演示实验在教学中的重要性

                                              赵庆宏

 物理学是一门以实验为基础的学科。中学物理实验教学的目的是，通过实验建立学生对课堂讲授内容的感性认识，增强学生对学习内容的理解和记忆，提高教学效果；开发学生智力，训练学生的实验技能，培养学生分析、解决问题的能力和研究创新的能力。中学物理课堂教学改革的一个重要突破就是加强物理实验教学。笔者在多年的实验教学实践中，结合学生的实际认知心理，精心设计和制作直观、形象的实验教具，对物理概念的引入、建立和应用起到了良好的作用。
        演示实验是教师为配合课堂教学而对学生所做的表演示范实验。下面从演示实验的特点谈谈物理实验的重要性：
        一、趣味性
        演示实验简单方便、生动形象、真实可靠，极富有趣味性和探索性，尤其对初中学生有很大吸引力，极易唤起他们的直觉兴趣。例如让学生观察“纸片托起一杯水”、“瓶吞鸡蛋”、“喷泉实验”、“冷水使热水沸腾”、“放大镜并不总起放大作用”、“塑料捆扎绳越捋越散开”等实验，常常会出乎他们的意料，使他们兴趣盎然，很容易唤起他们的好奇心，激发他们的求知欲望，使他们觉得物理是有趣的，从而激发学生的对物理学习兴趣，增强学好物理的信心。
        二、灵活性
        一是演示实验所需要的器材比较简单。“坛坛罐罐”，废弃物料都是演示的好材料，并且用来说明同一个物理现象的演示实验可能有多种方案，而同一种实验器材也可以做出不同的演示实验来。二是操作比较方便。在教学过程中，教师可以采用边演示边讲述，或是边演示边讨论的方式进行，也可以先演示后讲解，或是先讲解后演示，可以演示实验的全部过程，也可以演示其中的一部分。总之，演示实验的可塑性强，便于教师在实际操作中灵活选择。例如：利用废塑料瓶演示几个力学实验：
        1.演示大气压存在
        方法一：用嘴从瓶口用力吸瓶内空气，瓶内气压减小，大气压将瓶压瘪，并伴有响声。
        方法二：将瓶里灌满水，用纸片堵住瓶口，无论怎样放置，纸片不会掉下来，表明大气压将纸片紧紧地压在瓶口上，并感知，大气压值要比瓶内的水柱产生的压强要大。
　　2.演示力的作用效果——力能使物体发生形变
　　用力捏塑料瓶时，瓶就产生形变，相同条件下，力大形变就大。也可以演示力的作用效果与力的三要素有关。
　　3.演示压力的作用效果与压力、受力面积的关系
　　用手握住塑料瓶，加力时，手对瓶就产生了一定的压力，保持手握姿势不变(受力面积相同)，用力越大，瓶的形变效果越明显；若保持用力大小一样，换用两手指去捏瓶，瓶的形变要比握瓶时要明显些。这表明压力的作用效果不仅与压力表的大小有关，还与受力面积有关。
　　4.演示物体对外做功，物体内能和温度的变化
　　将塑料瓶中放入少量的水，用带有导气玻璃管的橡皮塞紧塞在瓶口上，由于塑料瓶和塞子都有弹性，所以容易塞紧。向瓶内打气，使瓶内气压大大增加，气体对塞做功时，塞子冲出去，瓶内“白雾”明显。此时，让学生用手摸摸瓶口，有一种凉的感觉。
　　说明气体对外做功时，内能减小，温度降低，气体的水蒸气发生了液化现象，形成了“白雾”。
　　5.演示声音能传递能量
　　方法一：将塑料瓶从中部剪开，取带嘴的一端，然后用纸和透明胶将剪端封成一个“鼓面”，轻拍纸面可使蜡烛火焰跳动，用力拍纸面可将烛焰熄灭。很好地说明了声能传递能量。
　　方法二：将瓶装适量的水，用手拍打纸面，可以看见水面也随着振动产生细微水波，也说明了声能传递能量。
　　三、时间性
　　演示实验是教师为了讲清某一个物理概念或某一个物理规律而设置的一种教学手段，这就要求演示实验尽可能在一个单位的教学时间内完成，不允许把操作时间拖得过长。当有多个演示实验供选择时，在不影响教学的前提下，应尽量考虑选择比较节省时间的演示实验去完成，整个演示实验的全过程应让学生感到流畅、紧凑，无拖泥带水之嫌。
　　四、简单性
　　受教学时间和教学环境的限制，演示实验不包含复杂的实验器材、复杂的实验操作技巧和复杂的实验操作过程，也不需要学生有复杂的知识背景。演示实验装置简单，操作方便，演示结果一目了然，提倡简单的目的是有利于突出物理原理，排除非本质因素的干扰。
　　五、直观性
　　演示实验是教师在讲台附近进行操作的，具有示范和指导意义。因此，演示实验所用的仪器可见度大，便于学生观察仪器的外形、构造特点及其仪表的刻度，仪器装配和布局也一目了然，美感性强。操作过程直接了当，不转弯抹角，实验现象清晰明了，使学生观察后能留下深刻的印象。例如：演示阿基米德原理实验，为了直观简单地验证猜想，我们在实验仪器上作了改进，将溢水杯溢出的水接收直接用自重可以忽略的轻质塑料袋，实验改进以后教学效果直观、明显.　又如在“光的折射”一节，为了探索光的折射规律，可以设计制作光的折射演示器。圆盘背面装有可绕圆心转动的手柄，将激光手电固定在手柄上，调整手电发出的激光束刚好在圆盘平面内。向水中滴入数滴蓝墨水，使其变成淡蓝色，再加入数滴牛奶，使激光光路更清晰直观。用铁架台固定好演示的圆盘，使其一半浸入水中，转动手柄，闭合开关，使激光斜射向水面，此时能清楚地观察到入射光线和折射光线，再从圆盘所标角度上比较入射角和折射角的大小，用该仪器研究光从空气中射入水中的情况；(1)当入射角增大时，折射角变化情况；(2)当入射角变小时，折射角变化情况；(3)入射角为0时，折射角情况。将玻璃砖固定在圆盘上，如图（2）所示，重复（1），（2）步操作。转动手柄使激光束从原来折射方向入射，观察折射光线方向，理解光的可逆性原理。
　　总之，演示实验主要把要研究的物理现象展示在学生面前，引导学生观察思考，配合讲授或穿插学生讨论等方式完成课堂教学任务，是一种最有效、最直观的教学手段。正确地选择和安排演示实验能使学生对物理现象获得鲜明具体的印象，并为学生独立训练创造条件。它是教师讲授和学生理解概念、规律的基础，是学生进行观察和获得感性知识的重要源泉，也是培养学生观察力、注意力和思维能力的重要途径。成功的演示实验，常常给学生留下难以磨灭的鲜明印象，使课堂气氛活跃，从而获得良好的教学效果。