演示實驗

俞利潔

興趣、目標、效率是成功課堂必不可少的三要素.物理是一門以實驗為基礎的學科.物理教學的本質是實驗教學，它一方面可以提高學生的學習興趣，另一方面在學生認識和理解物理概念和規律的教學過程中，對培養學生觀察能力、實驗能力和邏輯思維能力，提高學生科學素養等方面都起著任何其他教學方式都無法替代的作用.

從教學形式上分，物理實驗主要分為學生實驗和教師演示實驗兩種形式.學生實驗由于時間課時等安排的原因不能有太大的改動，我們可以在教師演示實驗上下功夫，特別是對于學生難以理解或非常抽象的過程，通過精心設計把景象呈現在他們眼前，讓他們對所學內容有更直觀的了解，更能夠準確地理解和掌握物理概念和物理規律.以《電容器的電容》為例：這一課時是《電場》這一章的重點和難點，其難點來自于電容這一概念的建立.下面，筆者將就這一堂課的教學過程給大家展現演示實驗在這一堂課成功開展的過程中所起到的重要作用.

1演示實驗之于興趣

在平時的學習過程中，往往有學生反映學習困難，對教材內容不理解記不住，很難談學習的興趣.同時不少高中實驗教學出現許多耳熟能詳的現象，物理實驗變成了畫實驗、講實驗、聽實驗、背實驗，有時還用多媒體演示代替實驗，忽視了真實實驗情景的展示，這種狀況大大打擊了學生學習的積極性，不僅不能提高學生的興趣更是嚴重制約了學生創新能力的提高.

缺乏激情和興趣是難以做好一件事的，對于學習更是如此，如果在教學過程中，能夠引導學生對他們所學的知識和所要解決的問題產生濃厚的興趣和求知欲，不僅能使他們全神貫注、積極思考，而且還會促使他們以飽滿的熱情主動地探求知識，收到事半功倍的教學效果.

在《電容器的電容》一課的教學中，很多老師采用了這樣的引入方式，展示電容器示教板，告訴學生這就是電容器，或者當場拆解一個電容器，觀察構造，從而引出電容器的概念——任何兩個彼此絕緣且又相隔很近的導體就構成一個電容器.這樣的引入方式平淡無奇，很難激起學生學習的興趣.此時若能通過實驗制造懸念，讓演示[TP8GW104.TIF，YX#]實驗具有魔術般的吸引力，不僅能夠促進學生更集中精力地聽課，還能更有效地激發學生的求知欲.

我設計的實驗取材簡單，操作簡便.器材：兩個金屬碗和一張塑料紙（如圖1），將兩個碗疊在一起，中間用塑料紙隔開，請一位同學用手托著裝置，另一位同學用絲綢摩擦過的玻璃棒與其中一個碗接觸，這時引發學生好奇的目的達到了，碗和今天學的電容器有什么聯系呢？很想要知道答案.此時，請托碗的那位同學用另一只手輕輕地觸碰上面的那個碗，一聲“啊～”打破了教室凝固的空氣，原來他體驗到了觸電的感覺，碗居然能裝電，這個實驗給了學生很大的震撼.與此同時告訴學生，其實這位同學手上托著的這就是我們今天學的——電容器，它并不神秘，而且構造簡單，碗是導體，塑料紙絕緣，任何兩個彼此絕緣且又相隔很近的導體就構成了電容器，就這樣把學生帶入了奇妙的物理世界.該實驗為學生學習電容器概念提供了必要的感性知識，強化了學生對于電容器構造的理解.

這樣的開場方式相較直白平淡的引入更能吸引學生的眼球，激起他們的興趣.自制的電容器能讓人體驗觸電的感覺，成品電容器又有什么作用又是如何工作的呢？還是讓實驗來告訴我們！這個演示實驗用到的器材也很簡單，電池、電珠和一個[TP8GW105.TIF，Y#]電容器（如圖2），還可以適當設疑，提問學生把電容器與小電珠相連，會有什么現象，有同學會說小電珠會亮，實際演示發現沒有亮，什么原因？把電容器與電池短暫接觸，再與小電珠接觸，會有什么現象？大多數學生覺得這次肯定會亮了，這里的設疑引導學生去探索，去思考，使學生產生強烈的好奇心.最后給大家揭曉答案，演示結果是小電珠閃一下就滅了，沒有持續發亮，這又是什么原因？通過這兩個演示實驗，從課堂之初就牢牢抓住了學生眼球，引起了他們學習的興趣，從而更好地調動學生學習的主動性，為這堂課的成功奠定了堅實的基礎.

如果在其他的課堂實踐中也能穿插新穎、奇妙的演示實驗，就能使學生在學習物理的過程中體會到物理學科所帶來的樂趣，由“怕學”而轉為“愿學”甚至“樂學”.

2演示實驗之于目標

教學的任何手段都是為了最終達到教學目標而設，整合、協調地實現教學的“三維目標”是學生進步和發展的基本內涵.學生的進步和發展并不只是傳統教學強調的知識和技能的掌握，而是指學生在教師引導下在知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀“三維目標”上獲得全面、整合、協調、可持續的進步和發展，是注重全面教學目標的進步和發展.

