究物理的科学方法，培养学生严谨认真的科学态度具有重要作用。 老师设计的演示实验应当具有简单易直观、形象真实、生动有趣、启迪智慧的特点关键词：演示实验有效设计初中学生，正处在兴趣的发展时期，怀有强烈的好奇心，对于物理 实验课特别感兴趣。物理教学若离开了观察和实验，就成了无源之水， 无本之木，纸上谈兵。随着中学物理教学研究的不断深入和发展，实验 的重要作用越来越为人们所认识。实验它在激发学生学习兴趣、训 练
2、动手操作能力，特别是在培养学生创造性思维能力方面有着很好 的作用，因而引起广大物理教育工作者的关注。多做实验、做好实 验才能教好物理，学生只有在良好的实验氛围中才能真正学好物理。实验中演示实验是实验教学的重要组成部分。演示实验是指为配 合教学内容而由教师操作示范的实验。演示实验可以激发学生的学习兴趣，培养学 生的观察能力和思维能力，可以使学生对物理现象获得生动、深刻的印象，它能化 抽象为具体,化枯燥为生动，把要研究的物理现象清楚地展示在学生面前，引导学生观 察思考，帮助他们掌握物理概念和规律。物理有效的教学必须设计有效的演示实验，那么怎样设计演示实 验才能使课堂教学卓有成效呢？笔者从以下几方面
3、进行探究：一、有效的演示实验设计应该是简易、直观的演示实验一般是教师在讲台上做，好几十名学生观察同一个实 验现象，若设计繁琐抽象的话，既耽误上课时间又使造成学生认知 困难，适得其反，因此实验的设计要尽可能采用简单常见的仪器， 仪器个数尽量少，设计的选题要尽可能与日常生活实际相联系，实 验的原理要在学生理解范围之内。演示实验的设计应排除次要因素 的干扰，突出研究对象这一主要矛盾，特别是建立、巩固物理概念 或引入课题的定性演示，没有必要追求过分精密而使仪器结构复杂 化或操作过程、方法复杂化。另外，演示实验设计特别强调直观性， 它包含实验过程、实验器材、实验现象的直观性。提出这个原则的理由基于以下几
4、点。首先，探索性实验作为实 验教学的一种形式，它由教师给出实验课题、提供实验器材、提出 实验要求，让学生自己设计实验方案，并选取日常生活中的一些物 品作实验器材，自制一些简单的仪器或零件。麦克斯韦在评价简单 仪器时也曾说过：“这些实验的教育价值，往往与仪器的复杂性成 反比，学生用自制的仪器虽然经常出毛病，但他却会比用仔细调整 好的仪器学到更多的东西。仔细调整的仪器学生易干依赖，而不敢 拆成零件。”这很好地说明了简单仪器特有的教育价值。因此，演示实验特别强调直观性，它包含实验过程、实验器材、 实验现象的直观性。如学到磁场这一节时，学生对磁感线不甚了解， 若老师用许多小磁针放在磁体周围来演示，不仅
5、下面学生看不清楚， 而且让学生感到更难理解，若用在磁体上放一张纸，再在纸上撒些 碎铁屑，然后用摄像头照着纸片抖动，将用碎铁屑显示磁感线形状 放大显示在屏幕上，学生直观清晰的看到了磁感线的形状，这样的 实验才真正帮助学生理解概念。又如在做音调与频率的关系的实验 时，若用不同的音叉或不同的琴弦做，下面的学生无法看清振动的 快慢，若用一个长塑料尺竖直夹牢，然后放长、放短拨发声，下面 学生能清楚看到振动快慢，这样的实验才直观形象。再如在做“电 磁感应现象”实验时，利用电流放大器将铜线切割磁感线产生的电 流放大，然后才接到演示电流计，实验时，电流计的指针偏转较大， 效果十分明显。如利用象棋子做惯性实验，
6、在平滑桌面上叠放几个棋子，用铁 尺猛击最下面棋子，看到这一棋子飞出，而上面棋子还在原地。又 如在探究流体压强与流速关系时，不要用什么复杂仪器，用两张纸， 从中间吹气，明显看到两张纸合拢。再如探究声音的产生时，可以 将直尺压紧在桌子上，一部分伸出桌面，用手拨动伸出桌外的一端， 使直尺振动，得出声音是由于物体振动产生的。这样做能使学生感到物理就在自己身边，研究物理并不神秘，从 而调动学生的学习积极性、主动性，培养创造精神。二、有效的演示实验设计应该是真实可靠的物理是实验为基础的学科，用实验建立概念，用实验总结物理规 律，还用实验验证能物理猜想，每个演示实验的成败都维系着一个 概念教学或一个规律的探
7、讨。成功实验不仅节约时间，而且具有极 强地说服力。例如在学到影响滑动摩擦力大小的因素时，先让学生 猜想可能有那些因素时，往往除压力和粗糙程度外，还有接触面积 大小，如何排除接触面积大小因素呢？只有实验。实验时若准备不 充分，做出来结果就不一样，这样不可靠的实验会给学生理解带来 误区，是不应该的。课前精心准备，拿一块光滑玻璃，找一块长方 形铁块，两面都事先磨光滑，这样用弹簧测力计拉着铁块平放、立 放在玻璃板上做匀速直线运动时，测力计示数保持不变，这样成功 的实验令人信服证实了滑动摩擦力大小与接触面积无关。如做马德 堡半球实验有两种方案，一是橡皮制作的模拟器材，另一种是金属 制作的较为正规的马德堡
