演示實驗在物理教學中的作用及設計要求

摘要：演示實驗是配合講授或課堂討論進行的實驗，具有引人入勝、發人深思、實驗條件明確、觀察突出、演示層次分明等特點，能充分調動學生學習的主動性和積極性。合理、正確的利用演示實驗，可使中學物理教學質量得到較快的提高。

關鍵詞：演示實驗；類型；作用；設計要求

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A

文章編號：1003-6148(2007)10(S)-0007-2

演示實驗是配合講授或課堂討論進行的實驗，在物理課堂教學中是一種深受學生喜愛的實驗形式。由于演示實驗一般是由教師操作表演，一套裝置就能滿足全班學生觀察的需要，對實驗條件的要求不高，即使是條件較差的學校，通過自制教具也能解決很大的問題。因此，演示實驗的設計與教學研究，已得到普遍的重視。［1］

1演示實驗的類型 

物理演示實驗緊扣教學環節，一般可分為以下三種基本類型：

(1)引入新課的演示實驗

這類演示實驗用于講授新課之前，其目的在于引起學生對即將研究的問題的興趣，激發學生的求知欲望。它的特點是引人入勝，發人深思。

(2)建立概念和規律的演示實驗

這類演示實驗用于講授新課之中，其目的在于提供感性材料，籍以形成概念，建立規律。它的特點是實驗條件明確，觀察對象突出，演示層次分明。

(3)深化與鞏固物理概念和規律的演示實驗

這類演示實驗一般是講授新課之后進行。其目的在于深化理解、強化記憶。它的特點是在原有的實驗基礎上變換一些條件，以利于擴展與推廣。［2］

2演示實驗的作用

演示實驗在物理教學中的作用主要有以下三個方面：

（1）演示實驗能直觀形象地為學生提供感性認識，是學生形成物理概念、理解物理現象的基礎。它能將日常生活或生產實踐中不易觀察到的或習以為常而未引起注意的物理現象突出地顯示出來。

（2）演示實驗能使學生加深對講授內容的理解、鞏固記憶、激發興趣、誘導、思考、糾正錯誤觀念、建立正確的物理圖像。

（3）演示實驗能培養學生的觀察能力、思維能力和科學的思維方法，是提高學生發現問題、分析問題和解決問題能力的有效途徑。

演示實驗通過創設問題情景，實施啟發式教學，從而激發學生的學習興趣，培養他們的觀察能力和想象能力，可使學生更主動、積極的從事學習活動，并推動學習活動的進一步發展。在物理知識的學習過程中，又可以從多方面獲得啟發、拓展思維空間，有助于促進學生創造性思維的發展。

3演示實驗的設計要求

（一）確保成功

設計演示實驗要緊扣課堂教學的各個環節，明確演示的目的，必須確保成功。成功的演示實驗能令人信服，給學生以深刻的印象，能引起學生對實驗研究問題的興趣，激發學生的求知欲望，保證教學順利進行。

怎樣才能確保演示實驗的成功呢？首先，要切實掌握實驗原理。例如，演示靜電實驗不容易成功，因此，在實驗前分析該實驗特點，把握靜電實驗的關鍵，研究實驗的方法，是十分必要的。靜電實驗通常有三個特點：一是電壓高，可高到幾萬伏，使在通常情況下的絕緣體，如玻璃、橡膠等都變成了導體；二是電量少；三是易漏。為了使靜電實驗演示順利，必須保持演示儀器的絕緣部分表面干燥。在霉雨天氣，實驗前將需要演示的靜電儀器用紅外燈烘烤二十至三十分鐘，烘烤時間不宜太長，也不可太靠近烘烤燈，避免損壞儀器。演示靜電實驗離不開靜電起電機，起電機能否及時起電，對實驗的效果影響極大。因此做好該實驗的關鍵在于解決絕緣問題，防止電壓高，電量少而導致的電荷流失。其次，要認真準備。做好預演工作，及時發現儀器裝置有無故障或問題，并檢查修理，改進或校正儀表；了解掌握實驗的準確程度，找出產生誤差的主要原因和減少誤差的方法；估計和掌握實驗時間；在設計演示實驗過程中如何引導學生進行觀察；注意實驗的演示效果；該什么時候提出什么樣的問題，啟發學生積極開展思維活動，實驗中要注意些什么等等，教師在備課時都必須做到心中有數，胸有成竹。