《電容器的電容》這一節課在教學目標上有這樣的要求：

1.知識與技能[HJ1.18mm]

（1）知道電容器的基本構造，了解電容器的充電放電過程

（2）理解電容的物理意義，掌握電容的公式單位，并會簡單的運算

2.過程與方法

觀察、分析電容器的充、放電過程，在進一步利用實驗探究電容器容納電荷本領的描述過程中，理解物理科學研究的常用方法：比值定義法、類比法.

3.情感態度價值觀

（a）通過列舉電容器的廣泛應用，增加學生的感性認識，培養學生探究新事物的興趣.

（b）通過教師的適時引導和學生的自主探究，促進師生之間、生生之間的合作互動，使學生在體驗探究的過程中，感悟科學思想，培養科學精神，實現知識和能力的協調發展.

在這幾個目標的達成過程中有兩個難點，一是電容器充放電過程的認識，二是電容概念的建立.隨著多媒體技術的發展，很多教師采用多媒體動畫演示的方式來代替真實的實驗過程，儀器的操作用鼠標點擊來代替，使原本生動的實驗展示變成了觀看屏幕，這對教學目標的達成是非常不利的.演示實驗在這里具有得天獨厚的優勢，不僅能讓學生觀察實驗的現象，還能為學生真實展現實驗的過程，體會實驗操作的樂趣.

1.電容器的充放電過程.實驗電路如圖3所示，操作1：電鍵S接1，展示充電過程；操作2：電鍵S接2，展示放電過程.通過觀察靈敏電流計指針偏轉特點來歸納充放電過程中充電電流和放電電流的特點.通過這個演示實驗起到了化抽象為直觀的效果，使學生容易掌握教學內容，有助于教學目標的順利達成.有條件的學校還可以把靈敏電流計替換為電流傳感器（如圖4），借助于多媒體軟件得到i-t圖像，借助圖像可以更直觀詳細地向學生展現充電和放電電流的方向、大小變化等特點.

2.電容概念的建立.電容概念的建立既是重點又是難點，很多教師在教授的過程中直接利用水杯的類比，得出Q與U的比值是定值，定義為電容，類比法在物理科學研究中是一種重要的研究方法，但是這里單憑類比就要讓學生接受比值是定值有點困難，沒有具體的過程，對學生來說只能被動接受.如果這里能借助實驗，讓學生自己尋找、探索電容的定義，對學生來說更容易接受，也更符合知識體系的建立步驟.我在此設計的演示實驗如下，利用四個相同的電容器（規格如圖5），標號為1，2，3，4，初始電量都為零，利用電池對1號充電，電量記為Q ，用數字電壓表量取電容兩端電壓U1，再使之與2號接觸，則2號的帶電量為Q/2，用電壓表量取2號電壓值U2，以此類推，用2與3接觸，3與4接觸，得到表1.

讓學生在表格中找出規律，通過思考與討論，利用數學方法或圖象法學生較易得出Q與U的比值是一個定值這個結論，由于四個電容器是相同的，不難得出這個比值表征了電容器的一個固有屬性，即存儲電荷本領的高低，我們把它定義為電容.這個實驗的設計再結合前文提到的類比法，對于理解電容的物理意義這一目標的達成上了雙保險.這個實驗不僅很好的幫助實現了知識與技能教學目標的達成，同時增加了師生互動，學生探究，有助于情感態度價值觀的體現.演示實驗從知識和技能、過程和方法、情感態度和價值觀三個維度上都促進學生個體的全方位發展，使獲得知識與基本技能的過程同時成為學會學習和形成正確價值觀的過程.

本身學習的難度比較大，在這個教學中通過幾個演示實驗讓學生動手、觀察，增加了感性認識，這樣便會化難為易，變被動為主動，讓學生追根尋底，釋疑求真，并在交流、討論和講評中，自然而然得出規律完成目標，成為這堂課成功的中流砥柱.

3演示實驗之于效率

華東師范大學的崔允教授認為，規范具體的教學目標有四點基本要求：學生為行為主體；行為是可測量、可評價、具體而明確的；行為條件是指影響學生產生學習結果的特定的限制或范圍；為評價提供參照的依據是學生預期達到的最低表現水準.明確的教學目標是高效課堂教學的方向指導，課堂演示實驗調動了學生積極性，很好地將師生融合在一起，一個演示實驗往往需要學生的配合與幫助，在共同實驗的過程中加強了師生間良好的交流，例如金屬碗實驗在互動中成功吸引了學生的注意，激起了學生強烈的求知欲，這大大提高了這堂課的教學效率.

扎實的教學內容是高效課堂必不可少的因素.高效課堂教學并不是教學內容越多越好，也不是越難越好，課堂上教師以演示實驗落實教學重點、難點，讓學生扎實掌握基礎知識.充放電實驗將電容器充電放電的過程直觀地展現在學生眼前；探究電容定義的實驗，設計一定的物理情景，通過實驗得到不同的帶電量和電壓值，經過師生共同的歸納和總結，得出了結論，這比單純地給出定義更有依據也更有說服力.

教師上好一堂課是不容易的，要做好方方面面的工作，要使出各種手段.作為物理教師我們是幸運的，因為我們有演示實驗這一利器.總而言之利用幾個演示實驗，使《電容器的電容》這一原本抽象晦澀難懂的課，變得有血有肉，完整而形象地展現在學生面前，不管是從課堂氣氛還是目標達成上都是令人滿意的.