物理实验的演示可以引入一个物理概念,或呈现一条物理规律,或展现物理知识的应用过程。然而演示实验不仅仅是为了达到这些目的,更重要的是通过实验的演示给学生创设有趣的情景,激发学生的兴趣,引起学生的思考,从而引导学生进行深入的探究,在探究过程中帮助学生逐步建立物理概念、理解物理规律,最后让学生能自觉地把所学的物理知识自觉地应用到实际生活中。
然而在实际的教学过程中,很多演示实验往往只是简单的实验现象的呈现,或者是问题的直白暴露,这样的演示实验很难引起学生的兴趣,更无法激发学生的探究欲望,久而久之,这样的演示实验将成为课堂的一种摆设,学生最终还是会回归到记概念、背公式、死做题的学习模式中。因此教师需要对演示实验进行加工设计,大胆创新,这样才能真正提高课堂教学效果。
一、创设实验情景,激发学生的学习兴趣,帮助学生进入学习状态。
情景的创设是引导学生进入所要学习内容的重要途径,创设情景的方式是多样的,比如图片的展示、动画的演示等,而通过实验创设情景则更真实,更直观,更形象,它能直接刺激学生的感官,增强学生的感性认识。如果教师在设计演示实验时能够从学生的心理、认知等方面出发对实验情景加以改进和创新,则能够大大激发学生的学习兴趣,帮助学生更快地进入学习状态。
1、将传统的演示实验加以改进,使实验情景富有戏剧性,更能引起学生的学习兴趣。
比如在讲“牛顿第二定律”时,为引导学生去探究物体的加速度跟哪些因素有关,传统的演示方法是:在一个双层轨道上各放置一辆空载小车,小车的前端分别用细绳系住,绳子绕过轨道上的定滑轮,下端先挂上不同数量的钩码,来演示加速度跟外力的关系;然后在两根绳的下端挂上相同数量的钩码,在其中一辆小车上放置几个砝码,来演示小车加速度与质量的关系。这样的情景设置跟学生的思维相吻合,学生一看就能知道演示的结果。但如果将该情景稍作改进,使用一点障眼法,在两辆小车上罩上相同的罩子,在挂钩码多的小车上多放几个砝码,使其质量大于另一辆小车,然后同时释放两辆小车,结果学生看到挂钩码多的小车反而运动得慢,也就是说加速度小,这一出乎意料的现象让学生疑惑重重,兴趣陡增。
2、如果用游戏的方式呈现实验情景,并且让学生参与,可以使实验更具有趣味性。
比如在讲“气体的压强与体积的关系”时,我设计了一个吹气球的演示实验,把气球装在大的饮料瓶中,其中一个饮料瓶开有小孔,请两位同学进行吹气球比赛。同学们对这样的情景感到非常兴奋,首先他们想不到的是气球还可以放在饮料瓶中吹,其次他们非常期待看到两位同学的比赛结果。在同学的加油声中,一位同学很快把气球吹起来了,而另外一位同学用尽了吃奶的力气,吹得脸通红,可气球依然没有变大。这时同学们兴奋起来了,同样是装在饮料瓶中的气球,为什么一个能很快吹起来,而另一个却总也吹不起来?是因为这位同学肺活量不够大?显然不是,那么到底是什么原因呢?不论是在下面观察的学生还是参与游戏的学生对这个实验都会产生浓厚的兴趣。
3、当演示实验中的情景与学生已有的认知相矛盾时,也能引起学生的学习兴趣,并且能够帮助学生走出认知中的误区,从而建立新的认知结构。
比如,在生活中学生有使用手电筒的经验,装叁节电池的手电筒要比装两节同号电池的手电筒亮,于是他们得出结论:串联的电池越多,对外供电的电功率就越大。在讲“电源的输出功率”时,我设计了这样一个演示实验:先用一节新电池给一个小灯泡供电,然后再用一节旧电池与新电池串联起来给小灯泡供电,让学生观察两次实验中小灯泡亮度的变化。结果,在第一次实验中学生看到小灯泡很亮,而第二次实验中小灯泡却变暗了,这跟学生原有的认识是矛盾的,让学生感到非常疑惑,于是学生开始饶有兴趣地讨论小灯泡变暗的原因、电源的输出功率到底跟什么因素有关。
二、精心设计演示实验问题,引发学生的思考,激起学生的探究欲望。
在物理学习过程中,要引导学生进行探究首先要帮助学生树立问题意识,让学生学会观察,学会思考。演示实验不仅具有呈现实验现象的功能,更具有呈现问题的功能,当然在演示实验中如果很直白地暴露问题,则不利于培养学生的观察能力,不能充分调动学生的感官和思维,促进学生的思考。就象写文章一样,如果对所要叙述的情节采用平铺直叙的方式,读者会感觉索然无味,因此作者在写作时往往会采取不同的叙事手法。在设计演示实验时,也要采用不同的手法,要“欲彰弥盖”,要采用迂回战术,通过不同现象的呈现,通过重重悬念的设置,紧紧抓住学生的视线和思维,激励学生不断地发现问题,深入思考,然后在教师引导下步步释疑,这样的演示实验才能让学生感到有滋有味,演示结束后还会感觉意犹未尽,并且产生继续深入探究的欲望。
比如在讲“静电的利用与防范”时,我设计了这样一个避雷针实验。
首先用两个金属圆盘上下正对放置并固定,并分别连接到感应圈的正负两极。把小木屋放到下面的金属圆盘上,不安装避雷针,接通电源,逐步增大感应圈的电压,学生会看到小木屋安然无恙。然后切断感应圈的电源,把小木屋拿下来,放到水龙头下淋湿,再放到下面的金属圆盘上,接通电源,小木屋与上面的圆盘间放电了,而且还不止一处放电。这两步实验的设计会引起学生两个问题的思考:雷雨天气的时候建筑物为什么会遭雷击?那么怎么样才能防止建筑物遭雷击呢?
