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演示實(shí)驗在中的不可替代性
摘要：本文闡述了演示實(shí)驗在物理教學(xué)中的重要性和不可替代的作用。說(shuō)明了演示實(shí)驗在物理教學(xué)過(guò)程中的注意點(diǎn)，對發(fā)揮演示實(shí)驗的作用，提高演示效率，促進(jìn)學(xué)生物習興趣的培養，建立正確的學(xué)習方法等有一定的指導作用。
關(guān)鍵詞：替代性，明確，直觀(guān)，可靠，啟發(fā)性
實(shí)驗是物理學(xué)的基礎，是檢驗物理理論的標準。在學(xué)生建立完整的物理概念和導出正確物理的課堂教學(xué)中，實(shí)驗是最活躍最具生命力的部分。演示實(shí)驗是指為配合教學(xué)內容由教師操作表演示范的實(shí)驗。是深受學(xué)生歡迎的實(shí)驗形式，是教師施展教學(xué)的獨特方法。它能化抽象為具體，化枯燥為生動(dòng)，把要研究的物理現象清楚地展示在學(xué)生面前。能引導學(xué)生觀(guān)察，并進(jìn)行思考，配合講授使學(xué)生認識物理概念和規律，達到"事半功倍"的效果。
實(shí)驗的內容選擇、構思設計、演示過(guò)程等對學(xué)生掌握知識、培養能力和學(xué)習方法有重要意義。要使演示實(shí)驗真正達到演示目的，必須做到以下幾點(diǎn)：
1.要目的明確，忌隨心所欲
物理教學(xué)中，演示實(shí)驗是新課導入的重要方法之一。實(shí)驗具有生動(dòng)、直觀(guān)、新奇的特點(diǎn)，容易激發(fā)學(xué)生的直覺(jué)興趣。如能充分發(fā)揮實(shí)驗的趣味性、奇異性、多變性，就能創(chuàng )造出生動(dòng)的情景，使學(xué)生思維活躍。演示實(shí)驗是用來(lái)配合教學(xué)的，應根據不同教學(xué)內容和要求，選擇用合適的實(shí)驗，合理地進(jìn)行實(shí)驗，以便讓學(xué)生清楚地認清物理概念和規律。
例如，在講授"平拋運動(dòng)"這一節的內容時(shí)，我們可以選擇的演示實(shí)驗比較多。如拋出的粉筆頭、桌上滾落的玻璃球、水流的噴射、平拋運動(dòng)演示儀、閃光照相等。其目的就是讓學(xué)生認識"平拋運動(dòng)可以看作是水平方向的勻速直線(xiàn)運動(dòng)和豎直方向的自由落體運動(dòng)的合成。"這一規律。我們利用演示實(shí)驗都應清楚地顯示出演示內容的本質(zhì)特征。當然實(shí)驗時(shí)要增強實(shí)驗的趣味性，更好地調動(dòng)學(xué)生的思維積極性。
再比如，講"摩擦力"這一節，我們可以用引導提示法指出我們要實(shí)驗的問(wèn)題和目的。如"摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)系呢？"，為了研究這個(gè)問(wèn)題，我們調整吊盤(pán)上的重物的重量，使木塊在桌面上作勻速直線(xiàn)運動(dòng)，這時(shí)繩子對木塊的拉力就等于木塊與桌面間的滑動(dòng)摩檫力。然后在木塊上加一個(gè)重物，增大木塊與桌面間的壓力，這時(shí)發(fā)現，必須增加吊盤(pán)上的重物，使拉力增大，木塊才能做勻速運動(dòng)�？梢�(jiàn)增大木塊與桌面之間的壓力，木塊與桌面之間的滑動(dòng)摩檫力也增大。學(xué)生就很地得出"兩個(gè)物體間的滑動(dòng)摩檫力f的大小跟這兩個(gè)物體之間的壓力N大小成正比"的結論，即f=μN。然后進(jìn)一步得出動(dòng)摩擦因素與兩接觸物體的材料和它們接觸面的粗糙程度有關(guān)。整個(gè)實(shí)驗目的性明確，環(huán)環(huán)緊扣，步步深入，學(xué)生必定會(huì )有很強的感性認識，很清楚的認知思路，從而輕松地掌握這節的內容。
