【正文】 愉快學習的環(huán)境，使學生的思維活動處于積極狀態(tài)．2．提供必要的感性素材，幫助學生建立概念和認識規(guī)律在課堂教學中，教師常用演示實驗展示物理的現(xiàn)象和變化的過程，特別是學生日常生活中難以見到的或者是與學生的經(jīng)驗相抵觸的現(xiàn)象和過程，使學生獲得豐富的感性知識，形成鮮明的表象，為學生建立正確的概念、認識規(guī)律奠定基礎(chǔ)．例如，物體的形變總是伴隨彈性力而產(chǎn)生的，然而，堅硬的物體，形變很小，學生無法察覺，因此在他們的觀念中形成了“有的物體能夠形變（如橡皮、彈簧），而有的物體不會形變（如石頭、玻璃）”的錯誤認識．為糾正上述錯誤的認識，教師可應用如圖7－4的演示實驗．由于加接了細孔徑2毫米的玻璃管，而使形變的現(xiàn)象顯露出來．又由于選用了橢圓截面的大墨水瓶，沿短軸方向向內(nèi)擠壓時（a），可以看到玻璃管中的液柱上升；沿長軸方向向內(nèi)擠壓時（b），可以看到玻璃管中的液柱下降．學生在驚訝的發(fā)現(xiàn)中建立了正確認識．3．進行觀察和思維訓練，鞏固和應用物理知識由于演示實驗中教師的可控制特點很突出，教師能夠有意識地選擇和設(shè)計實驗的內(nèi)容和程序．得心應手地把需要的現(xiàn)象展示出來，因此演示實驗不僅可在學生形成知識的過程中發(fā)揮作用，而且可以在學生應用知識的過程中發(fā)揮很好的作用．例如，教師利用電學黑箱對學生進行觀察、思維訓練，黑箱蓋上有兩個接線柱，箱內(nèi)只有兩個電學元件；一只大容量的電解電容器（1000微法）和一只數(shù)千歐姆的電阻并聯(lián)，用示教電流計的R100的歐姆表進行測試，讓學生通過觀察，判斷元件的種類及其聯(lián)結(jié)的方式．盡管只有兩個元件，也必須非常仔細地觀察，既要把握電流變化的階段特征（先大后?。?，又要察覺電流變化瞬時特征（速率越來越?。约敖K態(tài)電流的狀況，經(jīng)過認真思考，才能得出正確的結(jié)論．4．提供示范，為學生訓練實驗技能創(chuàng)造條件在演示教學中，教師的示范作用表現(xiàn)在兩個方面：一是通過演示實驗介紹學生將要使用的儀器和進行實驗的方法步驟、技能；二是通過教師操作過程中實事求是態(tài)度，嚴肅認真一絲不茍的作風的影響，潛移默化地培養(yǎng)學生良好的作風、習慣．總之，演示實驗是物理實驗教學中發(fā)揮教師主導作用的重要手段之一．成功的演示實驗，常常給學生留下難以磨滅的鮮明印象，使課堂氣氛異常活躍，從而獲得很好的教學效果．二、學生分組實驗的特點和作用學生分組實驗是學生在教師指導下利用整節(jié)課時間，在實驗室分組進行實驗的教學形式．它是學生親自動手使用儀器、觀察測量、取得資料數(shù)據(jù)，并親自分析總結(jié)的過程；是學生學習物理知識、培養(yǎng)實驗技能和良好品德素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)．從教學目的的側(cè)重點來劃分，學生分組實驗大體上可以分為五類，即：研究性（探索性）實驗，驗證性實驗，測定性實驗，基本儀器使用訓練性實驗和裝配技術(shù)訓練性實驗．這些實驗的特點和作用如下：1．研究性（探索性）或驗證性學生實驗這兩類實驗是以學生獲取知識的不同途徑來劃分的，研究性（探索性）實驗的主要目的是，讓學生通過觀察測量活動和歸納概括的思維方式來建立物理概念和認識物理規(guī)律，同時訓練一定的實驗技能，它具有讓學生親自“發(fā)現(xiàn)”的意義．人們常稱其為“探索性實驗”．在中學物理教學中驗證性實驗的主要目的是讓學生通過實驗驗證由已知理論推導出的新結(jié)論的正確性，從而加深對新知識的理解，并訓練實驗技能．這兩種實驗方法都是物理科學研究中的基本實驗方法，前者是從個別到一般，實驗在前，而結(jié)論在后，實驗成為探索規(guī)律的主要手段．后者則推理判斷在前，實驗驗證在后．