演示實(shí)驗(yàn)

俞利潔

興趣、目標(biāo)、效率是成功課堂必不可少的三要素.物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科.物理教學(xué)的本質(zhì)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，它一方面可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面在學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解物理概念和規(guī)律的教學(xué)過(guò)程中，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰瓦壿嬎季S能力，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)等方面都起著任何其他教學(xué)方式都無(wú)法替代的作用.

從教學(xué)形式上分，物理實(shí)驗(yàn)主要分為學(xué)生實(shí)驗(yàn)和教師演示實(shí)驗(yàn)兩種形式.學(xué)生實(shí)驗(yàn)由于時(shí)間課時(shí)等安排的原因不能有太大的改動(dòng)，我們可以在教師演示實(shí)驗(yàn)上下功夫，特別是對(duì)于學(xué)生難以理解或非常抽象的過(guò)程，通過(guò)精心設(shè)計(jì)把景象呈現(xiàn)在他們眼前，讓他們對(duì)所學(xué)內(nèi)容有更直觀的了解，更能夠準(zhǔn)確地理解和掌握物理概念和物理規(guī)律.以《電容器的電容》為例：這一課時(shí)是《電場(chǎng)》這一章的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其難點(diǎn)來(lái)自于電容這一概念的建立.下面，筆者將就這一堂課的教學(xué)過(guò)程給大家展現(xiàn)演示實(shí)驗(yàn)在這一堂課成功開展的過(guò)程中所起到的重要作用.

1演示實(shí)驗(yàn)之于興趣

在平時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，往往有學(xué)生反映學(xué)習(xí)困難，對(duì)教材內(nèi)容不理解記不住，很難談學(xué)習(xí)的興趣.同時(shí)不少高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)出現(xiàn)許多耳熟能詳?shù)默F(xiàn)象，物理實(shí)驗(yàn)變成了畫實(shí)驗(yàn)、講實(shí)驗(yàn)、聽實(shí)驗(yàn)、背實(shí)驗(yàn)，有時(shí)還用多媒體演示代替實(shí)驗(yàn)，忽視了真實(shí)實(shí)驗(yàn)情景的展示，這種狀況大大打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，不僅不能提高學(xué)生的興趣更是嚴(yán)重制約了學(xué)生創(chuàng)新能力的提高.

缺乏激情和興趣是難以做好一件事的，對(duì)于學(xué)習(xí)更是如此，如果在教學(xué)過(guò)程中，能夠引導(dǎo)學(xué)生對(duì)他們所學(xué)的知識(shí)和所要解決的問(wèn)題產(chǎn)生濃厚的興趣和求知欲，不僅能使他們?nèi)褙炞?、積極思考，而且還會(huì)促使他們以飽滿的熱情主動(dòng)地探求知識(shí)，收到事半功倍的教學(xué)效果.

在《電容器的電容》一課的教學(xué)中，很多老師采用了這樣的引入方式，展示電容器示教板，告訴學(xué)生這就是電容器，或者當(dāng)場(chǎng)拆解一個(gè)電容器，觀察構(gòu)造，從而引出電容器的概念——任何兩個(gè)彼此絕緣且又相隔很近的導(dǎo)體就構(gòu)成一個(gè)電容器.這樣的引入方式平淡無(wú)奇，很難激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣.此時(shí)若能通過(guò)實(shí)驗(yàn)制造懸念，讓演示[TP8GW104.TIF，YX#]實(shí)驗(yàn)具有魔術(shù)般的吸引力，不僅能夠促進(jìn)學(xué)生更集中精力地聽課，還能更有效地激發(fā)學(xué)生的求知欲.

我設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)取材簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便.器材：兩個(gè)金屬碗和一張塑料紙（如圖1），將兩個(gè)碗疊在一起，中間用塑料紙隔開，請(qǐng)一位同學(xué)用手托著裝置，另一位同學(xué)用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒與其中一個(gè)碗接觸，這時(shí)引發(fā)學(xué)生好奇的目的達(dá)到了，碗和今天學(xué)的電容器有什么聯(lián)系呢？很想要知道答案.此時(shí)，請(qǐng)托碗的那位同學(xué)用另一只手輕輕地觸碰上面的那個(gè)碗，一聲“啊～”打破了教室凝固的空氣，原來(lái)他體驗(yàn)到了觸電的感覺，碗居然能裝電，這個(gè)實(shí)驗(yàn)給了學(xué)生很大的震撼.與此同時(shí)告訴學(xué)生，其實(shí)這位同學(xué)手上托著的這就是我們今天學(xué)的——電容器，它并不神秘，而且構(gòu)造簡(jiǎn)單，碗是導(dǎo)體，塑料紙絕緣，任何兩個(gè)彼此絕緣且又相隔很近的導(dǎo)體就構(gòu)成了電容器，就這樣把學(xué)生帶入了奇妙的物理世界.該實(shí)驗(yàn)為學(xué)生學(xué)習(xí)電容器概念提供了必要的感性知識(shí)，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)于電容器構(gòu)造的理解.