演示實(shí)驗切忌毫無(wú)目的，隨心所欲。演示實(shí)驗的最終目的是為教學(xué)服務(wù)的，為的是在實(shí)驗中發(fā)現規律，理解規律，從而掌握規律。為實(shí)驗而實(shí)驗，沒(méi)有目的性，只會(huì )使學(xué)生浮于實(shí)驗過(guò)程與表面現象，不知道老師為什么做實(shí)驗，不知道實(shí)驗演示了什么規律，更談不上自己去發(fā)現與探討規律了。對老師而言，這樣的實(shí)驗是"吃力不討好"的事。
2.要明顯直觀(guān)，忌模糊不清
可以說(shuō)演示實(shí)驗的一切功能都不能離開(kāi)觀(guān)察，觀(guān)察者只能在演示者所給現象的基礎上進(jìn)行觀(guān)察。因此，演示實(shí)驗的直觀(guān)是最起碼的要求，教師在設計演示實(shí)驗時(shí)應注意以下幾點(diǎn)：
首先，物理過(guò)程的變化要顯著(zhù)。為了使現象明顯，儀器的尺寸要比較大，尤其是觀(guān)察部分的尺寸要大、刻度線(xiàn)條要粗，要使教室內最遠的同學(xué)也能看清。這樣做演示的精密度雖有所降低，但可以用感受效果來(lái)彌補。必要時(shí)可以借助投影、機械放大、光杠桿、放大電路等手段增強現象的明顯性，提高觀(guān)察效果。另外，儀器擺放的位置，被觀(guān)察主體與背景的色調對比等也會(huì )影響觀(guān)察的效果。通�？刹捎醚菔景�、磁性黑板、染色、生煙、襯托背景、照明等方法來(lái)增強觀(guān)察效果。
其次，儀器簡(jiǎn)單，過(guò)程明了。演示之所以要直觀(guān)，就是為了能從實(shí)驗中直接觀(guān)察到物理過(guò)程，認識物理現象的本質(zhì)，而不需要過(guò)多地拐彎抹角，受其它無(wú)關(guān)因素的干擾。特別是一些為建立、鞏固物理概念的定性演示中，沒(méi)有必要選擇精密復雜的實(shí)驗裝置。例如，我們用橢圓墨水瓶演示微小形變現象，效果就比用復雜的光桿系統裝置要好。又如，用旋轉電樞（或磁鐵）的方法演示電動(dòng)機的原理就比搬一個(gè)真的電動(dòng)機來(lái)做實(shí)驗更能突出物理原理。
第三，要多種感官并用。有資料表明"在接受知識方面，單靠聽(tīng)覺(jué)一般只能記住15%左右；單靠視覺(jué)，從圖象獲得知識，只能記住45%左右；如果兩者結合起來(lái)，可記住65%"。因此，調動(dòng)學(xué)生各部分感官的協(xié)調并用，比單一渠道要好。我們應該考慮學(xué)生的各種感官對信息的分辨能力，以強化有效刺激，促進(jìn)學(xué)生對新知識、新規律的理解。例如，講加速度時(shí)，學(xué)生視覺(jué)感受到加速度影響速度的變化可能不很明顯，可以用多媒體課件來(lái)演示。演示時(shí)，速度的變化可以用音高變化來(lái)表示。使學(xué)生聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)共同作用可能比單純用視覺(jué)更直接。因而對變化率的概念比較容易建立。
演示實(shí)驗切忌模糊不清。學(xué)生看不到清晰的實(shí)驗過(guò)程和明顯的實(shí)驗結果，搞不清實(shí)驗所演示的規律、原理，無(wú)助于物理教學(xué)。與其浪費時(shí)間，不如不做。
3.要安全可靠，忌弄虛作假。
課堂上的教學(xué)時(shí)間是極其寶貴的，如果教師在演示中出現失誤和差錯，不僅會(huì )殆誤時(shí)間，而且會(huì )引起對所得結論的懷疑。因此，教師在課堂上的演示實(shí)驗必須確保成功。
成功的演示是由多方面的因素決定的。首要條件是掌握實(shí)驗原理，它是設計和改進(jìn)實(shí)驗的依據。只有掌握了原理，才能準確的抓住關(guān)鍵，成功的進(jìn)行演示。例如，靜電實(shí)驗我們一般認為比較難做，其實(shí)關(guān)鍵在于靜電電壓高而電量少。因其電壓高，通常所說(shuō)的絕緣體在高壓下變成了導電體；因其電量少，電荷容易漏。從原理上進(jìn)行分析，我們就可以找到改進(jìn)靜電演示實(shí)驗的關(guān)鍵--解決絕緣問(wèn)題。只要對儀器進(jìn)行簡(jiǎn)單的改進(jìn)就行了。
