演示实验

俞利洁

兴趣、目标、效率是成功课堂必不可少的三要素.物理是一门以实验为基础的学科.物理教学的本质是实验教学，它一方面可以提高学生的学习兴趣，另一方面在学生认识和理解物理概念和规律的教学过程中，对培养学生观察能力、实验能力和逻辑思维能力，提高学生科学素养等方面都起着任何其他教学方式都无法替代的作用.

从教学形式上分，物理实验主要分为学生实验和教师演示实验两种形式.学生实验由于时间课时等安排的原因不能有太大的改动，我们可以在教师演示实验上下功夫，特别是对于学生难以理解或非常抽象的过程，通过精心设计把景象呈现在他们眼前，让他们对所学内容有更直观的了解，更能够准确地理解和掌握物理概念和物理规律.以《电容器的电容》为例：这一课时是《电场》这一章的重点和难点，其难点来自于电容这一概念的建立.下面，笔者将就这一堂课的教学过程给大家展现演示实验在这一堂课成功开展的过程中所起到的重要作用.

1演示实验之于兴趣

在平时的学习过程中，往往有学生反映学习困难，对教材内容不理解记不住，很难谈学习的兴趣.同时不少高中实验教学出现许多耳熟能详的现象，物理实验变成了画实验、讲实验、听实验、背实验，有时还用多媒体演示代替实验，忽视了真实实验情景的展示，这种状况大大打击了学生学习的积极性，不仅不能提高学生的兴趣更是严重制约了学生创新能力的提高.

缺乏激情和兴趣是难以做好一件事的，对于学习更是如此，如果在教学过程中，能够引导学生对他们所学的知识和所要解决的问题产生浓厚的兴趣和求知欲，不仅能使他们全神贯注、积极思考，而且还会促使他们以饱满的热情主动地探求知识，收到事半功倍的教学效果.

在《电容器的电容》一课的教学中，很多老师采用了这样的引入方式，展示电容器示教板，告诉学生这就是电容器，或者当场拆解一个电容器，观察构造，从而引出电容器的概念——任何两个彼此绝缘且又相隔很近的导体就构成一个电容器.这样的引入方式平淡无奇，很难激起学生学习的兴趣.此时若能通过实验制造悬念，让演示[TP8GW104.TIF，YX#]实验具有魔术般的吸引力，不仅能够促进学生更集中精力地听课，还能更有效地激发学生的求知欲.

我设计的实验取材简单，操作简便.器材：两个金属碗和一张塑料纸（如图1），将两个碗叠在一起，中间用塑料纸隔开，请一位同学用手托着装置，另一位同学用丝绸摩擦过的玻璃棒与其中一个碗接触，这时引发学生好奇的目的达到了，碗和今天学的电容器有什么联系呢？很想要知道答案.此时，请托碗的那位同学用另一只手轻轻地触碰上面的那个碗，一声“啊～”打破了教室凝固的空气，原来他体验到了触电的感觉，碗居然能装电，这个实验给了学生很大的震撼.与此同时告诉学生，其实这位同学手上托着的这就是我们今天学的——电容器，它并不神秘，而且构造简单，碗是导体，塑料纸绝缘，任何两个彼此绝缘且又相隔很近的导体就构成了电容器，就这样把学生带入了奇妙的物理世界.该实验为学生学习电容器概念提供了必要的感性知识，强化了学生对于电容器构造的理解.

这样的开场方式相较直白平淡的引入更能吸引学生的眼球，激起他们的兴趣.自制的电容器能让人体验触电的感觉，成品电容器又有什么作用又是如何工作的呢？还是让实验来告诉我们！这个演示实验用到的器材也很简单，电池、电珠和一个[TP8GW105.TIF，Y#]电容器（如图2），还可以适当设疑，提问学生把电容器与小电珠相连，会有什么现象，有同学会说小电珠会亮，实际演示发现没有亮，什么原因？把电容器与电池短暂接触，再与小电珠接触，会有什么现象？大多数学生觉得这次肯定会亮了，这里的设疑引导学生去探索，去思考，使学生产生强烈的好奇心.最后给大家揭晓答案，演示结果是小电珠闪一下就灭了，没有持续发亮，这又是什么原因？通过这两个演示实验，从课堂之初就牢牢抓住了学生眼球，引起了他们学习的兴趣，从而更好地调动学生学习的主动性，为这堂课的成功奠定了坚实的基础.

如果在其他的课堂实践中也能穿插新颖、奇妙的演示实验，就能使学生在学习物理的过程中体会到物理学科所带来的乐趣，由“怕学”而转为“愿学”甚至“乐学”.

2演示实验之于目标

教学的任何手段都是为了最终达到教学目标而设，整合、协调地实现教学的“三维目标”是学生进步和发展的基本内涵.学生的进步和发展并不只是传统教学强调的知识和技能的掌握，而是指学生在教师引导下在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观“三维目标”上获得全面、整合、协调、可持续的进步和发展，是注重全面教学目标的进步和发展.

