優(yōu)化細(xì)節(jié)設(shè)計(jì) 提升實(shí)驗(yàn)效果
——以氣體壓強(qiáng)的教學(xué)為例

江蘇省啟東市東南中學(xué)(226200) 高春花

演示實(shí)驗(yàn)是物理教師在教學(xué)中攻堅(jiān)克難的法寶，細(xì)節(jié)決定成敗，只有教師注重演示實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，才能將實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果發(fā)揮到最佳，才能最大化體現(xiàn)演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)價(jià)值。新課程以實(shí)驗(yàn)探究為載體，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、實(shí)踐操作能力和合作交流能力。然而，教材提供的探究實(shí)驗(yàn)僅僅是師生開展科學(xué)探究的素材，在探究教學(xué)中，教師應(yīng)該關(guān)注實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。注重實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)，可以提升實(shí)驗(yàn)的可視性，讓更多學(xué)生可以更清楚觀察實(shí)驗(yàn)。利用學(xué)生熟悉的物品來演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生覺得親切而更愿意學(xué)習(xí)。從細(xì)節(jié)入手，做到首尾呼應(yīng)，讓教學(xué)內(nèi)容完整順暢。在實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵之處精確設(shè)問，可以更好引導(dǎo)學(xué)生理性思考，升華演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。本文以“大氣壓強(qiáng)”的部分實(shí)驗(yàn)為例，結(jié)合自己對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的思考闡述如何優(yōu)化細(xì)節(jié)提升演示實(shí)驗(yàn)的效果。

1 從細(xì)節(jié)之處入手增強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的可視性

演示實(shí)驗(yàn)學(xué)生需要觀察實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和產(chǎn)物狀態(tài)等，然后積累感性經(jīng)驗(yàn)為后面分析得出概念、規(guī)律等奠定基礎(chǔ)。觀察的結(jié)果對(duì)學(xué)生后續(xù)理性分析非常重要，這就要求演示實(shí)驗(yàn)要盡量提升可視性，讓盡可能多的學(xué)生能夠清晰看清楚實(shí)驗(yàn)的過程。教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，需要考慮到全體學(xué)生觀察的視角，尤其是要照顧哪些座位距離講臺(tái)比較遠(yuǎn)的學(xué)生的視覺感受。具體而言可以從如下三個(gè)方面優(yōu)化演示實(shí)驗(yàn)，以提升實(shí)驗(yàn)的可視性。

1.1 用更大的實(shí)驗(yàn)器材

在大班教學(xué)中，學(xué)生人數(shù)較多，分布范圍較廣，采用更大的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行演示，可以讓更多的學(xué)生觀察得更清楚。在課堂上模擬馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，這對(duì)激發(fā)課堂活力，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，解決學(xué)生學(xué)習(xí)疑難起到重要作用。實(shí)驗(yàn)器材選用鋼盆和鋼化玻璃，體積更大更容易觀察清楚，實(shí)驗(yàn)過程會(huì)對(duì)學(xué)生造成強(qiáng)烈的視覺沖擊，且要拉開鋼盆和玻璃需要更多學(xué)生參與(教學(xué)中6個(gè)男生也沒有拉開)。更多學(xué)生直接參與到實(shí)驗(yàn)中獲得直接體驗(yàn)，會(huì)取得更好的教學(xué)效果。

1.2 用更有對(duì)比度的器材

實(shí)驗(yàn)中為了讓學(xué)生有更好的視覺體驗(yàn)，能夠更輕松觀察實(shí)驗(yàn)，可以在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，采用更有對(duì)比度的實(shí)驗(yàn)材料，例如給實(shí)驗(yàn)器材做標(biāo)記，將透明的液體染色等。在本節(jié)課教學(xué)中做了覆杯實(shí)驗(yàn)，以此來證明大氣壓的存在，以及大氣壓強(qiáng)朝各個(gè)方向都存在。

在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將透明的水染成紅色，這樣學(xué)生更容易觀察清楚實(shí)驗(yàn)的過程，尤其是實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)，比如瓶中的水要裝滿。這不僅可以讓學(xué)生更清楚實(shí)驗(yàn)的過程，更能夠讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的要領(lǐng)，獲得實(shí)驗(yàn)技能，為后續(xù)進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