接下来,在小木屋旁放置一个用铜丝制成的避雷针(比小木屋矮),接通感应圈的电源并增大电压。学生会想当然地认为安装了避雷针的小木屋将不再遭雷击,但出人意料地是大家看到小木屋依然遭到雷击。这时又会引起学生的思考:为什么装了避雷针小木屋还是会遭雷击呢?
在学生思考后指出要让避雷针高于小木屋时,我便在避雷针下垫一个小木块,使之高于小木屋,再接通感应圈的电源,并增大电压。此时学生会认为这次小木屋总该安全了吧,但遗憾的是,大家依然看到小木屋遭到了雷击。这时学生又开始思考了:为什么避雷针高于小木屋了还是会遭雷击呢?到底应该如何正确安装避雷针才能起到避雷作用呢?
学生经过思考和讨论后,得出结论:避雷针需要接地。这时我再用一根导线把避雷针与下面的金属圆盘相连,表示接地,接通感应圈的电源,增大电压,避雷针与上面的金属圆盘之间放电,小木屋安然无恙,也就是避雷针真正起到了避雷作用。到了这里,尽管已经如学生所愿看到了小木屋免遭雷击的安全场面,但是还可以继续引导学生思考:避雷针避雷的基本原理又是什么呢?
该实验在演示过程中一波叁折,悬念重重,充分地激发了学生的兴趣,引起了学生的思考,通过讨论和一步步的演示又让学生逐步释疑,让学生充分认识了建筑物遭雷击的根本原因以及避雷针避雷的正确安装方法和避雷原理。
在设计演示实验时,很多老师有着急于求成的心态,总希望通过一步实验就提出问题,然后直奔主题,展开教学,这样的演示实验完全忽略了学生的学习过程,久而久之,学生就会惰于思考,坐等老师讲解,更不会引起学生的探究欲望。因此教师在演示实验的过程中需要给学生设计多个台阶,把实验想要说明的问题分解成一个个小问题,铺设在每一个台阶上,让学生在步步释疑的过程中不断深入思考,增强探求的兴趣和欲望。
叁、应用实例的演示,引导学生关注生活,使物理知识生活化。
学习物理的最终目的是让学生认识物理现象、掌握物理规律,并能够应用物理知识、物理规律服务于我们的生产生活,让学生真正感受到生活中处处有物理,生活处处离不开物理,这样学生才能真正热爱物理,对物理学习充满兴趣和热情。然而我们在教学中常常会遭遇这样的尴尬,当我们兴致盎然、充满自豪地给学生介绍物理知识在我们生活中的广泛应用时,学生却觉得物理技术对他们来说是那么的遥不可及、深不可测,因此对老师的夸夸其谈丝毫提不起兴趣,这时候老师不如把生活中的一些应用实例设计成演示实验,让学生亲自体验一下物理知识带来的科技成果。
比如讲“静电的防范与利用”时,为了让学生对静电技术的广泛应用有更深入的了解,我用实验演示了静电除尘和静电植绒的过程。静电除尘实验我是这样设计的:在一只大的玻璃烧杯内壁贴上金属箔,在玻璃杯上盖上一个盖子,在盖子上打几个孔,并把一根铜棒插入中央的孔并深入到烧杯底部,在烧杯中点燃一只熏香,盖上盖子,可以看到盖子的孔中有白烟冒出,这时把铜棒接到高压感应圈的负极,把烧杯壁上的金属箔接到正极,接通电源,增大电压,可以看到盖子上的白烟渐渐消失了。通过该实验的演示,学生亲眼目睹了静电除尘的过程,充分认识到静电技术给生活带来的便利,同时也感受到静电除尘的技术并不那么高深莫测,甚至可以自制静电除尘仪,这就充分激发了学生应用知识的意识,还能培养学生的动手能力。
物理演示实验在物理课堂学习中起着不容忽视的作用,要让学生真正热爱物理,喜欢学物理,演示实验是很好的抓手,通过实验情景的精心设计,大胆创新,激发学生的兴趣,在演示过程中,给学生提供发现问题的平台,充分引起学生的思考,激发学生的探究热情,还要努力把物理知识的应用实例模拟演示给学生看,让学生充分感受到物理知识转化为科学技术的可能性与可行性,引导学生主动把所学的物理知识应用到实际生活中去,这样的课堂才是真正实效的课堂。