演示實驗是指為配合教學內容由教師操作示范的實驗。是深受學生歡迎的實驗形式,是教師施展教學藝術的獨特方法。它能化抽象為具體,變枯燥為生動,把要物理現象清楚地展示在學生面前。能引導學生觀察和思考,激發他們的求知和探索物理規律的欲望,配合教師生動、形象的講授使學生認識物理概念、現象和規律的最佳途徑。
一、演示實驗的重要作用
演示實驗是連接認識的主體和認識的客體的紐帶。物理概念和規律的建立離不開表象做基礎,而表象的感性材料的獲得,在很大程度上依賴于物理實驗。有些物理概念和規律,學生在生活中感知很少或者不全面,那么在主體和認識客體間就缺少必要的中介物。例如:在講電和磁的關系時,只有做好實驗,學生才能發現、理解電生磁、磁生電、磁場對電流有作用等物理現象。如果沒有實驗,學生就難以想象、理解電和磁之間的這種本質聯系。
學生頭腦有時積累了一些感性材料、生活經驗,但有些經驗是模糊的、動搖的、甚至是錯誤的。這就要求教師在教學中進行生動演示,突出主要部分,使模糊的得以鮮明,對錯誤的加以改正。例如:學生根據自己的生活經驗對運動和力有些模糊的認識。在教學中就要做好斜面小車實驗,分析實驗,推出牛頓第一定律,在這基礎上更好理解運動和力的關系。試想如果沒有實驗,教學將變得多么困難。
二、初中生的心理特點和物理的學科特點決定了物理教學中必須加強演示實驗教學
初中學生思維正處于具體形象思維向抽象邏輯思維過渡的階段,其中形象思維仍起重要作用,抽象思維正在發展。在很大程度上,學生仍習慣于靠經驗材料判斷分析事物,不善于從理論上進行推導。心理學研究表明:人們認識事物存在著知覺優先的傾向。這就要求教師必須給學生提供足夠的感性材料和活動機會,加強演示實驗。
初中生的心理的另一個特點是好奇心強,喜歡探索自然的奧妙,興趣廣泛、強烈,但缺乏深度和穩定性。如果在教學中不失時機地進行實驗就可以激發學生的好奇心,培養探索自然的興趣和獻身科學的精神。例如:我在《大氣壓》一節的教學中,首先演示母子管實驗,在大試管中注入水,將略小的試管放入大試管水中,然后提問:若手拿大試管倒置,小試管如何?絕大多數學生認為小試管會受重力而掉下。然后實驗,學生驚奇的發現小試管不但沒有掉下,反而在滴下水的同時,緩緩上升,感到疑惑不解,教師及時點撥:是什么使得試管緩緩上升的呢?是大氣壓。學習了《大氣壓》這節課我們就可以解釋這一現象。一個有趣的實驗,激發了學生的興趣,整堂課學生精力旺盛,注意力集中。正如愛因斯坦所說:興趣是最好的老師。
從記憶角度分析,結合實驗講解的物理規律遠比單純的語言講解留下的印象深刻、久遠。科學研究表明:語言信息和形象信息在頭腦里的比例是1:1000,即頭腦儲存語言信息的能力。有人做過形象的比喻:一幢華麗的大樓,你看一眼再復認時,不用語言表達,便能認出。而讓你讀一遍作家對這一大樓的文字表述后,再去復認這一指定的大樓時,始終比不上“你曾看一眼的功夫”。原因是前者一瞬間建立起來的神經聯系是一種立體的網狀結構,而后者是依次性的鏈狀結構。所以,在物理教學中把概念、規律通過演示實驗轉化為物理形象,便于學生記憶。
物理學是一門實驗科學。觀察和實驗是研究物理學的根本方法。一部物理學發展的歷史,就是一部觀察實驗、總結規律、應用規律的歷史。物理學離不開實驗,物理教學更離不開實驗。
三、在實驗教學中,應注意以下幾個方面的工作:
1、上課前作好充分準備,注意實驗的細節問題,以免出現意想不到的失誤,以確保實驗成功,提高課堂效率。
圖 1:
2、自制儀器,簡便易行。教學中自制簡易儀器進行實驗,往往會取得良好的教學效果。例:在講《二力平衡》一節中,我自制了一個正方形硬紙片,如圖1放置,以硬紙片為研究對象,說明硬紙片處于靜止狀態時,F1、F2是平衡力。然后由實驗研究二力平衡的四個條件。對于兩個力在同一直線上和作用在同一物體上這兩個條件初中學生掌握不好,對此我對實驗做了如下處理:轉動硬紙片,保持F1、F2大小相等、方向相反、在同一物體上但不在同一直線上,松手后硬紙片不平衡而發生轉動;硬紙片靜止后,用剪刀沿對角線剪開硬紙片,紙片不再平衡,鉤碼掉到了地上。學生在笑聲中自然理解了兩個力要達到平衡,必須是在同一物體上。
3、注意實驗的可視性。演示實驗必須讓全班同學都能觀察清楚,所以必須注意實驗的可視性,例如:在電學實驗中,把各元件固定在插孔式演示板上,掛起來進行實驗演示,增強實驗的可視性。
4、注意實驗的整體效應。例:在《功的原理》一節教學中,我把杠桿、動滑輪固定在同一演示板上,并用紅紙條標好刻度,然后演示用它們提起重物的情況。這樣既增加了實驗的可視性,又便于學生注意用杠桿、動滑輪做功的共同點,總結出使用機械不省功的原理。排除了分散實驗對學生的思維干擾,提高了課堂效率。
圖二:
5、對教材實驗的改進。例:在《熔化和凝固》一節中,教材采用萘來研究晶體熔點,但由于種種原因,在實驗中很難使萘在較長時間內恒溫熔化。本人對晶體熔點的演示做了如下改進。如圖2將冰塊在塑料袋中壓成冰末后放入試管中,然后插入溫度計,將試管放入燒杯水中。若實驗時氣溫較高,上課前可向燒杯水中放入少些冰塊使水降溫。經過以上處理,冰可在十幾分鐘內保持O℃緩慢熔化,會取得良好的實驗效果。
總之,物理演示實驗在激發中學生學習興趣,探索物理未知領域的熱情和欲望以及在培養學生的能力和科學態度、作風等方面都發揮了重要作用。它不僅有利于理論知識的學習,還有利于學生體驗理論知識的產生和發展,更有利于感受知識形成的過程和方法。我們應該重視和發揮物理演示的探究性教育功能,注重學生能力的培養和理論的積累,為我國的現代化建設和社會發展培養出更加優秀和更加專業的合格建設者和接班人。