這樣的開場(chǎng)方式相較直白平淡的引入更能吸引學(xué)生的眼球，激起他們的興趣.自制的電容器能讓人體驗(yàn)觸電的感覺，成品電容器又有什么作用又是如何工作的呢？還是讓實(shí)驗(yàn)來(lái)告訴我們！這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)用到的器材也很簡(jiǎn)單，電池、電珠和一個(gè)[TP8GW105.TIF，Y#]電容器（如圖2），還可以適當(dāng)設(shè)疑，提問(wèn)學(xué)生把電容器與小電珠相連，會(huì)有什么現(xiàn)象，有同學(xué)會(huì)說(shuō)小電珠會(huì)亮，實(shí)際演示發(fā)現(xiàn)沒(méi)有亮，什么原因？把電容器與電池短暫接觸，再與小電珠接觸，會(huì)有什么現(xiàn)象？大多數(shù)學(xué)生覺得這次肯定會(huì)亮了，這里的設(shè)疑引導(dǎo)學(xué)生去探索，去思考，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心.最后給大家揭曉答案，演示結(jié)果是小電珠閃一下就滅了，沒(méi)有持續(xù)發(fā)亮，這又是什么原因？通過(guò)這兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，從課堂之初就牢牢抓住了學(xué)生眼球，引起了他們學(xué)習(xí)的興趣，從而更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，為這堂課的成功奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

如果在其他的課堂實(shí)踐中也能穿插新穎、奇妙的演示實(shí)驗(yàn)，就能使學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中體會(huì)到物理學(xué)科所帶來(lái)的樂(lè)趣，由“怕學(xué)”而轉(zhuǎn)為“愿學(xué)”甚至“樂(lè)學(xué)”.

2演示實(shí)驗(yàn)之于目標(biāo)

教學(xué)的任何手段都是為了最終達(dá)到教學(xué)目標(biāo)而設(shè)，整合、協(xié)調(diào)地實(shí)現(xiàn)教學(xué)的“三維目標(biāo)”是學(xué)生進(jìn)步和發(fā)展的基本內(nèi)涵.學(xué)生的進(jìn)步和發(fā)展并不只是傳統(tǒng)教學(xué)強(qiáng)調(diào)的知識(shí)和技能的掌握，而是指學(xué)生在教師引導(dǎo)下在知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀“三維目標(biāo)”上獲得全面、整合、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的進(jìn)步和發(fā)展，是注重全面教學(xué)目標(biāo)的進(jìn)步和發(fā)展.

《電容器的電容》這一節(jié)課在教學(xué)目標(biāo)上有這樣的要求：

1.知識(shí)與技能[HJ1.18mm]

（1）知道電容器的基本構(gòu)造，了解電容器的充電放電過(guò)程

（2）理解電容的物理意義，掌握電容的公式單位，并會(huì)簡(jiǎn)單的運(yùn)算

2.過(guò)程與方法

觀察、分析電容器的充、放電過(guò)程，在進(jìn)一步利用實(shí)驗(yàn)探究電容器容納電荷本領(lǐng)的描述過(guò)程中，理解物理科學(xué)研究的常用方法：比值定義法、類比法.

3.情感態(tài)度價(jià)值觀

（a）通過(guò)列舉電容器的廣泛應(yīng)用，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生探究新事物的興趣.

（b）通過(guò)教師的適時(shí)引導(dǎo)和學(xué)生的自主探究，促進(jìn)師生之間、生生之間的合作互動(dòng)，使學(xué)生在體驗(yàn)探究的過(guò)程中，感悟科學(xué)思想，培養(yǎng)科學(xué)精神，實(shí)現(xiàn)知識(shí)和能力的協(xié)調(diào)發(fā)展.

在這幾個(gè)目標(biāo)的達(dá)成過(guò)程中有兩個(gè)難點(diǎn)，一是電容器充放電過(guò)程的認(rèn)識(shí)，二是電容概念的建立.隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，很多教師采用多媒體動(dòng)畫演示的方式來(lái)代替真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，儀器的操作用鼠標(biāo)點(diǎn)擊來(lái)代替，使原本生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)展示變成了觀看屏幕，這對(duì)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成是非常不利的.演示實(shí)驗(yàn)在這里具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，不僅能讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，還能為學(xué)生真實(shí)展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，體會(huì)實(shí)驗(yàn)操作的樂(lè)趣.

1.電容器的充放電過(guò)程.實(shí)驗(yàn)電路如圖3所示，操作1：電鍵S接1，展示充電過(guò)程；操作2：電鍵S接2，展示放電過(guò)程.通過(guò)觀察靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)特點(diǎn)來(lái)歸納充放電過(guò)程中充電電流和放電電流的特點(diǎn).通過(guò)這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)起到了化抽象為直觀的效果，使學(xué)生容易掌握教學(xué)內(nèi)容，有助于教學(xué)目標(biāo)的順利達(dá)成.有條件的學(xué)校還可以把靈敏電流計(jì)替換為電流傳感器（如圖4），借助于多媒體軟件得到i-t圖像，借助圖像可以更直觀詳細(xì)地向?qū)W生展現(xiàn)充電和放電電流的方向、大小變化等特點(diǎn).

