浅谈新课改背景下物理演示实验的功能
浅谈新课改背景下物理演示实验的功能 当前的物理教学强调让学生在自主探究和切身实践 中来构建认知，因此学生的自主实验得到充分重视，但是教 师的实验演示却不能被彻底抛弃.笔者认为，演示实验在以 下几个方面依然有着不可替代的作用. 1 有效提供示范性支架 严格规范的演示实验操作有助于学生形成良好的实验 操作习惯和相关的实验技巧.虽然学生从初中就开始系统学 习物理，对物理实验的基本操作也比较熟悉，但并不意味着 高中物理课堂上的实验研究就可以轻描淡写的随意操作.如 何选择实验器材、如何设计实验步骤并按部就班严谨操作、 如何规范读数并进行数据记录、如何分析数据并进行结论归 纳、如何进行误差分析以及实验改进等等，这些内容都需要 教师提供示范性支架，充分激起学生的注意，让学生在对演 示实验进行细致观察和细心体会的过程中，形成优秀的实验 习惯. 有道是：习惯成自然.优秀的实验习惯不仅会帮助学生 形成科学的物理探究思路，也能让物理学科的严谨性和规范 性延伸到学生生活学习的每一个角落，有助于学生人格的良 性发展.当然，这首先就要求我们教师在进行演示实验时，必须以规范的操作来完成.例如，电学实验的演示过程，教 师就应该从细节着手，把握好规范和标准.有序连接电路；电路连接时开关必须断开；
闭合开关时变阻器的滑片位置必 须恰当；
电表量程的选择必须理性；
电路接通后如存在故障 怎样合理检测等等，这些操作细节都是教师在演示过程中必 须规范到位，某些操作要点更是要边说边做，甚至可以在演 示间隙，以提问的方式，让学生进行后续步骤的补充和完善， 教师再按照学生的答案进行操作.实验能力通俗一点就是动 手能力，教师在此方面有意识地进行渗透，有助于培养学生 在技术化工作中动手能力以及日常生活中的DIY能力. 2 有效强化学生探究动机 兴趣的有效激起是学生产生强大学习动机的重要前提， 因此大家都普遍认为兴趣是学生最好的老师，学生的物理兴 趣一旦被激起，他们会更加专注于物理探究活动，他们在执 着追求探究结论的同时，也会更加专注于探究活动的过程， 他们的学习内驱力也获得前所未有的强化.因此，教师对教 学活动进行设计时，怎样激起学生兴趣，怎样强化学生探究 动机都是必须细加斟酌的问题.演示实验能提供可控性较强 而又鲜活生动的物理情境，教师结合这一情境巧妙设计悬念， 并结合悬念来导入新课，能有效激起学生主动探索物理规律 的兴趣和动机.而且演示实验也是教学过程中活力因素之一，它能将一系列直观新奇的实验现象直接呈现在学生面前，为 学生提供丰富多样而又具有系统性的感性刺激，这些内容既 是学生进行物理认知构建的基本素材，也能对学生的积极性 和主动性进行调动，进而转化为学生的学习动力. 比如在新课导入环节，教师将演示实验呈现给学生，激 起兴趣，并强化动机，能产生一般化复习导入所无法达到的 效果.例如，引导学生认识带电导体的电荷分布特点时，就 可以结合法拉第圆筒和验电器进行这样的实验演示：让法拉 第圆筒带上电荷，用验电器对其内壁和外部进行检测，学生 会发现圆筒的内壁不带电，而外表面却带电.教师可以让学 生在对现象进行讨论中明确问题：为什么电荷是这样分布 的？实验的成功演示，给学生创设了悬疑，教师以此为切入 点，顺利激起学生的探究欲望，开始新课教学. 3 有效引导学生发展思维 物理学的发展源于人类对自然界的观察，我们的物理学 习也同样需要观察.这里所谓的“观察”不是简单的“看一 看”， 基于物理实验的观察，其实更是一种思维过程.当人 带着研究性的目的对事物或现象进行观察时，会因为自身的 知识基础、认知特点以及观察经验上的差别，而获得不同角 度、不同层次的结果.演示实验的目的，就是教师通过演示的引导性作用，让学生形成科学的观察习惯，发展相应的思 维能力. 教师依据教学目的来设计物理演示实验，并在课堂演示 中引导学生对某些规律进行探索和验证.在整个实验的演示 过程中，学生观察什么，怎样进行观察，都需要教师有指引 性的引导.经常性地训练，学生将逐渐形成科学的观察能力， 这不仅仅包括观察的方法和技巧，还包括观察过程中思考什 么，怎样思考，以及结合思考的结论进一步优化观察的方法， 最终在系统思维中形成对演示实验结论的总结. 高中物理课程中，很多实验的系统化演示一般会有这样 基本流程：①提出问题以及设计相应的演示实验方案；