1.3 演示實(shí)驗(yàn)的位置

同樣的器材、同樣的實(shí)驗(yàn)過程，在不同的位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，會(huì)取得不一樣的教學(xué)效果。為了讓更多學(xué)生看得更清楚，教師應(yīng)該盡量在教室中更高、更中間的位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣可以照顧到更多的學(xué)生。尤其要避免在講臺(tái)附近進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)部分學(xué)生的身體遮擋了實(shí)驗(yàn)器材，而導(dǎo)致靠后的學(xué)生看不到完整的實(shí)驗(yàn)。

2 設(shè)計(jì)學(xué)生覺得意外的實(shí)驗(yàn)吸引學(xué)生注意

初中學(xué)生對(duì)新奇的事物有很強(qiáng)的好奇心。滿足了學(xué)生的好奇心，學(xué)生將更有求知欲，學(xué)習(xí)動(dòng)力被激發(fā)，會(huì)更加主動(dòng)投入到學(xué)習(xí)中，思考也會(huì)更深入。在教學(xué)中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生覺得新奇、覺得意外、感到驚訝，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲，打造出思維活躍、氣氛熱烈的優(yōu)質(zhì)課堂。

為證明大氣壓的存在，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)讓礦泉水瓶“變身”的有趣實(shí)驗(yàn)。首先，將礦泉水瓶裝滿熱水，再將水倒出，擰緊瓶蓋，過一會(huì)兒礦泉水瓶變癟了。然后，將變癟的礦泉水瓶放進(jìn)玻璃罩，并抽掉其中的空氣，礦泉水瓶又變飽滿。最后，給玻璃罩通氣，礦泉水瓶又再次變癟。通過礦泉水瓶的不斷“變身”，可以讓學(xué)生充分感受到大氣壓的存在，也可以感受到大氣壓的“威力”。從而引起學(xué)生的注意，更加聚焦實(shí)驗(yàn)過程。

3 用學(xué)生熟悉的器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)體驗(yàn)

在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用學(xué)生日常生活中比較常見的一些物品來演示物理現(xiàn)象、物理過程，學(xué)生會(huì)有濃厚的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)得到增強(qiáng)，因而會(huì)收到較好的學(xué)習(xí)效果。在大氣壓強(qiáng)的教學(xué)中，利用鋼盆、玻璃、塑料吸盤、吸管、針筒、塑料瓶、洗手液泵頭等學(xué)生常見的器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來展示大氣壓強(qiáng)的存在及大氣壓強(qiáng)的威力、大氣壓強(qiáng)的測(cè)量等，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚，學(xué)習(xí)體驗(yàn)得到強(qiáng)化，教學(xué)效果明顯。

4 演示實(shí)驗(yàn)要首尾呼應(yīng)

凡事都講究有始有終，正如寫作文忌虎頭蛇尾，而應(yīng)首尾呼應(yīng)。實(shí)驗(yàn)要取得好的教學(xué)效果也應(yīng)首尾呼應(yīng)，尤其是用來導(dǎo)入新課的實(shí)驗(yàn)。導(dǎo)入新課的實(shí)驗(yàn)，一般都會(huì)給學(xué)生布置任務(wù)或者問題，以此引入本節(jié)課的課題，引導(dǎo)學(xué)生聚焦學(xué)習(xí)內(nèi)容。當(dāng)將本節(jié)知識(shí)點(diǎn)學(xué)通弄懂后，再回頭來分析、思考導(dǎo)入新課時(shí)的實(shí)驗(yàn)，做到首尾呼應(yīng)，可以讓課堂教學(xué)更加完整、連貫。

利用鋼盆和玻璃演示大氣壓強(qiáng)存在的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課，需要在學(xué)習(xí)了大氣壓強(qiáng)的知識(shí)，證明了大氣壓強(qiáng)的存在之后，讓學(xué)生思考如何將鋼盆和玻璃輕松分開。可以在鋼盆上開一個(gè)小孔，并將小孔密封，要分開二者時(shí)將小孔打開，并讓學(xué)生一邊聽小孔打開時(shí)空氣流動(dòng)的聲音，一邊將手放在小孔附近感受空氣流動(dòng)的方向。學(xué)生發(fā)現(xiàn)空氣向鋼盆內(nèi)流動(dòng)，當(dāng)流動(dòng)結(jié)束，二者自然分開。