在物理教學中，這兩種方法都各具重要的作用．研究（探索）性實驗之前，由于學生還不知道實驗的結(jié)論，要求他們自己去“發(fā)現(xiàn)”，因此學生的積極性是比較高的，能夠較好地激發(fā)學生通過手腦并用、探求知識的欲望和培養(yǎng)觀察、歸納、概括能力．驗證性實驗是傳統(tǒng)學生實驗中的主要類型，它能夠使學生更好地理解知識的內(nèi)在聯(lián)系，認識理論的能動作用，培養(yǎng)推理、驗證分析能力．2．測定物理量和物理常數(shù)的學生實驗這類實驗在學生分組實驗中也占有相當大的比例．它主要是讓學生利用已知的物理概念或物理規(guī)律并運用一定的儀器來測定某個物理量或物理常數(shù)，例如，利用自由落體的規(guī)律“測重力加速度”，利用完全非彈性碰撞中的動量守恒定律來“測定彈丸的出口速度”，利用歐姆定律以“狀安法測電阻”等．它可以幫助學生理解物理概念和物理量的意義，學會應用物理規(guī)律，訓練基本實驗技能，并學習間接測量的巧妙方法．3．基本儀器使用訓練性和裝配技術(shù)訓練性的學生實驗當然在前述幾類實驗中都要運用一定的基本儀器和涉及某些裝配技術(shù)．但是對于某些重要的基本儀器和實驗技術(shù)，有必要對學生進行一定的實驗技能技巧訓練．這就是這兩類實驗的目的．例如，“示波器的使用”實驗，可以使學生了解電子束在電場中偏轉(zhuǎn)的原理，知道示波器面板上各主要控制器件的名稱和作用，學習和初步掌握使用示波器的最基本方法．又如，“安裝簡單的收音機”實驗，可以使學生學習電子線路圖的認識方法，熟悉簡單收音機的基本原理和接受電子裝配技術(shù)的初步訓練． 總的說來，學生分組實驗的最主要特征是學生的獨立實踐活動，這種活動有系統(tǒng)的、統(tǒng)一的要求，并在實驗室內(nèi)完成．如果把教師的演示示范看成是帶路的向?qū)?，則單靠向?qū)吠_不到獨立認路的目的，只有在自己實踐的基礎(chǔ)上，才能在沒有向?qū)r辨認前進的方向．在這種意義上，學生分組實驗是任何其它的教學手段和方法所不能替代的．三、課內(nèi)小實驗的特點和作用課內(nèi)小實驗是穿插在課堂教學過程中的學生小實驗，它與演示實驗的不同點主要在它的操作者不是教師或者是協(xié)助教師的個別學生而是全體學生．它與學生分組實驗的不同，它不象學生分組實驗那樣用整節(jié)課比較規(guī)范地完成教師在實驗室中準備好的實驗，也不一定要履行“預習實驗報告”的要求．通常它與教師的講解密切配合，比較小型靈活，可以根據(jù)教學需要，選擇不同性質(zhì)的實驗，可以是一個小實驗，也可以是一組系列的小實驗，或者是按照一定程序編排的系列階段實驗．實驗的時間可以由幾分鐘到幾十分鐘；組織形式，可以是同桌的兩人一組，也可以是更多一些人組成一組．實驗可以在實驗室進行，也可以在教室進行，可以用配套的正規(guī)儀器，也可以用自制教具、學具或者是隨手可取的日常生活用品進行實驗．這種實驗與教師的講授和學生的自學、討論結(jié)合組成“邊教邊實驗”或“邊學邊實驗”的課型，并具有如下的優(yōu)點：1．由于讓學生通過自己動手來學習知識，而不只是看教師演示，有助于發(fā)揮學生的主動性，有利于克服課堂教學“滿堂灌”的現(xiàn)象．2．由于在這類實驗的間隙穿插教師的啟發(fā)．引導、講解或教師與學生，學生與學生的討論，在這種物理環(huán)境中，有利于擴大課堂內(nèi)師生的信息交流，在教師的主導作用下，發(fā)揮學生的主體作用．3．由于這類實驗小型靈活、運用方便，可以增加學生實驗在教學中的比重，因此，可以提供更多的機會來培養(yǎng)學生的實驗技能和訓練科學方法．如果我們把以上三類課堂教學中的實驗按照教師施加影響的程度和學生的獨立活動量排一個隊，則如表所示：課堂實驗種類 教師影響程度 學生獨立活動量 演示實驗 大 小 課內(nèi)小實驗 中 中 學生分組實驗 小 大 由此可見，我們應當將它們有機地結(jié)合起來，以取得最佳的課堂實驗教學效果．