②实 验器材介绍和说明，并引导学生明确观察的对象；
③将实验 现象呈现给学生；
④结合问题，进一步对实验现象进行思考， 并进行相应规律的总结；
⑤引导学生用所得规律对某些现象 进行解释，以此验证相关结论的普遍性.上述流程遵循着由 实验到理论，再由理论到实践的物理研究一般化顺序，这里 面包含着抽象、概括、分析和总结等一系列思维活动，有助 于学生物理思维能力的发展. 演示实验对学生思维的激发，需要教师尽可能将相关操 作和实验现象以最为直观的形式呈现在学生面前，以提供更为强大的感性刺激，启发学生对物理现象的本质进行思考. 因此将演示实验和启发式教学相融合，通过问题设置，启发 学生进行思考，让学生学会观察的同时，也能顺利实现思维 能力的提升. 4 有效引导学生探究物理规律 物理概念和规律的形成离不开基于物理实验的探究过 程，此外相关理论的检验和完善，也离不开物理实验的支撑. 虽然高中阶段的物理所学，都是较为成熟的知识体系，但是 学生对相关内容的学习过程仍然要像科学家探索未知规律 一样，经历一系列探究过程.教育理论界普遍认为，唯有让 学生经历科学探究过程，让学生见证和体验知识的形成过程， 学生才能更为清醒地把握知识的实质，同时才能有效提升学 生的探究能力和学习能力.新课程倡导让学生在探究活动中 建构认知，而物理课程的探究过程离不开实验，甚至可以讲 探究过程也就是一种实验过程.然而，对高中教学而言，学 生课业负担繁重，物理教学时间也相当有限，部分学校的办 学条件也存在一定的局限性，因此演示实验在应对这些问题 时，就存在很大的优势.它能有效整合资源，在有限的时间 内，让学生结合实验观察来实现规律的探索和认知. 例如，引导学生认识“自由落体运动”时，教师要充分把握学生的前概念特点：一方面，生活经验中，羽毛是缓缓 飘落，石块是重重落地，因此有感性结论——质量越大，落 体运动越快；
另一方面，科普阅读或初中所学告诉学生，物 体的下落与质量无关.学生的相关认知是琐碎而离散的，甚 至某些地方还是矛盾的，对此教师如果只是强行将相关运动 规律灌输给学生，那就只是在他们模糊的认识表面再铺上一 些貌似华丽的修饰，时间一长，知识又陷入混沌状态.因此 教师要结合演示实验，引导学生对认知进行系统化构建，让 学生在探究中发现规律.笔者是这样来组织教学的：①提出 问题，物体的落体运动有什么规律？学生很快将上述两组想 法暴露出来.②笔者没有直接评价这两个说法的正确性，而 是将伽利略最经典的铁球实验进行了演示：在五层的楼房上， 将质量不同的两个铁球同时释放，学生看到铁球同时着地. 实验操作很简单，但是效果很震撼，笔者又将一个铁球和一 团棉花从同一高度释放，铁球很快着地，而棉花在空中缓缓 飘落，学生开始思考前后两种运动的差别.③教师再次让学 生猜测落体运动的特点，并反思之前的两种结论和实验现象 的对比.④学生猜想：落体运动与质量无关，现实中重物较 快下落的原因很可能是空气阻力的影响.⑤教师再演示真空 管中羽毛和铁片的下落，学生的想法很快被证实.在上述过 程中，教师通过两组演示实验让学生在逐步探究中，对自我 认知进行整理和完善，从而形成了正确的认识，同时也体验 了科学探究过程.毋容置疑，物理教学要尽量让学生自主探究中形成认知， 发展能力.但是演示实验以其可控性强，灵活多样的特点能 穿插在教学的每一个环节，发挥着重要作用，依然是当前教 学不可或缺的组成部分.教师对演示实验进行精心设计，将 其巧妙融入课堂教学，这也是优化教学的重要手段.