物理新课程实施中实验演示技能的指导与专业训练策略

物理新课程实施中实验演示技能的指导与专业训练策略
江苏省南京市白下区教师进修学校　丁玉祥

物理学是研究物质的最基本、最普遍的运动形态及其变化规律的科学。观察和实验是物理学研究的基本方法，是获得感性材料、探索物理规律，认识物理世界的基本手段。研究物理问题总是从观察、实验人手，运用逻辑思维方法和数学方法进行一系列的科学抽象，从感性上升到理性，从现象深入到本质，最后获得规律性的认识，形成物理理论。物理学观察和实验的方法，不仅是物理学的研究基础，还具有一般科学方法论的意义。物理学本身的特点，决定了观察和实验在物理教学中的重要地位。在物理教学中，学生对大量的概念和规律的获得，都需要建立在观察和实验的基础之上，以获得具体的、感性的认识，这是他们掌握知识的开端。观察是思维的触觉，是发现之母。这说明，达尔文发现生物进化论主要靠的是观察。观察，是人类认识自然和社会的入门。观察与实验是物理学研究的基础，也是物理教学的基础。青少年认识他们陌生的领域或接受一种新知识，总是遵循"从生动的直观到抽象的思维，并从抽象的思维到实践"这一认识规律。因此，演示技能是物理教师必须掌握的重要的教学技能。
 　　一、什么是实验演示技能
 　　演示技能是指教师在物理教学中运用实验操作、实物及模型展示、现代教学媒体表演等教学手段，充分调动学生的感官和注意力，并指导学生观察、思考和操作的教学行为。
 　　课堂演示实验是在课堂上主要由教师操作，并通过教师的启发引导，帮助学生对实验进行观察思考，以达到一定教学目的的实验教学方式。
 　　在课堂演示实验教学中，教师是实验主体，处于主动地位；学生是观察主体，处于被动地位。而课堂演示实验的教学效果主要是以学生能否达到预期的学习效果来衡量的。因此演示实验的教学效果并不仅仅取决于实验本身（实验能否出现预期的物理过程和现象），还取决于教师主导作用的充分发挥。而主导作用能否充分发挥，不仅取决于教师自身的实验技能和教学的基本素质，还取于教师对演示实验所采取的教学策略以及对教学过程（程序）的设计。
 　　1．实验演示的特点
 　　演示实验是中学物理课堂教学的重要环节，是在课堂教学这个特殊的时空内进行的，它不同于科学研究中的实验，它主要有以下特点。
 　　（1）科学性与目的性并重
 　　演示实验的主要作用不仅仅是为了获得某一次具体的实验结果，而是为了达到教学目的。演示实验的选择和设计，都必须服从于这些教学目的。有时候，从科学研究或实际生产的角度来看是先进的手段和方法，但从教学角度来看却未必是合理的、可取的。例如气垫导轨，电子计时器在较大程度上解决了力学实验中消除摩擦影响和计时准确性两个老大难问题，但在说明匀速或匀变速直线运动的特点时，还是用打点计时器为好。
 　　在特定的条件下，演示实验甚至需要有意地对某些造成误差的因素的影响加以夸张或制造某些假想，以引起学生的思考和讨论。例如用伏安法中的内接法测电阻时选择小电阻，用外接法测电阻时选择大电阻等。
 　　（2）直观性强，可见度高
 　　演示实验要面向全体学生，因此，它必须有足够的可见度，它所表现的物理现象必须十分鲜明；它所显示的物理量间的关系必须是简单明了；它所依据的物理原理必须是正确易懂；它所选用的仪器、装置必须是明白而又易于操作。但是，在增加实验可见度问题上也要注意实验原理的正确，防止出现"假实验"。华南师大附中特级教师吴澧扬曾说："我曾经遇到过有几位座位较后的学生，用望远镜观察我做的演示实验，这是对我做的演示实验'可见度'的一个讽刺，也充分反映了学生要求看清楚演示实验的心理。"
 　　只有清楚明显、可见度高的物理现象，才容易触动学生视觉，激发学习兴趣，启发思维活动。我们可以采取增大器材尺寸，改善室内光线，选择仪器摆放角度以及选择合适演示角度、位置甚至向不同方位动态展示演示结果等方法，力争提高实验的可见度。另外，我们对某些变化小、效果差的实验现象，应利用投影仪或实物投影仪将其投影放大，提高可见度。比如，非晶体导热性的演示、用验电器做检查物体带电、研究静电屏蔽、探索决定电容器电容大小的因素等演示时，我们可采用投影仪或实物投影仪将实验器材映射于屏幕上。我们也可将某些演示实验改为分组实验，如把通过磁铁与线圈相对运动得出楞次定律的演示改为分组实验，这样，线圈绕法、指针偏转一目了然，不仅便于学生观察，印象深刻，而且增加了他们的动手机会，提高了学习兴趣，增强了实验能力。
 　　除了投影、实物投影等手段外，还可以用示教板来突出实验的主要装置，以便于学生把注意的焦点集中于所要研究的问题。
 　　（3）瞬时性快，难以再现
 　　生物进化论的创始人达尔文在总结自己的经验时说："我没有突出的理解能力，也没有过人的机智，可是在观察那些稍纵即逝的事物，并对此细心观察的能力上，我可能在众人之上。"演示实验要在课堂教学所分配的有限时间内完成整个实验的操作、观察过程，而且往往是一次性的。不能像学生分组实验那样可以反复多次，仔细揣摸，这就决定了演示实验的仪器装置要高度的稳定可靠，教师事先要作充分的准备。某些演示所发生的物理现象保留时间很短，一闪即逝，很难保证全体学生都看得到。看不到现象，就不能借题发挥，进行相关的推理和判断。因此，我们除了做好组织教学，及时提示学生把握住关键时机，注意观察外，一方面，在可能情况下，争取时间重复演示几遍；另一方面，创造条件设法延长实验现象的可观看时间，为学生创造收看机会，提高观察注意力。为集中学生的注意力，教师也可以用倒计时等形式提醒学生注意观察。对确实不易观察的现象，教师可事先用录像方法进行摄制，在教学时可采用录像播放时的定格、慢放、重播等方法使学生看清楚。
 　　（4）实验前准备要充分，成功率要求高
 　　教师的演示实验是用来启发学生思维、调动学生积极性、建立物理概念、揭示物理规律、解决疑难问题以及培养学生操作技能的标准示范。如果演示实验中经常损坏仪器，或者经常失误，甚至失败，将会造成不良影响。不但会使学生认为教师的演示是在勉强，在将就，在做戏，降低了实验的可信性和说服力，而且自然地会影响教师的威信和形象。有报道，在一个学校教学调研时，学生对教师的意见中就写道"实验屡败屡做，屡做屡败"。所以，教师一方面在主观上应该加强基本功训练，提高个人素质，提高操作技术、技巧，提高动手能力以及应变能力；另一方面，在客观上应该加强演示前的准备，仔细地检查仪器，认真地估计可能发生的问题，并准备好应急措施，也可以对演示方法进行改进，提高其成功系数，力争演示实验百分之百成功。比如，静电实验容易受天气、仪器清洁程度以及室内环境的影响很大，教师在实验前，要认真细致的准备，将仪器擦干净，适当的烘烤，注意室内的通风，才能确保实验成功。

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