談物理教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

李培英

設(shè)計(jì)合適的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能使課堂教學(xué)達(dá)到事半功倍的效果．那么，課堂教學(xué)中應(yīng)如何選取、設(shè)計(jì)合適的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)？下面結(jié)合實(shí)例談?wù)勅绾谓M織實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)提高課堂教學(xué)效率.

一、創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)置懸念，引入新課題

在大氣壓教學(xué)中，為了引出大氣壓的存在，我設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn).先出示玻璃管，將空燒杯置于玻璃管的正下方，然后向管內(nèi)倒紅色的水，可以看到水從管底流出；然后用左手拿玻璃管，食指緊緊堵住玻璃管的下端，仍然向管內(nèi)倒水，至滿(mǎn).問(wèn)學(xué)生水為什么不會(huì)從下面流出，學(xué)生齊聲回答：因?yàn)楣艿妆皇种付伦×?這時(shí)我告訴學(xué)生，因?yàn)槭种笇?duì)管內(nèi)的水產(chǎn)生向上的壓強(qiáng)，支撐住了水，所以水不會(huì)從下面流出.接著我問(wèn)：如果把水管倒立過(guò)來(lái)，使其開(kāi)口向下，水會(huì)不會(huì)流出？學(xué)生一致認(rèn)為水會(huì)從水管中流出，因?yàn)檫@時(shí)沒(méi)有手指支撐水柱啦.我慢慢地把水管倒立過(guò)來(lái)，這時(shí)看見(jiàn)紅色的水并沒(méi)有流出來(lái).學(xué)生非常驚訝，議論紛紛．為什么水不會(huì)流出來(lái)？我也夸張地彎腰仔細(xì)看看水管，并且說(shuō)難道水沒(méi)有重力了嗎？學(xué)生搖頭說(shuō)，在地球上及地球附近的物體都有重力呀！這時(shí)我順勢(shì)問(wèn)學(xué)生：那是什么東西支撐住了水呢？學(xué)生說(shuō)沒(méi)有，我就啟發(fā)學(xué)生是不是有東西我們卻看不見(jiàn)它呢？學(xué)生馬上想到有空氣.我就因勢(shì)利導(dǎo)，說(shuō)，在管口四周有大量的我們看不見(jiàn)的空氣，這些氣體起到了手指的作用，堵住了管口，使管內(nèi)的水老老實(shí)實(shí)地呆在管內(nèi)，這說(shuō)明大氣對(duì)管底的水面有向上的壓強(qiáng)，支撐著水柱.我再問(wèn)：若我放開(kāi)手，水柱會(huì)怎樣？學(xué)生搶著回答：不流動(dòng)，因?yàn)榇髿庵沃?我慢慢放開(kāi)手，發(fā)現(xiàn)水卻流出來(lái).我引導(dǎo)學(xué)生分析原因，學(xué)生在我反復(fù)松開(kāi)手指的示意下，明白大氣壓同時(shí)作用在管的上下水面，上下作用的氣壓相互抵消，水就會(huì)在重力作用下流出來(lái).這樣既使學(xué)生明白確實(shí)存在大氣壓，也為學(xué)生學(xué)習(xí)大氣壓在生活中的應(yīng)用和托里拆利實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)，因此在課堂教學(xué)中，教師采用怎樣的實(shí)驗(yàn)引入課題，是需要仔細(xì)切磋和推敲的.

