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演示實(shí)驗(yàn)在中的不可替代性
摘要：本文闡述了演示實(shí)驗(yàn)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(yàn)在物理教學(xué)過(guò)程中的注意點(diǎn)，對(duì)發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)的作用，提高演示效率，促進(jìn)學(xué)生物習(xí)興趣的培養(yǎng)，建立正確的學(xué)習(xí)方法等有一定的指導(dǎo)作用。
關(guān)鍵詞：替代性，明確，直觀，可靠，啟發(fā)性
實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，是檢驗(yàn)物理理論的標(biāo)準(zhǔn)。在學(xué)生建立完整的物理概念和導(dǎo)出正確物理的課堂教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是最活躍最具生命力的部分。演示實(shí)驗(yàn)是指為配合教學(xué)內(nèi)容由教師操作表演示范的實(shí)驗(yàn)。是深受學(xué)生歡迎的實(shí)驗(yàn)形式，是教師施展教學(xué)的獨(dú)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(xiàn)象清楚地展示在學(xué)生面前。能引導(dǎo)學(xué)生觀察，并進(jìn)行思考，配合講授使學(xué)生認(rèn)識(shí)物理概念和規(guī)律，達(dá)到"事半功倍"的效果。
實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容選擇、構(gòu)思設(shè)計(jì)、演示過(guò)程等對(duì)學(xué)生掌握知識(shí)、培養(yǎng)能力和學(xué)習(xí)方法有重要意義。要使演示實(shí)驗(yàn)真正達(dá)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(yàn)是新課導(dǎo)入的重要方法之一。實(shí)驗(yàn)具有生動(dòng)、直觀、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(yàn)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(yàn)是用來(lái)配合教學(xué)的，應(yīng)根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容和要求，選擇用合適的實(shí)驗(yàn)，合理地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以便讓學(xué)生清楚地認(rèn)清物理概念和規(guī)律。
例如，在講授"平拋運(yùn)動(dòng)"這一節(jié)的內(nèi)容時(shí)，我們可以選擇的演示實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)演示儀、閃光照相等。其目的就是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)"平拋運(yùn)動(dòng)可以看作是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的合成。"這一規(guī)律。我們利用演示實(shí)驗(yàn)都應(yīng)清楚地顯示出演示內(nèi)容的本質(zhì)特征。當(dāng)然實(shí)驗(yàn)時(shí)要增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性，更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維積極性。
再比如，講"摩擦力"這一節(jié)，我們可以用引導(dǎo)提示法指出我們要實(shí)驗(yàn)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(diào)整吊盤(pán)上的重物的重量，使木塊在桌面上作勻速直線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)繩子對(duì)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(xiàn)，必須增加吊盤(pán)上的重物，使拉力增大，木塊才能做勻速運(yùn)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(jié)論，即f=μN(yùn)。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(yàn)?zāi)康男悦鞔_，環(huán)環(huán)緊扣，步步深入，學(xué)生必定會(huì)有很強(qiáng)的感性認(rèn)識(shí)，很清楚的認(rèn)知思路，從而輕松地掌握這節(jié)的內(nèi)容。
演示實(shí)驗(yàn)切忌毫無(wú)目的，隨心所欲。演示實(shí)驗(yàn)的最終目的是為教學(xué)服務(wù)的，為的是在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，理解規(guī)律，從而掌握規(guī)律。為實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有目的性，只會(huì)使學(xué)生浮于實(shí)驗(yàn)過(guò)程與表面現(xiàn)象，不知道老師為什么做實(shí)驗(yàn)，不知道實(shí)驗(yàn)演示了什么規(guī)律，更談不上自己去發(fā)現(xiàn)與探討規(guī)律了。對(duì)老師而言，這樣的實(shí)驗(yàn)是"吃力不討好"的事。
2.要明顯直觀，忌模糊不清
可以說(shuō)演示實(shí)驗(yàn)的一切功能都不能離開(kāi)觀察，觀察者只能在演示者所給現(xiàn)象的基礎(chǔ)上進(jìn)行觀察。因此，演示實(shí)驗(yàn)的直觀是最起碼的要求，教師在設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
首先，物理過(guò)程的變化要顯著。為了使現(xiàn)象明顯，儀器的尺寸要比較大，尤其是觀察部分的尺寸要大、刻度線條要粗，要使教室內(nèi)最遠(yuǎn)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(bǔ)。必要時(shí)可以借助投影、機(jī)械放大、光杠桿、放大電路等手段增強(qiáng)現(xiàn)象的明顯性，提高觀察效果。另外，儀器擺放的位置，被觀察主體與背景的色調(diào)對(duì)比等也會(huì)影響觀察的效果。通常可采用演示板、磁性黑板、染色、生煙、襯托背景、照明等方法來(lái)增強(qiáng)觀察效果。
其次，儀器簡(jiǎn)單，過(guò)程明了。演示之所以要直觀，就是為了能從實(shí)驗(yàn)中直接觀察到物理過(guò)程，認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)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(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置。例如，我們用橢圓墨水瓶演示微小形變現(xiàn)象，效果就比用復(fù)雜的光桿系統(tǒng)裝置要好。又如，用旋轉(zhuǎn)電樞（或磁鐵）的方法演示電動(dòng)機(jī)的原理就比搬一個(gè)真的電動(dòng)機(jī)來(lái)做實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)，只能記住45%左右；如果兩者結(jié)合起來(lái)，可記住65%"。因此，調(diào)動(dòng)學(xué)生各部分感官的協(xié)調(diào)并用，比單一渠道要好。我們應(yīng)該考慮學(xué)生的各種感官對(duì)信息的分辨能力，以強(qiáng)化有效刺激，促進(jìn)學(xué)生對(duì)新知識(shí)、新規(guī)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(duì)變化率的概念比較容易建立。