（二）簡易方便

演示實驗要做到三個簡單，即儀器結構簡單、操作簡單和演示現象到得出結論的過程簡單，演示出學生對實驗的神秘感。

例如，演示低壓沸騰可用以下三種方法：

（1）將燒瓶中的水煮沸，加塞，停止加熱后水沸騰停止了，再將瓶倒置在支架上，往瓶底澆冷水，水又重新沸騰起來。

（2）往瓶中倒入90℃左右的熱水，水溫低于沸點不沸騰，用抽氣機（或針筒）抽氣，水就沸騰起來。

（3）用100毫升的針筒直接抽取約10毫升的90℃左右的熱水，將針筒尖端用橡皮帽封住，拉動活塞，針筒內的水就沸騰起來。

比較以上三種方法，顯然是第三種最符合“三個簡單”的要求，所以，凡是能用簡單的方法，就不必把演示實驗的裝置復雜化。

（三）現象清楚

演示實驗成功與否，在很大程度上取決于實驗現象是否清楚，要使實驗現象演示清楚，可利用以下幾種方法：

（1）背景襯托法：一般要求背景的色彩要與所研究的對象的顏色有較大的反差，能引起較強的視覺效果。例如，在演示光的直線傳播實驗中，在光的傳播路徑上噴上煙霧，這樣可以使光路清晰可見。

（2）染色法：對比較透明的液體或不易觀察的物理現象，使它帶上容易引起視覺的顏色。例如，在演示液體壓強的實驗中，把壓強計中的水染成紅色，這樣可清晰的看到液體內部壓強的變化規律。

（3）投影法：對于實驗器材比較小，且只有水平放置的實驗，可通過幻燈機進行投影放大。例如，在演示水波的干涉和衍射實驗中，把發波水槽放在幻燈機上，通過放大投影展示在屏幕上，使全班學生都能看到同頻、同相的二列水波產生的干涉圖樣和一列水波通過小孔后形成以小孔為中心的環形波的實驗現象。［3］

（4）標記法：在實驗器材上附加標記物，可以使實驗現象更加直觀清晰。例如，在演示彈簧的伸長跟受力成正比的實驗中，當彈簧受到不同拉力時，在彈簧的標尺的對應位置上套上橡皮筋，就可以把它顯示出來，學生就能根據橡皮筋間的距離直觀地看到力與伸長量的正比關系。

（5）“放大”法：借助輔助工具把實驗中的微小現象進行“放大”便于觀察。例如，在演示桌子的微小形變實驗中，實驗裝置如圖1所示，從光源發出來的一束光線經過桌面上的兩平面鏡M1和M2反射后射到墻上，桌面在沒有受力作用的情況下，光線射到墻上的位置是1處，當桌面豎直向下受外力F作用時，桌面會發生微小形變（向下彎曲），這時，射到墻上的光線在位置2處。這樣便把桌面受力而產生的微小形變進行“放大”，形象的顯示出來。通過這個實驗形象的說明了物體在受外力作用下能產生微小形變。

演示實驗的最終目的是幫助完成教學任務，教會學生觀察，利用形象記憶加深對物理知識的理解，啟發學生思維，幫助學生認識物理規律，發展學生的能力。演示實驗能充分調動學生學習的積極性和主動性，為提高教學效果創造了有利的條件。

參考文獻：

［1］韓景春，張俊玲，劉春艷.物理實驗教學研究［M］.香港:銀河出版社，2004.05:82

［2］原如領.物理實驗的研究與設計［M］.北京:北京師范大學出版社，2002.01:22-23

［3］傅克德.中學物理教學參考［J］.西安:陜西師大雜志社，1991.04:36-41

(欄目編輯趙保鋼)