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中注重過(guò)程，滲透方法教育

課本中的演示實(shí)驗(yàn)很多都是驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)，缺少設(shè)計(jì)過(guò)程，教學(xué)中教師若僅僅依照課本，學(xué)生只能是簡(jiǎn)單地模仿，缺乏主動(dòng)性.教學(xué)中教師要多從方法上指導(dǎo)，讓學(xué)生明白為什么要這樣，遇到類(lèi)似問(wèn)題知道怎樣處理.例如，在講“液體壓強(qiáng)”時(shí)，為了說(shuō)明液體對(duì)容器底部有壓強(qiáng)，課本中設(shè)計(jì)在玻璃管底部包橡皮膜，看橡皮膜的凸出程度.我反問(wèn)為什么要用橡皮膜，換用塑料紙是否行，馬上讓學(xué)生親自做一做，學(xué)生看到同樣情況下橡皮膜凸出厲害，而塑料紙幾乎看不出來(lái).這樣，學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，把不明顯的化為變化明顯的，這種方法叫轉(zhuǎn)移法，而且說(shuō)明為什么剛才做實(shí)驗(yàn)時(shí)除了包的材料不同外，其他都相同，就是研究問(wèn)題時(shí)只讓一個(gè)量在變化，這種方法叫控制變量法.學(xué)生在此基礎(chǔ)上，很容易想到研究液體對(duì)容器側(cè)壁是否有壓強(qiáng)時(shí)，想到在側(cè)壁開(kāi)口，用橡皮膜包住.這時(shí)我又提出問(wèn)題，大家在做實(shí)驗(yàn)時(shí)小組之間對(duì)比，有什么發(fā)現(xiàn)（準(zhǔn)備的儀器粗細(xì)和開(kāi)口位置不同，粗的開(kāi)口偏下，細(xì)的開(kāi)口偏上）.學(xué)生說(shuō)粗的管凸出明顯，說(shuō)明液體多重力大，產(chǎn)生壓強(qiáng)大.我又讓學(xué)生堵住粗管口，倒立過(guò)來(lái)，再觀察橡皮膜凸出情況，學(xué)生說(shuō)沒(méi)有上次明顯.我反問(wèn)：我把管子倒立過(guò)來(lái)，難道里面液體的重力變小了？學(xué)生異口同聲說(shuō)沒(méi)變.那么說(shuō)明我們剛才認(rèn)為液體重力大，產(chǎn)生壓強(qiáng)大是錯(cuò)誤的.再仔細(xì)觀察我倒立前后兩次有什么不同，就馬上想到，開(kāi)口處距液面的深度不同．液面對(duì)側(cè)壁的壓強(qiáng)是否與深度有關(guān)系呢？拿出飲料瓶在不同方位，不同深度扎幾個(gè)小孔，裝滿(mǎn)水后，看到水從各個(gè)小孔射出，這時(shí)我指出不同方向不同深度的兩個(gè)孔，讓學(xué)生觀察，看到下面的小孔射得遠(yuǎn)，上面的小孔射得近.我總結(jié)說(shuō)，這說(shuō)明液體對(duì)側(cè)壁的壓強(qiáng)與深度有關(guān)，而且越深壓強(qiáng)越大.部分學(xué)生馬上反應(yīng)過(guò)來(lái)說(shuō)，不對(duì)，也許與方向有關(guān)，應(yīng)該在同一方向不同深度扎幾個(gè)小孔，看水從小孔射出的遠(yuǎn)近.全班響起掌聲.我利用課本中插圖發(fā)問(wèn)，潛水員潛入水下不同深度，裝備不同，難道液體內(nèi)部也有壓強(qiáng)嗎？如何去研究液體內(nèi)部是否有壓強(qiáng)呢？學(xué)生馬上想到利用橡皮膜，再看橡皮膜的凸出情況．我讓學(xué)生把帶有橡皮膜的試管放入水中，觀察橡皮膜的凸出情況，有的小組說(shuō)，看不清橡皮膜的變化情況.有的小組說(shuō)，好像橡皮膜向上凹進(jìn).這時(shí)我引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)明橡皮膜在水里，不易觀察它的變化情況.怎樣轉(zhuǎn)換變成易于觀察呢？出示壓強(qiáng)計(jì)，并且在橡皮膜上用力壓，也就是橡皮膜上受到壓強(qiáng)，發(fā)現(xiàn)Ｕ形管液面出現(xiàn)高度差，改用稍大一點(diǎn)的力，發(fā)現(xiàn)Ｕ形管液面出現(xiàn)高度差變大.這樣就把比較橡皮膜受到壓強(qiáng)大小時(shí)觀察橡皮膜的凸出情況轉(zhuǎn)換為看Ｕ形管液面出現(xiàn)高度差的變化大小.學(xué)生即明白怎樣做以及觀察什么，也知道為什么要用壓強(qiáng)計(jì)，能得到什么結(jié)論.假使以后遇到類(lèi)似的問(wèn)題，學(xué)生也會(huì)把這些基本實(shí)驗(yàn)方法遷移，靈活應(yīng)用，達(dá)到授人以漁的目的.

三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生突破對(duì)難點(diǎn)的理解

有些知識(shí)點(diǎn)不易理解，在教學(xué)過(guò)程中，教師可設(shè)計(jì)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自體驗(yàn)問(wèn)題情境，獲得豐富的直接經(jīng)驗(yàn).例如，在學(xué)習(xí)摩擦力方向時(shí)，學(xué)生總認(rèn)為摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反.我讓學(xué)生雙手合一，閉上眼睛，讓右手向上運(yùn)動(dòng)，左手感覺(jué)怎樣？學(xué)生說(shuō)左手感到向下的力.同樣右手感覺(jué)怎樣？學(xué)生說(shuō)右手感到向上的力.我問(wèn)學(xué)生，其實(shí)物體運(yùn)動(dòng)情況就是右手向上，為什么左右手感覺(jué)不一樣呢？說(shuō)明摩擦力的方向不是與物體運(yùn)動(dòng)方向相反.學(xué)生通過(guò)小組討論、分析，知道為什么左手感覺(jué)向下，右手感覺(jué)向上，加深理解摩擦力的方向是與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反.

總之，作為一名物理教師，應(yīng)該努力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)科學(xué)研究的基本方法．課堂上教師應(yīng)根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)，設(shè)計(jì)生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)．成功完美的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)，也可提高教師的教學(xué)水平．