將教師演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的探索

蓋家祥

摘 要：以探究“真空不能傳聲”為例，利用新的實(shí)驗(yàn)器材，探索將某些教師演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的可行性，以達(dá)到增加學(xué)生的體驗(yàn)性。讓學(xué)生經(jīng)歷探究實(shí)驗(yàn)的全過程，踐行建構(gòu)主義“做中學(xué)”的理念。

關(guān)鍵詞：演示實(shí)驗(yàn)；探究實(shí)驗(yàn)；真空不能傳聲

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2016）10-0046-2

在中學(xué)物理常態(tài)教學(xué)中，教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)是貫穿物理教學(xué)全過程的重要環(huán)節(jié)。教師演示實(shí)驗(yàn)是為了讓學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象和過程有清晰的了解，由教師在課堂上結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，組織學(xué)生通過觀察思考或者由學(xué)生代表在教師的指導(dǎo)下參與，而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)是指根據(jù)教學(xué)的實(shí)際情況，在學(xué)生已有知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的前提條件下，由教師提出實(shí)驗(yàn)課題，在教師的指導(dǎo)下，引導(dǎo)學(xué)生自主確定實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，分析物理過程和現(xiàn)象，主動(dòng)探究得出結(jié)論的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。

兩種教學(xué)方式各有優(yōu)點(diǎn)。教師演示實(shí)驗(yàn)可以在短時(shí)間內(nèi)使幾乎全體學(xué)生的注意力集中到實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象上，通過教師的指導(dǎo)分析和學(xué)生適度的參與，高效地達(dá)成部分知識(shí)與技能維度的教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)可以使絕大多數(shù)學(xué)生經(jīng)歷由物理現(xiàn)象探究物理規(guī)律本質(zhì)的全過程，雖花費(fèi)時(shí)間較教師演示實(shí)驗(yàn)長，但在達(dá)成知識(shí)與技能維度教學(xué)目標(biāo)的目的上，更加有效。同時(shí)，在學(xué)生小組合作的模式下進(jìn)行討論設(shè)計(jì)和分析論證，往往會(huì)在“顯性知識(shí)”的表象下收獲更多的“隱性知識(shí)”。

初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了學(xué)生必做的20個(gè)測(cè)量和探究實(shí)驗(yàn)[1]，涵蓋力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)等知識(shí)；涉及重要的物理過程和科學(xué)探究的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生發(fā)展物理思維和實(shí)驗(yàn)探究能力的必不可少的內(nèi)容。

下面以聲學(xué)為例，在教學(xué)中設(shè)置有關(guān)聲現(xiàn)象的學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，再現(xiàn)激發(fā)學(xué)生研究聲現(xiàn)象的興趣，促進(jìn)學(xué)生個(gè)體知識(shí)的內(nèi)化，收獲聲現(xiàn)象的“隱性知識(shí)”，完善學(xué)生探究普通物理學(xué)過程的經(jīng)歷。

在聲現(xiàn)象一章中，教師于實(shí)際教學(xué)中一般設(shè)有“探究聲音的產(chǎn)生”的學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，和感受聲音在不同介質(zhì)中傳播的實(shí)驗(yàn)[2]。而對(duì)于研究“真空”條件下的聲音無法傳播的現(xiàn)象，由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境和器材的限制，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中一般設(shè)計(jì)有“真空鬧鈴”教師演示實(shí)驗(yàn)，如圖1所示。

抽氣機(jī)抽氣的過程中，聽到的鈴聲會(huì)越來越小。學(xué)生根據(jù)這種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的趨勢(shì)，便可在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行推理：若抽成絕對(duì)真空，聲音根本傳不出來，得到真空不能傳聲的結(jié)論。在實(shí)際教學(xué)中，這套實(shí)驗(yàn)裝置由于玻璃罩和底盤的密封性以及抽氣機(jī)的抽氣性能限制，并不能達(dá)到較好的實(shí)驗(yàn)效果。很多物理教師對(duì)此裝置進(jìn)行了改進(jìn)，以期達(dá)到良好的教學(xué)效果[3]。有的教師放大整個(gè)裝置，在玻璃罩中加入顯示真空狀態(tài)的風(fēng)扇和紙條，利用轉(zhuǎn)化法讓學(xué)生明確罩中空氣被抽走的程度，并為器材申請(qǐng)了專利[4]。這些器材的改進(jìn)與創(chuàng)新，解決了長期以來困擾教師課堂實(shí)踐中的實(shí)驗(yàn)效果的問題。通過教師演示，學(xué)生參與現(xiàn)象的觀察和理論的推理，建構(gòu)了聲學(xué)知識(shí)。但終因器材體積和操作難度等限制，不能開展學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生只停留在觀察分析推理的層次，失去了動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)過程的機(jī)會(huì)。

若能有小巧、便捷，易于操作的實(shí)驗(yàn)器材，將教師的演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)，則能增加學(xué)生的體驗(yàn)性；使整個(gè)教學(xué)過程從參與教師控制的探究發(fā)展到小組合作的探究的更高探究層次，達(dá)到踐行杜威等倡導(dǎo)的“做中學(xué)”的建構(gòu)主義理念。讓學(xué)生做有做的感悟，學(xué)有學(xué)的樂趣，更有利于過程與方法和情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)的達(dá)成。

利用家庭生活中常見的真空拔罐器和小鬧鈴（如圖2所示），便可將探究“真空不能傳聲”的教師演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)到本文上述的目的。

為學(xué)生小組分發(fā)的實(shí)驗(yàn)器材為真空拔罐器和小鬧鈴。在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生通過小組合作便可討論出本套實(shí)驗(yàn)器材的使用方法。如圖3所示，將小鬧鐘放于手掌中，調(diào)整至響鈴狀態(tài)，將拔罐器的塑料罐體扣于鬧鐘上；此時(shí)由于罩的阻擋，響度會(huì)稍微減小。將拔罐器安裝好，并用力捏住罐體，使其與手掌接觸緊密，另一只手抽氣4～5次，便可聽到聲音響度逐漸減小，直至極其微弱聽不到聲音的狀態(tài)。

教師指導(dǎo)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí)的注意事項(xiàng)：

1.在教學(xué)實(shí)踐中，不同小組的鬧鈴聲應(yīng)做到幾乎無相互影響。若不同小組學(xué)生位置較近，想要絕對(duì)避免小組間鈴聲的影響，可以指導(dǎo)學(xué)生將鬧鈴調(diào)至不同種鈴聲，則學(xué)生可輕松分辨出不同小組的聲音。

2.本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是手掌較軟，與塑料罐體接觸緊密，抽氣時(shí)可以確保無外界大氣進(jìn)入罐中。學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可能會(huì)將鬧鈴放置在課桌上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由于罐體與課桌接觸不緊密而實(shí)驗(yàn)失敗。此時(shí)，教師可以鼓勵(lì)他們自主找到實(shí)驗(yàn)不成功的原因。

3.有的學(xué)生手掌較小，不能使罐體緊密接觸手掌。必要時(shí)，可在指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的過程中為小組分發(fā)一個(gè)壓扁的大面團(tuán)作為抽氣底座即可達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[2]周存昌.“聲音的發(fā)生與傳播”優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2002，31（12）：23—24.

[3]王芳.真空不能傳聲實(shí)驗(yàn)的改進(jìn) [J].物理教學(xué)探討，2011，29（5）：62.

[4]吳利文.關(guān)于真空不能傳聲演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新[J].物理教學(xué)，2015，37（7）：42—43.