167。演示實驗在中學物理教學實驗中占有很大的比重，而且是一種深受學生歡迎的實驗形式．它是教師施展教學藝術(shù)的獨特手段，它能夠化枯燥為生動，化抽象為具體．演示實驗的內(nèi)容和方法有很大的靈活性．同一課題，教師可以用現(xiàn)成的儀器設(shè)備，也可以用自制教具進行演示．同一個演示儀器，教師可用于引入課題，也可用以鞏固新課．為更好地發(fā)揮其功能，必須深入研究演示實驗教學的基本要求．一、演示實驗教學的基本要求1．要有明確的目的 演示實驗運用于課堂教學的不同環(huán)節(jié)，有不同的目的，因此有不同的要求．有無必要演示，選擇什么樣的演示，怎樣進行演示，都必須首先從具體的目的出發(fā)．例如，我們在學習習近平拋和斜拋的內(nèi)容時，可供選擇的演示實驗很多，拋出粉筆頭就是一個最簡單的演示，還有如圖75所示的“三球相碰”的演示，水流噴射的演示，以及利用閃光照相等等．顯然，在運用演示引入課題或鞏固所學知識時，教師總要力圖增加實驗的趣味性，以更好地調(diào)動思維積極性．拋粉筆頭的演示雖然簡單，但在引導學生通過觀察定性地描述平拋運動的特征這一點上卻很好，好就好在它稍縱即逝，活躍課堂氣氛，并可較好地訓練學生的觀察能力．如果需要讓學生認識“平拋運動可以看成是水平勻速運動和自由落體運動的合成”，可用如圖7－5所示的“三球演示器”，并配合使用閃光照相圖片（或投影），效果就很好．原因就在于它們能夠清楚地顯示拋體運動的本質(zhì)特征．由上可知，我們不能離開演示的具體功能來評價演示的好壞，演示實驗只有和一定的教學過程結(jié)合起來，才能發(fā)揮它的作用．2．要明顯和直觀可以說，演示實驗的一切功能都離不開觀察，觀察者只能在演示者所給觀象的基礎(chǔ)上進行觀察，因此演示實驗的直觀是最起碼的要求．（1）演示的現(xiàn)象要明顯一人演示，眾人觀察，所以現(xiàn)象必須明顯．能否使每個學生都看到要演示的現(xiàn)象，是教師心目中有無學生的表現(xiàn)．為使現(xiàn)象明顯，儀器的尺寸要足夠大，測量儀表的刻度線要適當粗些，聲、光及觀察物體與背景的對比度要強，過程中的變化要顯著．必要時，可以借助投影、機械放大、光杠桿、放大電路等手段增強現(xiàn)象的明顯性．其次要注意放置儀器的位置，有足夠的高度，不平攤在桌面上，運動體所在的平面應與黑板面平行．必要時，可借助演示小桌、演示墊凳、演示板、演示支架和磁性黑板等．（2）儀器簡單，過程明瞭 我們力求演示儀器簡單，過程明瞭，其目的在于突出要觀察的物理現(xiàn)象和過程，降低無關(guān)因素的干擾，特別是在一些為建立、鞏固物理概念的定性演示中，沒有必要選擇精密復雜的實驗裝置．例如，用前面介紹的橢圓墨水瓶演示微小形變的現(xiàn)象，效果就比用復雜的光杠桿系統(tǒng)裝置好．又如，用如圖76所示的鐵絲軌道對比小球靜止和運動時對凸橋、凹橋橋面的壓力時，①把小球放在凸橋頂端，小球恰巧能從兩橋臂之間掉下去，但讓小球從斜面上滾下，再經(jīng)過凸橋頂端時，小球便不再從兩臂之間落下，而是沿橋面驚過．②把凹橋下方的搭鉤脫開，讓小球靜止地放在四橋的中心，顯示小球的壓力不足以將兩鐵絲橋臂擠開而下落，然后讓小球從斜軌上滾下，當小球經(jīng)過凹橋底端時，小球即從兩軌道之間掉了下去．由上可見，這種凸橋、凹橋的裝置，可以說是簡單的出奇，然而演示說明的卻是學生平時將信將疑的一個難題．我們提倡用簡單的方法做演示，不僅有利于突出物理原理，而且易于引起學生學習物理的興趣，激發(fā)學生的創(chuàng)造意識．（3）視聽感官并用有關(guān)資料表明：“在接受知識方面，單靠聽覺一般只能記住15％左右；單靠視覺，從圖象獲得知識，只能記住25％左右；如果兩者結(jié)合起來可記住65％”①．因此，調(diào)動學生各部分感官的協(xié)同作用，比用單一渠道要好．