《电容器的电容》这一节课在教学目标上有这样的要求：

1.知识与技能[HJ1.18mm]

（1）知道电容器的基本构造，了解电容器的充电放电过程

（2）理解电容的物理意义，掌握电容的公式单位，并会简单的运算

2.过程与方法

观察、分析电容器的充、放电过程，在进一步利用实验探究电容器容纳电荷本领的描述过程中，理解物理科学研究的常用方法：比值定义法、类比法.

3.情感态度价值观

（a）通过列举电容器的广泛应用，增加学生的感性认识，培养学生探究新事物的兴趣.

（b）通过教师的适时引导和学生的自主探究，促进师生之间、生生之间的合作互动，使学生在体验探究的过程中，感悟科学思想，培养科学精神，实现知识和能力的协调发展.

在这几个目标的达成过程中有两个难点，一是电容器充放电过程的认识，二是电容概念的建立.随着多媒体技术的发展，很多教师采用多媒体动画演示的方式来代替真实的实验过程，仪器的操作用鼠标点击来代替，使原本生动的实验展示变成了观看屏幕，这对教学目标的达成是非常不利的.演示实验在这里具有得天独厚的优势，不仅能让学生观察实验的现象，还能为学生真实展现实验的过程，体会实验操作的乐趣.

1.电容器的充放电过程.实验电路如图3所示，操作1：电键S接1，展示充电过程；操作2：电键S接2，展示放电过程.通过观察灵敏电流计指针偏转特点来归纳充放电过程中充电电流和放电电流的特点.通过这个演示实验起到了化抽象为直观的效果，使学生容易掌握教学内容，有助于教学目标的顺利达成.有条件的学校还可以把灵敏电流计替换为电流传感器（如图4），借助于多媒体软件得到i-t图像，借助图像可以更直观详细地向学生展现充电和放电电流的方向、大小变化等特点.

2.电容概念的建立.电容概念的建立既是重点又是难点，很多教师在教授的过程中直接利用水杯的类比，得出Q与U的比值是定值，定义为电容，类比法在物理科学研究中是一种重要的研究方法，但是这里单凭类比就要让学生接受比值是定值有点困难，没有具体的过程，对学生来说只能被动接受.如果这里能借助实验，让学生自己寻找、探索电容的定义，对学生来说更容易接受，也更符合知识体系的建立步骤.我在此设计的演示实验如下，利用四个相同的电容器（规格如图5），标号为1，2，3，4，初始电量都为零，利用电池对1号充电，电量记为Q ，用数字电压表量取电容两端电压U1，再使之与2号接触，则2号的带电量为Q/2，用电压表量取2号电压值U2，以此类推，用2与3接触，3与4接触，得到表1.

让学生在表格中找出规律，通过思考与讨论，利用数学方法或图象法学生较易得出Q与U的比值是一个定值这个结论，由于四个电容器是相同的，不难得出这个比值表征了电容器的一个固有属性，即存储电荷本领的高低，我们把它定义为电容.这个实验的设计再结合前文提到的类比法，对于理解电容的物理意义这一目标的达成上了双保险.这个实验不仅很好的帮助实现了知识与技能教学目标的达成，同时增加了师生互动，学生探究，有助于情感态度价值观的体现.演示实验从知识和技能、过程和方法、情感态度和价值观三个维度上都促进学生个体的全方位发展，使获得知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程.

本身学习的难度比较大，在这个教学中通过几个演示实验让学生动手、观察，增加了感性认识，这样便会化难为易，变被动为主动，让学生追根寻底，释疑求真，并在交流、讨论和讲评中，自然而然得出规律完成目标，成为这堂课成功的中流砥柱.

3演示实验之于效率

华东师范大学的崔允教授认为，规范具体的教学目标有四点基本要求：学生为行为主体；行为是可测量、可评价、具体而明确的；行为条件是指影响学生产生学习结果的特定的限制或范围；为评价提供参照的依据是学生预期达到的最低表现水准.明确的教学目标是高效课堂教学的方向指导，课堂演示实验调动了学生积极性，很好地将师生融合在一起，一个演示实验往往需要学生的配合与帮助，在共同实验的过程中加强了师生间良好的交流，例如金属碗实验在互动中成功吸引了学生的注意，激起了学生强烈的求知欲，这大大提高了这堂课的教学效率.

扎实的教学内容是高效课堂必不可少的因素.高效课堂教学并不是教学内容越多越好，也不是越难越好，课堂上教师以演示实验落实教学重点、难点，让学生扎实掌握基础知识.充放电实验将电容器充电放电的过程直观地展现在学生眼前；探究电容定义的实验，设计一定的物理情景，通过实验得到不同的带电量和电压值，经过师生共同的归纳和总结，得出了结论，这比单纯地给出定义更有依据也更有说服力.

教师上好一堂课是不容易的，要做好方方面面的工作，要使出各种手段.作为物理教师我们是幸运的，因为我们有演示实验这一利器.总而言之利用几个演示实验，使《电容器的电容》这一原本抽象晦涩难懂的课，变得有血有肉，完整而形象地展现在学生面前，不管是从课堂气氛还是目标达成上都是令人满意的.