其次，要注意環(huán)境條件。有些實(shí)驗的成敗與環(huán)境等外界條件很有關(guān)系。例如，空氣的濕度對靜電實(shí)驗很有影響，某些電學(xué)實(shí)驗跟電源電壓的穩定性有關(guān)。因此，教師在課前要選擇好所需的儀器和材料，仔細地進(jìn)行檢查，熟悉儀器的使用性能，了解實(shí)驗的精確程度，估計實(shí)驗時(shí)間，觀(guān)察教室里即將演示的環(huán)境等。
課前做好充分的準備，可以提高演示的成功率，但不能保證課堂上一定不出問(wèn)題。出了問(wèn)題怎么辦？一是要鎮定，切忌手忙腳亂，應認真思考和分析，盡可能及時(shí)找出原因，迅速排除故障；二是要實(shí)事求是，實(shí)驗失敗不可簡(jiǎn)單地用"儀器不行"來(lái)搪塞過(guò)去，更不能編造數據，弄虛作假。應當向學(xué)生如實(shí)說(shuō)明實(shí)驗失敗的原因，申明下次再做。這種負責的精神和的態(tài)度，必將培養學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，對學(xué)生產(chǎn)生良好的影響。
4.要有啟發(fā)性，忌難易不分
演示實(shí)驗能夠提供豐富的感性材料，變抽象為形象。但它的最終目的是要通過(guò)觀(guān)察啟發(fā)思維，使學(xué)生更好地認識客觀(guān)，能力，培養興趣。因此，在設計和編制演示程序時(shí)，必須在啟發(fā)性上下功夫。
演示中的啟發(fā)性，首先在于以趣激疑。當生動(dòng)的演示現象出乎學(xué)生的意料之外時(shí)，認知的矛盾將上升為思維的動(dòng)力。例如，靜電植絨實(shí)驗中，當啟動(dòng)手搖感應起電機時(shí)，下極板上的小紙屑不斷地飛舞，粘附在涂有膠水的上極板上，形成了美麗的圖案。而對這一美妙神氣的現象，學(xué)生的問(wèn)題必將油然而生。
運用演示引發(fā)問(wèn)題，只是啟發(fā)思維的起點(diǎn)，雖然它是學(xué)生開(kāi)展積極思維的突破口，但要推進(jìn)思維的展開(kāi)，仍需有教師不斷的引導。例如，為什么會(huì )有這種現象？怎樣才能產(chǎn)生？怎樣才能做得更好？……在學(xué)生不斷的探討、思索中，逐步掌握物理知識，了解物理規律，這樣的實(shí)驗就成為了推進(jìn)思維的向導。
演示實(shí)驗一般情況可采用這樣的幾步：提出問(wèn)題，通過(guò)實(shí)驗建立初步表象；再做實(shí)驗，又提出問(wèn)題進(jìn)行探討，找出規律；應用規律來(lái)說(shuō)明問(wèn)題，并用實(shí)驗來(lái)驗證。這一過(guò)程體現了實(shí)踐--理論--實(shí)踐的認知規律。演示實(shí)驗切忌難易不分，草草了事。有些新教師做實(shí)驗，常常以能顯示實(shí)驗現象為滿(mǎn)足，急急表演，匆匆收場(chǎng)。這樣的實(shí)驗必不能給學(xué)生留下深刻的印象，而且忽視了學(xué)生由感性到理性的上升過(guò)程，忽視了學(xué)生能力的培養，不可能達到實(shí)驗所需的目的。
總之，演示實(shí)驗在物理教學(xué)中有不可替代的作用。教師只有明確了演示實(shí)驗的重要性，掌握了正確的方法，才能使學(xué)生的觀(guān)察和思維活動(dòng)緊密地結合起來(lái)，用觀(guān)察促進(jìn)思維活動(dòng)的展開(kāi)，又用思維指導觀(guān)察活動(dòng)的進(jìn)行，逐步掌握物理概念和規律，發(fā)展觀(guān)察和思維能力，才能使我們的物理教學(xué)達到"事半功倍"的效果。此外，教師對待演示實(shí)驗的嚴謹作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度也會(huì )對學(xué)生的實(shí)驗素養起到潛移默化的作用。
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《中學(xué)物理教學(xué)法》 許國梁 高等出版社
《中學(xué)物理教學(xué)概論》 閻金鐸 田世昆 高等教育出版社
《中學(xué)物理實(shí)驗與教學(xué)研究》 安 忠 劉炳升 高等教育出版社
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