演示实验与物理课堂教学情景的创设

欧阳绍绪

摘要：建构主义学习理论认为：学习总是与一定的“情境”相联系的，在实际情景下学习，学习者才能利用自己原有认知结构中的有关经验，通过“同化”与“顺应”达到对新知识意义的建构。运用演示实验创设教学情景，能引发学生认知冲突，激发学生的的好奇心和学习兴趣，有助于培养学生的各种能力。

关键词：演示实验；情境；兴趣，认知冲突：建构主义：有效教学

随着新课程理念不断深入人心，课堂教学的有效性引起了广大教师的高度重视。建构主义学习理论认为：学习总是与一定的社会文化背景即“情境”相联系的，在实际情景下学习，可以使学习者能利用自己原有认知结构中的有关经验去同化和索引当前学习到的新知识；如果原有经验不能同化新知识，则要引起“顺应”过程，即对原有认知结构进行改造与重组。总之，通过“同化”与“顺应”才能达到对新知识意义的建构。

有效教学的课堂应该创设丰富而恰当的情境为学生提供认知杠杆的支点。教学中“情景”的设置可以是文字描述的形式，也可以是多媒体动画形式，当然最具体、最生动、最有吸引力的还是演示实验。演示实验可由学生直接参与，让学生有一种身临其境的体验，获得的知识也来自于他的直接经验，这样不但可以激发学生的学习兴趣，而且有助于培养学生的各种能力，发挥学生的潜能和创造力，同时还能对学生进行物理思想与方法的教育与培养，直接影响教学效果。

一、运用演示实验创设物理情景，引发学生的好奇心，提高学生的学习兴趣

新课导人是课堂教学中的一个重要环节。用实验作为新课引入，不失为一种非常有效的手段。由实验所创设的情景，能向学生提供新颖、奇特、惊险等强烈的感觉刺激，有助于吸引学生的注意，使学生的思维快速地集中到课堂中来。同时实验中所出现的现象往往出于他们的意料之外，而学生的好奇心会促使他们想知道为什么会出现这样的现象而积极地思考并渴望得到答案，从而使学生从被动学习转变到主动学习，达到教学的目标，

范例1利用人体或人体局部等做物理实验，能强烈激发学生的好奇心和学习兴趣。如在讲《机械能守恒定律》内容时，设计一个演示实验来引入新课：取一个质量约为5千克的大铁球，用尼龙网悬挂在天花板上如图1所示。请一个学生紧贴墙壁站好，双手捧住大铁球。让它距学生的鼻子1～2cm。然后将大铁球无初速释放，让大铁球来回摆动。大铁球经过一个摆动周期，０又会向学生的鼻子撞来。这可不是看立体电影，而是一个贷真价实的运动着的大铁球。学生若没胆量，肯定不敢试，改南老师来做。倘若学生有胆识，这个实验会给学生提供强烈惊险和刺激。这个实验，把趣味性带进学生学习物理的过程。能引起学生强烈的好奇，深受学生的欢迎。

范例2在课堂上演示学生小时候玩过的游戏，并提出学生平时还未想过的问题，学生的兴趣更浓。如在讲《薄膜干涉》时，先玩一个吹肥皂泡游戏：一个个小肥皂泡从吸管中飞出，在阳光的照耀下，发出美丽的色彩。如图2所示。人们常希望肥皂泡能飘浮于空中，形成一道美丽的风景。但我们常常是看到肥皂泡总是先上升后下降，这是为什么呢?肥皂泡为什么是彩色的?它其中包含的丰富物理知识有哪些?这些都是学生非常想了解的。

二、运用演示实验创设情境，引发学生的认知冲突，促进学生积极思考

创设一个良好的问题情境，引起学生认知结构上不平衡，造成学生心理上的悬念，能唤起学生求知愿望，激发起学生的积极思考，使学生有效参与教学。

范例3实验情境中的隐蔽因素或意外事故的影响更能引发学生的认知冲突，促使学生发散思考。如在进行《摩擦力》的课堂教学中，可以设计一个《如何增大摩擦力》的随堂实验。体验滑动摩擦力大小与哪些因素有关。老师做摩擦实验，为了增大摩擦力，他不是放毛巾，而是撒粉笔灰，以为可以增大木板的粗糙程度，结果，反而是摩擦力减小；再做，还是摩擦力减小。学生大为哗然，教师也佯装有些莫名其妙。经过一番分析才明白：撒上粉笔灰就改变了摩擦的性质，原来摩擦在木板与木板之间，现在摩擦在木块与粉笔灰之间。教师抓住了实质解析了这一不寻常的实验，从而在根本上搞清了滑动摩擦的机理。

范例4若干不允许发生的物理过程用实验演示出来可以使学生印象深刻，引发学生发散性思考。例如不允许电源短路，不允许电器超压负荷，不允许触电等等。作为教学，不允许发生、不希望发生的事情有时在实验室里发生。如电源短路，或有的学生把电池烧得滚烫，这些难得的机会应充分利用，方法是组织学生观看，让他们寻找短路原因。这样短路的破坏作用便能铭刻在心。超压负荷可以用小灯泡进行，使电压一步步升上去，教师存心烧坏小灯泡，让学生看看超压负荷是如何缩短电器使用寿命的，使学生对安全用电有感性认识。