2.電容概念的建立.電容概念的建立既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)，很多教師在教授的過(guò)程中直接利用水杯的類比，得出Q與U的比值是定值，定義為電容，類比法在物理科學(xué)研究中是一種重要的研究方法，但是這里單憑類比就要讓學(xué)生接受比值是定值有點(diǎn)困難，沒(méi)有具體的過(guò)程，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)只能被動(dòng)接受.如果這里能借助實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己尋找、探索電容的定義，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)更容易接受，也更符合知識(shí)體系的建立步驟.我在此設(shè)計(jì)的演示實(shí)驗(yàn)如下，利用四個(gè)相同的電容器（規(guī)格如圖5），標(biāo)號(hào)為1，2，3，4，初始電量都為零，利用電池對(duì)1號(hào)充電，電量記為Q ，用數(shù)字電壓表量取電容兩端電壓U1，再使之與2號(hào)接觸，則2號(hào)的帶電量為Q/2，用電壓表量取2號(hào)電壓值U2，以此類推，用2與3接觸，3與4接觸，得到表1.

讓學(xué)生在表格中找出規(guī)律，通過(guò)思考與討論，利用數(shù)學(xué)方法或圖象法學(xué)生較易得出Q與U的比值是一個(gè)定值這個(gè)結(jié)論，由于四個(gè)電容器是相同的，不難得出這個(gè)比值表征了電容器的一個(gè)固有屬性，即存儲(chǔ)電荷本領(lǐng)的高低，我們把它定義為電容.這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)再結(jié)合前文提到的類比法，對(duì)于理解電容的物理意義這一目標(biāo)的達(dá)成上了雙保險(xiǎn).這個(gè)實(shí)驗(yàn)不僅很好的幫助實(shí)現(xiàn)了知識(shí)與技能教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，同時(shí)增加了師生互動(dòng)，學(xué)生探究，有助于情感態(tài)度價(jià)值觀的體現(xiàn).演示實(shí)驗(yàn)從知識(shí)和技能、過(guò)程和方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀三個(gè)維度上都促進(jìn)學(xué)生個(gè)體的全方位發(fā)展，使獲得知識(shí)與基本技能的過(guò)程同時(shí)成為學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)和形成正確價(jià)值觀的過(guò)程.

本身學(xué)習(xí)的難度比較大，在這個(gè)教學(xué)中通過(guò)幾個(gè)演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生動(dòng)手、觀察，增加了感性認(rèn)識(shí)，這樣便會(huì)化難為易，變被動(dòng)為主動(dòng)，讓學(xué)生追根尋底，釋疑求真，并在交流、討論和講評(píng)中，自然而然得出規(guī)律完成目標(biāo)，成為這堂課成功的中流砥柱.

3演示實(shí)驗(yàn)之于效率

華東師范大學(xué)的崔允教授認(rèn)為，規(guī)范具體的教學(xué)目標(biāo)有四點(diǎn)基本要求：學(xué)生為行為主體；行為是可測(cè)量、可評(píng)價(jià)、具體而明確的；行為條件是指影響學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)結(jié)果的特定的限制或范圍；為評(píng)價(jià)提供參照的依據(jù)是學(xué)生預(yù)期達(dá)到的最低表現(xiàn)水準(zhǔn).明確的教學(xué)目標(biāo)是高效課堂教學(xué)的方向指導(dǎo)，課堂演示實(shí)驗(yàn)調(diào)動(dòng)了學(xué)生積極性，很好地將師生融合在一起，一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)往往需要學(xué)生的配合與幫助，在共同實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中加強(qiáng)了師生間良好的交流，例如金屬碗實(shí)驗(yàn)在互動(dòng)中成功吸引了學(xué)生的注意，激起了學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲，這大大提高了這堂課的教學(xué)效率.

扎實(shí)的教學(xué)內(nèi)容是高效課堂必不可少的因素.高效課堂教學(xué)并不是教學(xué)內(nèi)容越多越好，也不是越難越好，課堂上教師以演示實(shí)驗(yàn)落實(shí)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)，讓學(xué)生扎實(shí)掌握基礎(chǔ)知識(shí).充放電實(shí)驗(yàn)將電容器充電放電的過(guò)程直觀地展現(xiàn)在學(xué)生眼前；探究電容定義的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)一定的物理情景，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到不同的帶電量和電壓值，經(jīng)過(guò)師生共同的歸納和總結(jié)，得出了結(jié)論，這比單純地給出定義更有依據(jù)也更有說(shuō)服力.

教師上好一堂課是不容易的，要做好方方面面的工作，要使出各種手段.作為物理教師我們是幸運(yùn)的，因?yàn)槲覀冇醒菔緦?shí)驗(yàn)這一利器.總而言之利用幾個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，使《電容器的電容》這一原本抽象晦澀難懂的課，變得有血有肉，完整而形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前，不管是從課堂氣氛還是目標(biāo)達(dá)成上都是令人滿意的.