還應考慮學生對各種感覺信息的分辨本領(lǐng)，以強化有用刺激．例如，用下面的方法幫助學生理解加速度的概念：在一輛沿斜面滾下的小車后面，拖一條長約2米的磁帶，磁帶上錄有一段不變的樂音（如風琴的c調(diào)），把錄音機的放音磁頭用導線接出來，裝在斜面的一定位置上，用貼有細氈的薄彈性金屬片將磁帶輕輕壓在磁頭上．當小車沿斜面向下運動時，小車拖著磁帶運動，使錄音機發(fā)聲．這樣就可以使學生用視覺觀察到的速度變化為聽覺感受到的音高變化，用音高來理解速度，用音高變化的快慢來理解速度變化的快慢，即加速度的大?。捎谌硕鷮σ舾叩母惺莒`敏，而且對“變”的感受，比視覺更直接，因而對變化率的概念比較容易建立①．3．要安全、可靠課堂上的教學時間是極其寶貴的．如果教師在演示中出現(xiàn)失誤和差錯，不僅會貽誤時間，而且會引起學生對所得結(jié)論的懷疑，因此，教師在課堂上的演示實驗必須確保成功．（1）做好充分的準備工作這是確保演示成功的關(guān)鍵．教師在課前要選擇好所需的儀器和材料，仔細地進行檢查，并按照課堂上的實際程序預做一遍（甚至數(shù)遍），熟悉儀器的使用性能，了解實驗的準確程度，估計實驗的時間，觀察教室里即將演示的環(huán)境等等．并在教案中寫明演示所需的每一件物品，以免課堂上演示失敗或失去良機．（2）課堂演示時必須確保安全演示時，教師必須按照安全操作規(guī)程去做，認真仔細，確保人身安全和儀器設(shè)備的保全．可能存在不安全因素的實驗，一定不要讓學生上臺來操作．例如需要用到220V或380V市電的實驗，或者用高壓感應圈、水銀的實驗，應當由教師自己操作，并做到萬無一失．（3）正確對待課堂演示中的失誤，切忌弄虛作假 備課中做好充分準備，可以提高演示的成功率，但不能保證課堂上一定不出問題．出了問題怎么辦？一是要鎮(zhèn)靜，切忌手忙腳亂，應認真思考和分析，盡可能及時找出原因，迅速排除故障；二是要實事求是．萬一不能及時排除故障，也不可用“儀器不行”來搪塞過去，更不可編造數(shù)據(jù)，弄虛作假．應當向?qū)W生如實說明實驗失敗的原因，并聲明在下節(jié)課重做．這樣的負責精神和科學態(tài)度，必將對學生產(chǎn)生良好的影響．4．要有啟發(fā)性演示實驗能夠提供豐富的感性材料，變抽象為形象，但它的最終目的是要通過觀察啟發(fā)思維，使學生更好地認識客觀規(guī)律，發(fā)展能力，培養(yǎng)興趣．因此，在設(shè)計和編制演示程序時，必須在啟發(fā)性上下功夫．演示中的啟發(fā)性，首先在于以趣激疑．當生動的演示現(xiàn)象出乎學生意外之時，認知的矛盾將轉(zhuǎn)化為思維的動力．例如，在“彈性碰撞”教學開始時，讓學生觀察用兩個等質(zhì)量的玻璃小球做成的兩個雙線擺：如圖7－7，先將左邊的擺球拉開，右邊的球靜止于平衡位置，再釋放左邊的小球，兩球相碰后，左球靜止，而右球彈起；當右邊的球返回碰撞后，右球又靜止，而左球彈起．如此兩球反復碰撞，圖7－7在碰撞聲中，動靜交替．面對這一有趣的情景，問題油然而生．運用演示引發(fā)問題，只是啟發(fā)思維的起點，雖然它是學生開展積極思維的突破口，但要推進思維活動的展開，仍須有教師不斷的引導．這樣，演示才能成為推進思維的向?qū)В虼搜菔窘虒W的啟發(fā)性應體現(xiàn)在演示程序的精心設(shè)計之中．例如，在高中學生學過氣體定律之后，教師用如圖78所示的浮沉子演示來訓練學生的思維．（1）用手壓容器上方的薄膜，原來浮在液面上的浮沉子開始下沉，當下沉到某一深度時松開壓膜的手指，浮沉子上升[圖7－8（a）（b）]，試解釋這一現(xiàn)象． 這是許多初中學生曾經(jīng)見到過的實驗，當時對這個現(xiàn)象的解釋是很粗略的，只需要說明，壓膜時水進入浮沉子內(nèi)，重力增大，浮力小于重力，于是浮沉子就下沉，松膜時，水從浮沉子內(nèi)排出，重力減小，浮沉子就上?。?）繼續(xù)壓膜使浮沉子下沉到更深的位置放手，見到浮沉子仍可上升．