8、半球。使用后者需要抽气机，且两半球的 密封性要好，课前还要检查抽气机的工作性能，实验时经常因为半 球的密封性、抽气机等原因使实验失败。而使用前者只要用力压紧 两半球，将其中空气压出即可，成功率较高。三、有效的演示实验设计应该是学生感到趣味横生兴趣是最好的老师。做好演示实验既能使学生的注意力高度集 中，又可以把抽象复杂的物理概念生动地显示在学生面前，使学生 易理解、易掌握。在讲授新课前，通过演示实验，充分创设情境， 恰当设置问题，是激发学生兴趣和求知欲的良好途径。初中学生， 对物理特别是实验有极大的兴趣，但往往对概念理解不深，死记硬 背，教师可充分利用其心理特点，做好实验及适当增加实验引导学 生
9、观察理解记忆。因此物理演示实验的设计要充分考虑学生的心理特点和认知水 平，实验设计要求能极大调动学生的好奇心和求知欲，因而要生动、 有趣，能使学生在进行实验探索时，自始至终保持很高的兴趣。生 动有趣，富有魅力的演示实验可通过各种感觉器官让学生留下难忘 的记忆，容易激起学生的学习兴趣和求知欲。如演示大气压实验， 可补充“酒瓶吞蛋”实验。把煮熟的鸡蛋去皮，放在一旁备用，取 一个普通的开口啤酒瓶，将一燃烧着的细纸条迅速塞入瓶中，再马 上将鸡蛋的小头朝下立在瓶口上，随着火的熄灭和白烟升起啤酒瓶 将把鸡蛋吞进“肚子”里。再如，园底烧瓶装半瓶水，用酒精灯加 热至沸腾后，停止加热后问学生：不加热能使水重新沸
10、腾吗？然后 用塞子塞住瓶口倒过来，用冷水浇瓶底，惊奇的现象出现了，水又 沸腾了！学生们惊奇后会想这是为什么呢？顿时觉得物理非常有趣。四、有效的演示实验设计应该是启迪学生智慧的孔子曰：“不愤不启，不俳不发，举一隅不以三隅及，则不复也”。 朱熹注云：“愤者，心求通而未得之意。俳者，口欲言而未能之貌。 启，谓开其意。发，谓达其辞。”所谓“不愤不启”就是当学生还没 有搞通问题时，教师要给以适当指导，帮助学生开启思路。物理演 示实验就能够提供丰富的感性材料，变抽象为形象，起到开启学生 思路的作用。在物理教学中，教师的作用主要是在学生的思维过程 中提供信息、激化矛盾、引导指点。当生动的演示现象出乎学生的
11、意料之外时，认知的矛盾将上升为思维的动力。因此演示实验的设 计更应突出学习中扩大感性知识，激化矛盾，使之上升到理性的过 程，这就是启发性原则。如笔者讲到压强知识时，学生对压力作用效果大小的两个影响因素中对受力面积的影响不甚理解，为此设计这样的演示实验：师设疑：我现在有几个气球，我们站到它上面能压破吗？现在哪位学生上来试试？生：很快有几位学生上来站在气球上，将气球压破。学生显得 很轻松，甚至有些得意。师：现在我来试试。我拿事先准备好的轻薄木板放在气球上，然后轻轻站到木板上，轻轻压扁了，但没有破。生：感到很惊讶。师：气球为什么没有破？难道是压力不足够大？这个实验给我们什么启示呢？生：学生开始热烈讨
12、论，很快学生分析到受力面积的因素，且 理解的很深刻。这样的演示实验对学生理解物理知识起到很好的启迪作用，也起到很好的教学效果。再如讲解到声音响度大小影响因素时：师设疑：声音是由物体的振动产生的，那么响度的大小是由什么因素决定的呢？生：往往无从说起。这时候教师就要用演示实验启发学生思考，开启学生思路。师：用一根绷紧的琴弦，轻拨一下，看振动幅度听声音，再重拨一下，看振动幅度听声音。引发学生再思考。在这样的实验启发下，学生开启了思路。生：声音的响度由物体振动的幅度大小决定。若教师进一步提出声音的音调由什么决定时，由于有前面演示 实验的启示，学生也不会满无目的的猜，会从振动情况去考虑。一、目的性原则演
13、示实验是中学物理教学中数量最多，应用最广泛的一种实验， 它的主要目的有引入课题、深入分析、突破难点三个作用；从教学 内容来看，主要有建立概念、探索规律、深入应用三个作用。在不 同的教学环节、教学内容应设计不同的演示实验，这就是演示实验 的目的性原则。如“杠杆”是简单机械中最简单的一种，如何用实 验引入课题？课前准备一只啤酒瓶和起子，把啤酒瓶盖子盖紧，请 班中力气最大的同学用手，力气最小的用起子，看谁能把瓶盖打开， 用实例说明起子的作用；再用羊角锤拔钉子。对比两个实例，抓住 共同特点：都是硬棒，都有一个固定点，并绕这个固定点转动。用 这样的演示实验达到建立物理概念、引发学习兴趣的目的，从而完 成用实验引入课题的教学任务。再如电学中学到短路现象时，学生 很难理解，为此可以设计两个演示实验，一是用一根导线直接连到 一节干电池两级上，让学生摸导线很快发烫，深切感受到短路的危 害性；另一个是连一个两灯泡串联电路发光，然后用一根导线并在 其中一个灯泡两端，让学生看到这灯被短路而熄灭；用这样的演示 实验很轻松地达到突破学生认知难点的教学。
