将教师演示实验改进为学生探究实验的探索

盖家祥

摘 要：以探究“真空不能传声”为例，利用新的实验器材，探索将某些教师演示实验改进为学生探究实验的可行性，以达到增加学生的体验性。让学生经历探究实验的全过程，践行建构主义“做中学”的理念。

关键词：演示实验；探究实验；真空不能传声

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）10-0046-2

在中学物理常态教学中，教师演示实验和学生探究实验是贯穿物理教学全过程的重要环节。教师演示实验是为了让学生对物理现象和过程有清晰的了解，由教师在课堂上结合教学内容，组织学生通过观察思考或者由学生代表在教师的指导下参与，而进行的实验教学活动。学生探究实验是指根据教学的实际情况，在学生已有知识和实验技能的前提条件下，由教师提出实验课题，在教师的指导下，引导学生自主确定实验原理，设计实验方案并动手实验，分析物理过程和现象，主动探究得出结论的一种实验教学活动。

两种教学方式各有优点。教师演示实验可以在短时间内使几乎全体学生的注意力集中到实验过程和现象上，通过教师的指导分析和学生适度的参与，高效地达成部分知识与技能维度的教学目标。学生探究实验可以使绝大多数学生经历由物理现象探究物理规律本质的全过程，虽花费时间较教师演示实验长，但在达成知识与技能维度教学目标的目的上，更加有效。同时，在学生小组合作的模式下进行讨论设计和分析论证，往往会在“显性知识”的表象下收获更多的“隐性知识”。

初中物理课程标准规定了学生必做的20个测量和探究实验[1]，涵盖力学、光学、热学、电学和磁学等知识；涉及重要的物理过程和科学探究的重要环节，是学生发展物理思维和实验探究能力的必不可少的内容。

下面以声学为例，在教学中设置有关声现象的学生探究实验，再现激发学生研究声现象的兴趣，促进学生个体知识的内化，收获声现象的“隐性知识”，完善学生探究普通物理学过程的经历。

在声现象一章中，教师于实际教学中一般设有“探究声音的产生”的学生探究实验，和感受声音在不同介质中传播的实验[2]。而对于研究“真空”条件下的声音无法传播的现象，由于实验环境和器材的限制，教师在教学设计中一般设计有“真空闹铃”教师演示实验，如图1所示。

抽气机抽气的过程中，听到的铃声会越来越小。学生根据这种实验现象的趋势，便可在教师的指导下进行推理：若抽成绝对真空，声音根本传不出来，得到真空不能传声的结论。在实际教学中，这套实验装置由于玻璃罩和底盘的密封性以及抽气机的抽气性能限制，并不能达到较好的实验效果。很多物理教师对此装置进行了改进，以期达到良好的教学效果[3]。有的教师放大整个装置，在玻璃罩中加入显示真空状态的风扇和纸条，利用转化法让学生明确罩中空气被抽走的程度，并为器材申请了专利[4]。这些器材的改进与创新，解决了长期以来困扰教师课堂实践中的实验效果的问题。通过教师演示，学生参与现象的观察和理论的推理，建构了声学知识。但终因器材体积和操作难度等限制，不能开展学生探究实验，使学生只停留在观察分析推理的层次，失去了动手实验，体验过程的机会。

若能有小巧、便捷，易于操作的实验器材，将教师的演示实验改进为学生的探究实验，则能增加学生的体验性；使整个教学过程从参与教师控制的探究发展到小组合作的探究的更高探究层次，达到践行杜威等倡导的“做中学”的建构主义理念。让学生做有做的感悟，学有学的乐趣，更有利于过程与方法和情感态度价值观目标的达成。

利用家庭生活中常见的真空拔罐器和小闹铃（如图2所示），便可将探究“真空不能传声”的教师演示实验改进为学生探究实验，从而达到本文上述的目的。

为学生小组分发的实验器材为真空拔罐器和小闹铃。在实际教学中，学生通过小组合作便可讨论出本套实验器材的使用方法。如图3所示，将小闹钟放于手掌中，调整至响铃状态，将拔罐器的塑料罐体扣于闹钟上；此时由于罩的阻挡，响度会稍微减小。将拔罐器安装好，并用力捏住罐体，使其与手掌接触紧密，另一只手抽气4～5次，便可听到声音响度逐渐减小，直至极其微弱听不到声音的状态。

教师指导学生分组实验时的注意事项：

1.在教学实践中，不同小组的闹铃声应做到几乎无相互影响。若不同小组学生位置较近，想要绝对避免小组间铃声的影响，可以指导学生将闹铃调至不同种铃声，则学生可轻松分辨出不同小组的声音。

2.本实验成功的关键是手掌较软，与塑料罐体接触紧密，抽气时可以确保无外界大气进入罐中。学生自主设计实验时，可能会将闹铃放置在课桌上进行实验，由于罐体与课桌接触不紧密而实验失败。此时，教师可以鼓励他们自主找到实验不成功的原因。

3.有的学生手掌较小，不能使罐体紧密接触手掌。必要时，可在指导实验的过程中为小组分发一个压扁的大面团作为抽气底座即可达到实验效果。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]周存昌.“声音的发生与传播”优化教学设计[J].中学物理教学参考，2002，31（12）：23—24.

[3]王芳.真空不能传声实验的改进 [J].物理教学探讨，2011，29（5）：62.

[4]吴利文.关于真空不能传声演示实验的改进与创新[J].物理教学，2015，37（7）：42—43.