三、运用演示实验，澄清不正确的原有认知，感悟物理世界

在学习某些物理知识前，由于先入为主和生活经验等原因，学生会形成错误认识。为了纠正学生已形成的错误认识，建立正确的物理概念，充分挖掘物理教学的丰富内涵，巧妙利用演示实验所展示的新奇的实验现象，同时抓住疑点巧妙运用设疑技巧，适时引导学生发现问题，从中感悟物理世界。

范例5在讲授《自由落体运动》时，为建立正确的自有落体模型，设计以下对比实验。先从同一高度由静止同时释放一个铁球和一张纸片，结果铁球下落快。学生结合日常生活的经验就大胆认为，重物下落快。教师追问，这个结论是否具有普遍性呢?接着做实验，取两张甲、乙相同的纸片，将乙用剪刀剪去一半，剩下的一半揉成纸团跟甲纸片从同一高度由静止同时释放纸团和纸片，结果观察到纸团下落快。学生仿照前一个实验的分析，得出结论：轻物下落快。教师进而提出：“两个实验为什么会得出相反的结论呢?”。学生思考后回答，物体下落的快慢与轻重无关，纠正了“重物下落快”的错误认识。教师引导：是什么共同的原因使纸片比铁球和纸团都下落得慢呢?学生想到：纸片受到空气的阻力作用比较大，然后再过渡到“牛顿管”实验，用实验得出关键性的结论：没有阻力，物体只受重力由静止开始下落的运动的快慢都是相同的。

范例6在《竖直上抛》的课堂上，让跳得最高的同学来摸高，由此提出问题，该同学跳得最高，但还是很快就落地了，我们不易测量他的腾空时间，在不用秒表的前题下，能否估算出这位同学的腾空时间?通过小游戏引出竖直上抛问题，学生会有兴趣进一步深入思考，进而发现问题，从中感悟解决复杂物理问题的方法。

四、运用演示实验，验证物理规律，掌握物理知识，加深对规律的理解

物理概念和规律的建立，光靠单一的途径往往并不深刻，需要多方面的，有时甚至是反面的措施，从不同的情境、不同的角度中领悟，才能在更高的层次上理解和掌握，也更能培养学生的思维。

范例7讲授“静电屏蔽”时，设计二个实验。

第一个实验：将一个有绝缘柄的金属球先与带电的法拉第圆筒的外壁接触，再与验电器接触，结果发现验电器的金属箔片张开。然后将一个有绝缘柄的金属球与带电的法拉第圆筒的内壁接触，再与验电器接触，结果发现验电器的金属箔片没有张开。先后的实验对比可得出：法拉第圆筒的外部带电，内部不带电。说明处于静电平衡的导体，净电荷只分布在导体的外部。

第二个实验：将小鸟放在金属笼(也称“法拉第笼”)内，外面加上高压电，高压放电可怕的声音，还有耀眼的弧光立即吸引了全班同学的注意力，同学们都替小鸟担心，但是笼子内的小鸟却安然无恙，这时如果再提出问题，试想如果是同学自己在笼子里呢?这个实验一定会更加刺激有趣。在科技馆中我们就可以完成这样的大型实验。请学生看从科技馆中拍摄的“法拉第笼”实验的视频，(如网3)，相信学生们看到火花飞溅的刺激场面，对静电屏蔽的印象一定会非常深刻的。人处于静电平衡导体的内部，是安全的。

范例8在讲《弹性碰撞》内容时，设计一个弹性碰撞的演示实验来结束新课：大小和质量完全一样的单摆小球6个(含连接细线)按图4放置好，调整悬线使之完全等长。(1)将左边的第一个小球拉离平衡位置(如图5)，由静止释放，观察小球的运动。并请学生解释。(2)如将最左边的二个(或二个以上)小球同时拉离平衡位置，由静止释放，又会如何?先请学生猜测，然后再演示。并带着着疑问去思考、探讨。促使学生带着研究的态度去理解物理规律。

演示实验虽小，作用却很大，小小的实验能帮助学生理解深奥的物理学原理和方法。高中物理课本中涉及的典型演示实验如：平抛运动与自由落体运动的等时性、简谐运动图象的漏摆实验、受迫振动与共振、阴极射线在磁场中的偏转、自感现象、三棱镜色散、肥皂液薄膜干涉、泊松亮斑、光电效应等众多演示实验都是老师精心设计的教学内容，是进行有效教学的重要课程资源。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定，物理课程标准(实验)[s]，北京：人民教育出版社，2003

[2]廖伯琴，张大昌，物理课程标准(实验)解读[M]，武汉：湖北教育出版社，2003

[3]朱铁成，物理教学发现问题情境的创设

[J]，课程教材教法，2006,(9)

[4]李鸿，物理教学中的随堂实验[J]，物理教学，2001，(2)