5 關(guān)鍵之處精確設(shè)問引導(dǎo)學(xué)生理性思考

實(shí)驗(yàn)的目的是為了幫助學(xué)生積累感性素材，但最終還是要讓學(xué)生升華到理性思考，得出物理概念、規(guī)律，否則實(shí)驗(yàn)就失去應(yīng)有的教學(xué)價(jià)值。然而，對(duì)初中學(xué)生而言，其思維水平尚處在快速發(fā)展期，理性思考的能力還處在培育階段，他們往往不能透過現(xiàn)象看本質(zhì)，實(shí)驗(yàn)過程中他們看起來很熱鬧，參與的熱情也很高，但是很多時(shí)候缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)的思考，更不能理解實(shí)驗(yàn)背后物理知識(shí)的本質(zhì)。要學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)升華到理性思考，掌握知識(shí)的本質(zhì)需要教師在實(shí)驗(yàn)過程中，針對(duì)關(guān)鍵之處給學(xué)生提出問題，給學(xué)生提供思考的方向，引導(dǎo)學(xué)生理性思考。

5.1 大氣壓強(qiáng)各個(gè)方向都存在

在完成覆杯實(shí)驗(yàn)后，可以給學(xué)生提出如下問題：

問題1：為什么瓶中的水不掉下來？

問題2：瓶口朝下水不會(huì)掉下，改變瓶口的方向，將瓶身向各個(gè)方向傾斜，水會(huì)掉下嗎？

問題3：瓶口朝各個(gè)方向水都能被封存在瓶?jī)?nèi)，說明了什么？

通過這幾個(gè)問題的思考和實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生明白水不掉下來是因?yàn)榇髿鈮簭?qiáng)的作用，且各個(gè)方向都存在大氣壓強(qiáng)。

5.2 覆杯實(shí)驗(yàn)到大氣壓強(qiáng)的測(cè)量

從覆杯實(shí)驗(yàn)到大氣壓強(qiáng)的測(cè)定是本節(jié)課的重點(diǎn)，也是教學(xué)的難點(diǎn)。教師如何一步步引導(dǎo)學(xué)生深入思考對(duì)教學(xué)目標(biāo)的完成顯得至關(guān)重要。有針對(duì)性的、有效的設(shè)問，可以擊中學(xué)生學(xué)習(xí)的痛點(diǎn)，激活學(xué)生的思維，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)升華。

完成覆杯實(shí)驗(yàn)之后，提出問題：大氣壓還能托住更高的水柱嗎？然后，換用更高的杯子實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)大氣壓能夠托住更高的水柱。再提出問題：還能托住再高一些的水柱嗎？然后換用長(zhǎng)約1 m的玻璃管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)仍然能托住。讓學(xué)生思考：大氣壓究竟能托住多高的水柱？為拆分難度將問題細(xì)化如下。

問題1：假如有一根足夠長(zhǎng)的玻璃管裝滿水，將其放在盛水的水槽中，將會(huì)怎樣？

學(xué)生回答：管中液面高度下降。問題：這一過程持續(xù)到什么時(shí)候？

學(xué)生回答：液體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)相等。問題：請(qǐng)問如何測(cè)量大氣壓強(qiáng)呢？

將對(duì)大氣壓強(qiáng)的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)液柱壓強(qiáng)的測(cè)量。播放測(cè)量實(shí)驗(yàn)視頻，得到大氣壓強(qiáng)相當(dāng)于約10 m高水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)。

問題4：這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)茉谑覂?nèi)完成嗎？你能想個(gè)辦法讓實(shí)驗(yàn)?zāi)茉谑覂?nèi)完成嗎？

通過思考學(xué)生知道水柱太高沒法在室內(nèi)完成，要將液柱的高度降低，需要選用密度更大的液體，于是托里拆利實(shí)驗(yàn)順利引出。

注重演示實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，從細(xì)節(jié)入手優(yōu)化演示實(shí)驗(yàn)，可以最大限度改善實(shí)驗(yàn)的可視性，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，讓學(xué)生聚焦學(xué)習(xí)內(nèi)容，也可以讓教學(xué)首尾呼應(yīng)銜接順暢且完整，在關(guān)鍵之處精準(zhǔn)設(shè)問可以引導(dǎo)學(xué)生更理性思考，升華學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而將實(shí)驗(yàn)效果發(fā)揮到最佳。