一、演示实验的改进的途径
1、补充演示实验的数量
教材已列出大量实验,但仍有的章、节还没有演示实验或数量还不够。有和没有演示实验,教学的效果有很大区别,根据教学的实际情况,适时加入演示实验很有必要。
“液化”概念的教学,由于在生活中已经积累了一定量的感性素材,小学自然和学过“大气中的水蒸气会凝结成小水珠”(部分小学没有真正落实《自然》的教学),已经形成了液化的前概念,按教材列举一些液化现象,然后分析得出结论:“降低温度,气体液化”。这样的教学也能够建立“液化”的概念,但这种建立过程太粗略,停留在的识记上,教学也枯燥。这节课是在已有的“液化”前概念的基础上,强化正确的认识,更深地认识“液化”,并要求学生会用“液化”解释生活中的有关物理现象。教学时可插入两个演示实验。先在秋高气爽的十月准备一瓶冰冻矿泉水,用抹布擦干净后展示在学生面前,立即唤醒学生生活中的经历和脑中已有疑问“过一会,瓶外会有水珠出现?”,“瓶外为什么会有水珠出现?”学生很快进入设置的物理情景,趁机发问“瓶外的水珠从哪里来?”经过的讨论、分析、学生确定“水珠不是从瓶内渗出来的”,“水珠从空气中来”。教师进一步追问:“水珠是怎么从空气中变来的?”然后,演示下面实验如图1,同时加热两只盛有冷水的烧杯,并引导、分析:“杯中的水有没有发态变化?”学生答:“蒸发”,“蒸发成的水蒸气,人眼为什么看不见水面上方的水蒸气?”(强调水蒸气是无色无味气体,空气中有大量的水蒸气)。取两块玻璃片,一片在火上烤热,另一片不烤。两片分别放在烧杯上片刻,待冷玻璃片上生成了明显的水珠时,而热玻璃片上没有生成水珠,把两块玻璃片同时展示给同学们看。“水珠是怎么来的?”“水蒸气遇冷凝结成小水珠”,随后要学生观察,拿走玻璃片的杯口上方有“白气”出现,“‘白气’是什么?”据分析,讨论得出“白气”是水蒸气遇冷凝结成的小水滴(及时矫正“白气”是水蒸气的错误前物理认识。)此时,刚才冰冻矿泉水瓶壁外已出现大量的水珠,学生心中关于水珠从哪儿来的谜底与“水”俱来。实验后接着进行归纳、应用……这样,学生不仅清晰的形成了“液化”的概念,还能较容易联系生活实际解释有关现象,在实验的帮助下一系列观察、思考、分析、归纳,让学生真正体验揭示自然界谜底乐趣。实践证明,这样教学,学生对“雾”、“露”以及早晨、晚上池塘上方的“白气”等现象分析,解释轻松而又准确。
当学生头脑中已有的错误前物理概念,与物理概念、规律相抵触矛盾时,在教师的讲解下学生在表面上能够接受正确的观念,但还没有形成新的认知结构。学生在解释现象、分析问题时容易不自觉地运用到原来的错误前物理概念。这时需要强烈的刺激打破旧认识结构的平衡。即使教材已列出演示实验,还有必要补充惊奇的演示实验,加强和反复刺激,让新建立的认知结构得到强化和巩固。
“惯性、惯性现象”的教学,在牛顿第一定律的之后,学生已初步认识到“一切物体在没有受到外力的时候,总保持匀速直线运动状态”。但还不牢固,还残留着“力是维持运动状态的原因”的错误物理观念。草地上滚动的足球被分析受到“前冲力”,斜面下滑的木块受到“下滑力”等,就是错误前物理概念残留的有力证据。为了强行扭转这一认识,在教材设计的“纸飞蛋落”(引言)演示实验“尺打棋子”、“拉车木块后倒”、“刹车木块前倒”(插图可改成实验)基础上,还可加入演示实验。教学时,在学生复述牛顿第一定律之后,展示实验:取一颗棋子用双面胶粘在右手掌心,右手掌迅速向左运动,遇到左手阻挡突然停下,而棋子仍然快速飞出掌心,问:“手掌停下,棋子不再受到手掌推力,为什么还能飞行?”学生利用牛顿第一定律解释:“物体不受外力时,运动的物体保持匀速直线运动状态”。然后举例子:炮弹出膛、汽车刹车、手抛石子(可演示)……归纳出运动物体本身有保持运动状态不变的特性。随后,让学生猜想静止的物体本身有无保持静止状态不变的特性,有的学生根据牛顿第一定律推理,有的学生会举例证明。演示实验:把一个细而高的钢笔筒立在一张长纸条上,笔筒好不容易站稳下来,手轻轻拿住纸条一端,另一只手迅速打击纸条中部,纸条被快速抽出。