演示實驗與物理課堂教學情景的創設

歐陽紹緒

摘要：建構主義學習理論認為：學習總是與一定的“情境”相聯系的，在實際情景下學習，學習者才能利用自己原有認知結構中的有關經驗，通過“同化”與“順應”達到對新知識意義的建構。運用演示實驗創設教學情景，能引發學生認知沖突，激發學生的的好奇心和學習興趣，有助于培養學生的各種能力。

關鍵詞：演示實驗；情境；興趣，認知沖突：建構主義：有效教學

隨著新課程理念不斷深入人心，課堂教學的有效性引起了廣大教師的高度重視。建構主義學習理論認為：學習總是與一定的社會文化背景即“情境”相聯系的，在實際情景下學習，可以使學習者能利用自己原有認知結構中的有關經驗去同化和索引當前學習到的新知識；如果原有經驗不能同化新知識，則要引起“順應”過程，即對原有認知結構進行改造與重組?？傊ㄟ^“同化”與“順應”才能達到對新知識意義的建構。

有效教學的課堂應該創設豐富而恰當的情境為學生提供認知杠桿的支點。教學中“情景”的設置可以是文字描述的形式，也可以是多媒體動畫形式，當然最具體、最生動、最有吸引力的還是演示實驗。演示實驗可由學生直接參與，讓學生有一種身臨其境的體驗，獲得的知識也來自于他的直接經驗，這樣不但可以激發學生的學習興趣，而且有助于培養學生的各種能力，發揮學生的潛能和創造力，同時還能對學生進行物理思想與方法的教育與培養，直接影響教學效果。

一、運用演示實驗創設物理情景，引發學生的好奇心，提高學生的學習興趣

新課導人是課堂教學中的一個重要環節。用實驗作為新課引入，不失為一種非常有效的手段。由實驗所創設的情景，能向學生提供新穎、奇特、驚險等強烈的感覺刺激，有助于吸引學生的注意，使學生的思維快速地集中到課堂中來。同時實驗中所出現的現象往往出于他們的意料之外，而學生的好奇心會促使他們想知道為什么會出現這樣的現象而積極地思考并渴望得到答案，從而使學生從被動學習轉變到主動學習，達到教學的目標，

范例1利用人體或人體局部等做物理實驗，能強烈激發學生的好奇心和學習興趣。如在講《機械能守恒定律》內容時，設計一個演示實驗來引入新課：取一個質量約為5千克的大鐵球，用尼龍網懸掛在天花板上如圖1所示。請一個學生緊貼墻壁站好，雙手捧住大鐵球。讓它距學生的鼻子1～2cm。然后將大鐵球無初速釋放，讓大鐵球來回擺動。大鐵球經過一個擺動周期，０又會向學生的鼻子撞來。這可不是看立體電影，而是一個貸真價實的運動著的大鐵球。學生若沒膽量，肯定不敢試，改南老師來做。倘若學生有膽識，這個實驗會給學生提供強烈驚險和刺激。這個實驗，把趣味性帶進學生學習物理的過程。能引起學生強烈的好奇，深受學生的歡迎。

范例2在課堂上演示學生小時候玩過的游戲，并提出學生平時還未想過的問題，學生的興趣更濃。如在講《薄膜干涉》時，先玩一個吹肥皂泡游戲：一個個小肥皂泡從吸管中飛出，在陽光的照耀下，發出美麗的色彩。如圖2所示。人們常希望肥皂泡能飄浮于空中，形成一道美麗的風景。但我們常常是看到肥皂泡總是先上升后下降，這是為什么呢?肥皂泡為什么是彩色的?它其中包含的豐富物理知識有哪些?這些都是學生非常想了解的。

二、運用演示實驗創設情境，引發學生的認知沖突，促進學生積極思考

創設一個良好的問題情境，引起學生認知結構上不平衡，造成學生心理上的懸念，能喚起學生求知愿望，激發起學生的積極思考，使學生有效參與教學。

范例3實驗情境中的隱蔽因素或意外事故的影響更能引發學生的認知沖突，促使學生發散思考。如在進行《摩擦力》的課堂教學中，可以設計一個《如何增大摩擦力》的隨堂實驗。體驗滑動摩擦力大小與哪些因素有關。老師做摩擦實驗，為了增大摩擦力，他不是放毛巾，而是撒粉筆灰，以為可以增大木板的粗糙程度，結果，反而是摩擦力減??；再做，還是摩擦力減小。學生大為嘩然，教師也佯裝有些莫名其妙。經過一番分析才明白：撒上粉筆灰就改變了摩擦的性質，原來摩擦在木板與木板之間，現在摩擦在木塊與粉筆灰之間。教師抓住了實質解析了這一不尋常的實驗，從而在根本上搞清了滑動摩擦的機理。

