物理演示实验设计策略

物理演示实验设计策略

摘要:演示实验是物理教学的重要方法,它对于学生掌握物理知识和突破教学的重点、难点具有重要的辅助作用。为提高物理演示实验的效果,应采取“设计合理,具有科学性;结构简单,操作简便;实验明显,可见度高;具有一定的趣味性;演示时间要适度”等策略,以契合新课标的要求。

关键词:物理;演示实验;设计;策略

演示实验是指课堂上由教师示范操作的实验,有时候也可以请学生充当教师的助手或在教师的指导下由学生在讲台上操作。教师指导学生观察和分析演示实验,可以使学生获得感性认识,培养学生的观察和思维能力,使学生对物理现象有生动、深刻的认知。为此,笔者结合教学经验,归纳出物理演示实验设计应遵循的策略,希望能对教学有所帮助。

1设计合理,具有科学性

(1)在设计实验时,教师应根据教学目的设计演示实验,以使实验具有明确的针对性。一般而言,设计者要明确所设计实验应解决的问题,得出的结论,验证或探究的定理、定律、规律,建立的概念以及测量的物理量等;要了解所设计实验在教学过程中的地位、作用以及实验的形式和类型。只有这样,才能保证所设计实验符合教学需要。(2)必须确保设计的科学性和可行性。演示实验的现象要力求科学性,不能用假象来代替真实的物理现象。为了保证演示实验具有科学性,应做到以下几点:首先,应保证实验原理的科学性,即实验现象必须能真实、正确地反映实验原理,不能弄虚作假,制造假象欺骗学生。其次,应保证实验的可行性,它是指从仪器制作、器材选择、实验条件和操作等方面应确保实验成功,且稳定性、重复性和安全性应达到要求。例如,在用大型示教电流计演示LC振荡电流时,学生看到了电流计指针来回摆动。于是,有教师解释原因是振荡回路产生了振荡电流。笔者认为,这是不科学的。因为在一般情况下LC回路振荡频率很高,电流计指针来不及摆动,指针的摆动实际上是瞬间电流作用的结果。如果改用示波器来观察振荡电流波形,就能达到形象而科学的效果。(3)从实验内容上看设计的实验是否符合教育心理学原理,能否应用于实际教学,且达到一定的教学目标。主要的要求是:实验原理及其教学程序是否符合学生的认知规律、心理特点;实验的基本内容能否被学生所接受、理解;实验及其教学流程是否有利于学生观察、有利于启发学生思维。

2结构简单,操作简便

(1)原理简单。在设计实验方案时,往往会根据不同实验原理提出不同的实验方案。较好的做法是,教师应根据学生的特点选择原理比较简单的方案,以利于实验的成功。(2)仪器、装置结构简明。演示实验用的器材学生越熟悉,越接近学生的生活,越能使学生产生亲近感,消除神秘感,同时也便于学生模仿。例如,为验证“反冲运动”,笔者设计了一个“水火箭”。方法为:用软木塞把一个饮料瓶口塞住;在塞上钻一个小孔,装上气门针;向瓶内倒入一定量的水,通过气针往瓶内打气,则到一定程度后气体就会把瓶塞冲开,同时瓶子会反向运动。该实验固然简单明了,但很能说明问题,其所用器材也是生活中常见的物品,故教学效果非常好。(3)操作简便。操作简便不仅有利于一次性成功,增加教师的信心,增强学生对教师及实验的信任感,而且有利于学生对实验过程、实验步骤的观察与思考。例如,在演示自由落体运动时,可以先将一张纸摊开,再与一只铁球从同一高度同时落下,这时学生可看到两者下落快慢差距较大;接着,将纸揉成一团与铁球同时落下,则看到两者下落快慢仍有差距,但差距大为缩小。学生看后思考:两者落地快慢不同,是因为存在空气阻力,而非两者轻重的原因。该实验操作简单,现象明显,受到了学生的欢迎。

3实验明显,可见度高

(1)实验器材要明显。教师可以设计制作尺寸较大的仪器、装置或采用大型的观察对象(仪器、装置),以满足明显性的要求。(2)实验现象要明显,可见度要高。装置、材料的选取、实验显示的方法等会对现象有明显影响,所以在设计时要充分考虑这些因素。例如,在探究分子的扩散现象时,教师可以选取一杯装满水的玻璃杯,再往玻璃杯里滴入红色的墨水,即发现水会慢慢变红,实验现象非常明显。(3)实验过程要明显。这就涉及实验布局,即实验仪器应放置在适当高度,务使学生都能看清仪器装置;仪器放置的方位要适当,即学生能观察到整个实验过程。一般可借助多媒体辅助教学(如使用投影仪),以使每个学生都能清楚地观察到实验过程。

4具有一定的趣味性

好奇心是动机与兴趣的先导,求知欲是在好奇心基础上发展起来的[1]。只有在强烈的求知欲推动下,学生才会产生学习动机和兴趣,而奇特的物理现象恰能诱发学生的好奇心。因此,在导入新课时可设计此类实验来激发学生的求知欲。例如,在讲解并联电路的电流特点时,笔者播放以下视频:一个人呆在一个网状方形笼子中(用极小电阻的导线围成),将高压电打在网上,人用一只手触碰,却没有触电。看到这里,学生感到奇怪:在这么大的电压下,人怎么能安然无恙?笔者抓住学生的这一悬念,顺利地导入新课,同时明确了本堂课所要学的内容,激起了学生的求知欲望。除此之外,一些小实验,特别是和学生日常生活经验相背离的实验,同样能引起学生的兴趣。

5演示时间要适度

演示实验宜在几分钟内完成,因时间过长会分散学生的注意力,会让其失去学习的兴趣,同时课堂教学也无法按时完成,必然影响课堂教学效果。这说明,在设计物理实验时教师应特别注意时间的把握,如可以适当地对实验进行优化设计或在上课前做好实验仪器的安装等。以演示液体热胀冷缩实验为例,课本的方法是:用酒精灯将一满烧瓶的冷水烧热,会看到瓶塞上方玻璃管内液面上升的现象,该实验需要10多分钟。笔者改用小试管代替烧瓶,向试管内的水中滴入几滴红墨水;再向试管中插入细玻璃管,且玻璃管内插入铁丝,目的是使玻璃管内空气柱变得更细,则液面上升现象更明显了;用酒精灯加热小试管,1min内就可以明显看到液面上升。以上是笔者总结的物理演示实验设计所采取的策略,希望能对物理演示实验设计有所帮助。

参考文献

[1]姜成果.物理教学中演示实验的作用[J].大学物理实验,2006(3):111~114.

作者:王婷 单位:南县一中