打击之前,学生异口同声喊:“倒,倒!”当看到笔筒纹丝不动地站立着,在脑海中留下难以磨灭的印象。教师趁机讲解:“物体不论是运动还是静止都有保持原来运动状态不变的性质——惯性,它是物体本身的一种性质,与物体速度大小无关”。“惯性”建立后,回顾“纸飞蛋打”实验并进行揭谜。这样演示(刺激)→应用(顺应)→演示(刺激)……直到新的认知结构的形成。课堂中第一个实验不仅引入了新课,同时对牛顿第一定律认识进行了强化;第二个实验是强行扭转学生头脑已有“速度越大,惯性越大”的错误概念或防止其形成,对学生旧的认知结构也有强烈震撼。
2、提高演示实验的质量
现行教材有很多精彩的演示实验,教师教学时,由于种种原因,教材给出的一部分演实验效果不尽于人意,需要我们大胆地改进,重新设计。
初二物理“音调”中,“纸片划过木梳”、“橡皮筋振动”实验目的是让学生感受音调高低并研究音调高低与振动之间的关系。而上述两实验音调变化小响度也小,能够听到的学生少,乐感不强的学生靠耳朵辨别两次声音的音调就很困难。如果用琴弦代替橡皮筋做实验器材做演示,或者干脆抱一吉它走进教室,让学生体验音调高、低。对不同粗细、松紧的弦发出的声音进行对比,研究音调与振动快慢的关系。这样做效果既明显,又能调运学生的。教材上的演示实验则改成小实验让学生课后体会。
“液化”中“压缩体积,乙醚液化”的实验,在常温下,靠拉开活塞很难做到液态乙醚全部消失,压缩体积气态乙醚液化后分布注射器筒壁,多生观察困难,直观效果不好。如用一只空的透明外壳打火机和充气罐代替上述实验,调整好打火和充气罐的位置关系,对打火机充气,学生可以清清楚楚观察到打火机内气体被压缩时变成液体。还容易联想到自家液化气罐的灌入情景。操作简单,效果直观,学生的兴趣也很高。
3、借鉴与扩展
物理教师应善于借鉴国外优秀的演示实验,把前人智慧用到自己的教学实践中来。如德国演示实验“教师睡钉板”。“教师首先将一苹果掷在钉板上,无疑,苹果被刺穿了,随后他敏捷地仰天躺在2×1m2的钉板上,该钉板上均匀排着2000枚铁钉(教师竟能安然无恙)……”国内条件限制,可在课堂上带入0.3×0.4m2木反带有600枚钉子铁钉“坐垫”,让学生学习压强时也尝尝“如坐针毡&rdquo 初中历史;的感觉。
对于无法演示的实验,可向学生展示多媒体模拟实验的课件,也是对演示实验形式扩展。如飞机投弹图3:
二、改进基本原则
1、明确目的,优中选优,追求更好效果。一方面要求学生明确实验目的,另一方面根据教学要求选择适合的实验。如果要达到创设情景和引入新课的目的,选择的实验,最好能达到“一石激起千层浪”的效果;如果要打破学生已有的认知结构,实验应力求做到“学生简直不敢相信自己的眼睛”,让学生终生难忘;如要强化新建认知结构,实验应源于生活来自学生身边,唤醒学生再认识,并为学生回到生活中解释现象、分析问题供示例和桥梁。一只苹果插上铜片、锌片,接上导线也能让发光二极管发出光来。
2、充分发挥演示实验的启发性和考虑实验组织上的递进性。好的演示实验本身就具有很强的启发性,但也离不开教师的适时引导,促进帮助学生思考、分析。对多个演示实验的组织宜层层递进,先简单后复杂,先直观后抽象,如初中“压强”演示实验“冷水锤子”如图4,冷水浇淋充有大量热水蒸气的密封易拉罐,伴随响声易拉罐被大气压瘪变形,制造了“惊奇”教师趁机置疑“是水把易拉罐砸瘪的吗?”“不是,那又是什么?”下面的演示实验则由简单到复杂,层层深入 “模拟马德保半球实验” 如图5(内部挤出了空气)→“覆水杯”如图6(水代替了空气)→“瓶子吞鸡蛋”如图7(瓶内空气减少)。
综上所述,物理教师要力求做好每个演示实验,并在教学实践中不断地探索与创新,同时结合其他形式和多种教学,以及现代教学手段,提高物理教学的质量和。希望广大的物理教师,更好地发挥演示实验的作用。
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