演示實(shí)驗(yàn)切忌模糊不清。學(xué)生看不到清晰的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和明顯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，搞不清實(shí)驗(yàn)所演示的規(guī)律、原理，無(wú)助于物理教學(xué)。與其浪費(fèi)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(xiàn)失誤和差錯(cuò)，不僅會(huì)殆誤時(shí)間，而且會(huì)引起對(duì)所得結(jié)論的懷疑。因此，教師在課堂上的演示實(shí)驗(yàn)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(yàn)原理，它是設(shè)計(jì)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的依據(jù)。只有掌握了原理，才能準(zhǔn)確的抓住關(guān)鍵，成功的進(jìn)行演示。例如，靜電實(shí)驗(yàn)我們一般認(rèn)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(dǎo)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(yàn)的關(guān)鍵--解決絕緣問(wèn)題。只要對(duì)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(yàn)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(duì)靜電實(shí)驗(yàn)很有影響，某些電學(xué)實(shí)驗(yàn)跟電源電壓的穩(wěn)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(xì)地進(jìn)行檢查，熟悉儀器的使用性能，了解實(shí)驗(yàn)的精確程度，估計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)間，觀察教室里即將演示的環(huán)境等。
課前做好充分的準(zhǔn)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(zhèn)定，切忌手忙腳亂，應(yīng)認(rèn)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(yàn)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(shù)據(jù)，弄虛作假。應(yīng)當(dāng)向?qū)W生如實(shí)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)失敗的原因，申明下次再做。這種負(fù)責(zé)的精神和的態(tài)度，必將培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，對(duì)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(yàn)?zāi)軌蛱峁┴S富的感性材料，變抽象為形象。但它的最終目的是要通過(guò)觀察啟發(fā)思維，使學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)客觀，能力，培養(yǎng)興趣。因此，在設(shè)計(jì)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(dāng)生動(dòng)的演示現(xiàn)象出乎學(xué)生的意料之外時(shí)，認(rèn)知的矛盾將上升為思維的動(dòng)力。例如，靜電植絨實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)啟動(dòng)手搖感應(yīng)起電機(jī)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(duì)這一美妙神氣的現(xiàn)象，學(xué)生的問(wèn)題必將油然而生。
運(yùn)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(dǎo)。例如，為什么會(huì)有這種現(xiàn)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(shí)，了解物理規(guī)律，這樣的實(shí)驗(yàn)就成為了推進(jìn)思維的向?qū)А?BR>演示實(shí)驗(yàn)一般情況可采用這樣的幾步：提出問(wèn)題，通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立初步表象；再做實(shí)驗(yàn)，又提出問(wèn)題進(jìn)行探討，找出規(guī)律；應(yīng)用規(guī)律來(lái)說(shuō)明問(wèn)題，并用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。這一過(guò)程體現(xiàn)了實(shí)踐--理論--實(shí)踐的認(rèn)知規(guī)律。演示實(shí)驗(yàn)切忌難易不分，草草了事。有些新教師做實(shí)驗(yàn)，常常以能顯示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為滿(mǎn)足，急急表演，匆匆收?qǐng)�。這樣的實(shí)驗(yàn)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(yǎng)，不可能達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的目的。
總之，演示實(shí)驗(yàn)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(yàn)的重要性，掌握了正確的方法，才能使學(xué)生的觀察和思維活動(dòng)緊密地結(jié)合起來(lái)，用觀察促進(jìn)思維活動(dòng)的展開(kāi)，又用思維指導(dǎo)觀察活動(dòng)的進(jìn)行，逐步掌握物理概念和規(guī)律，發(fā)展觀察和思維能力，才能使我們的物理教學(xué)達(dá)到"事半功倍"的效果。此外，教師對(duì)待演示實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度也會(huì)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)起到潛移默化的作用。
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《中學(xué)物理教學(xué)法》 許國(guó)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(yàn)與教學(xué)研究》 安 忠 劉炳升 高等教育出版社
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