范例4若干不允許發生的物理過程用實驗演示出來可以使學生印象深刻，引發學生發散性思考。例如不允許電源短路，不允許電器超壓負荷，不允許觸電等等。作為教學，不允許發生、不希望發生的事情有時在實驗室里發生。如電源短路，或有的學生把電池燒得滾燙，這些難得的機會應充分利用，方法是組織學生觀看，讓他們尋找短路原因。這樣短路的破壞作用便能銘刻在心。超壓負荷可以用小燈泡進行，使電壓一步步升上去，教師存心燒壞小燈泡，讓學生看看超壓負荷是如何縮短電器使用壽命的，使學生對安全用電有感性認識。

三、運用演示實驗，澄清不正確的原有認知，感悟物理世界

在學習某些物理知識前，由于先入為主和生活經驗等原因，學生會形成錯誤認識。為了糾正學生已形成的錯誤認識，建立正確的物理概念，充分挖掘物理教學的豐富內涵，巧妙利用演示實驗所展示的新奇的實驗現象，同時抓住疑點巧妙運用設疑技巧，適時引導學生發現問題，從中感悟物理世界。

范例5在講授《自由落體運動》時，為建立正確的自有落體模型，設計以下對比實驗。先從同一高度由靜止同時釋放一個鐵球和一張紙片，結果鐵球下落快。學生結合日常生活的經驗就大膽認為，重物下落快。教師追問，這個結論是否具有普遍性呢?接著做實驗，取兩張甲、乙相同的紙片，將乙用剪刀剪去一半，剩下的一半揉成紙團跟甲紙片從同一高度由靜止同時釋放紙團和紙片，結果觀察到紙團下落快。學生仿照前一個實驗的分析，得出結論：輕物下落快。教師進而提出：“兩個實驗為什么會得出相反的結論呢?”。學生思考后回答，物體下落的快慢與輕重無關，糾正了“重物下落快”的錯誤認識。教師引導：是什么共同的原因使紙片比鐵球和紙團都下落得慢呢?學生想到：紙片受到空氣的阻力作用比較大，然后再過渡到“牛頓管”實驗，用實驗得出關鍵性的結論：沒有阻力，物體只受重力由靜止開始下落的運動的快慢都是相同的。

范例6在《豎直上拋》的課堂上，讓跳得最高的同學來摸高，由此提出問題，該同學跳得最高，但還是很快就落地了，我們不易測量他的騰空時間，在不用秒表的前題下，能否估算出這位同學的騰空時間?通過小游戲引出豎直上拋問題，學生會有興趣進一步深入思考，進而發現問題，從中感悟解決復雜物理問題的方法。

四、運用演示實驗，驗證物理規律，掌握物理知識，加深對規律的理解

物理概念和規律的建立，光靠單一的途徑往往并不深刻，需要多方面的，有時甚至是反面的措施，從不同的情境、不同的角度中領悟，才能在更高的層次上理解和掌握，也更能培養學生的思維。

范例7講授“靜電屏蔽”時，設計二個實驗。

第一個實驗：將一個有絕緣柄的金屬球先與帶電的法拉第圓筒的外壁接觸，再與驗電器接觸，結果發現驗電器的金屬箔片張開。然后將一個有絕緣柄的金屬球與帶電的法拉第圓筒的內壁接觸，再與驗電器接觸，結果發現驗電器的金屬箔片沒有張開。先后的實驗對比可得出：法拉第圓筒的外部帶電，內部不帶電。說明處于靜電平衡的導體，凈電荷只分布在導體的外部。

第二個實驗：將小鳥放在金屬籠(也稱“法拉第籠”)內，外面加上高壓電，高壓放電可怕的聲音，還有耀眼的弧光立即吸引了全班同學的注意力，同學們都替小鳥擔心，但是籠子內的小鳥卻安然無恙，這時如果再提出問題，試想如果是同學自己在籠子里呢?這個實驗一定會更加刺激有趣。在科技館中我們就可以完成這樣的大型實驗。請學生看從科技館中拍攝的“法拉第籠”實驗的視頻，(如網3)，相信學生們看到火花飛濺的刺激場面，對靜電屏蔽的印象一定會非常深刻的。人處于靜電平衡導體的內部，是安全的。

范例8在講《彈性碰撞》內容時，設計一個彈性碰撞的演示實驗來結束新課：大小和質量完全一樣的單擺小球6個(含連接細線)按圖4放置好，調整懸線使之完全等長。(1)將左邊的第一個小球拉離平衡位置(如圖5)，由靜止釋放，觀察小球的運動。并請學生解釋。(2)如將最左邊的二個(或二個以上)小球同時拉離平衡位置，由靜止釋放，又會如何?先請學生猜測，然后再演示。并帶著著疑問去思考、探討。促使學生帶著研究的態度去理解物理規律。

演示實驗雖小，作用卻很大，小小的實驗能幫助學生理解深奧的物理學原理和方法。高中物理課本中涉及的典型演示實驗如：平拋運動與自由落體運動的等時性、簡諧運動圖象的漏擺實驗、受迫振動與共振、陰極射線在磁場中的偏轉、自感現象、三棱鏡色散、肥皂液薄膜干涉、泊松亮斑、光電效應等眾多演示實驗都是老師精心設計的教學內容，是進行有效教學的重要課程資源。

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