演示實(shí)驗(yàn)中如何培養(yǎng)學(xué)生的思維能力

焦玉增

摘 要：演示實(shí)驗(yàn)的目的是要通過觀察啟發(fā)學(xué)生思維，但教學(xué)中卻是教師做得多，學(xué)生想得少，效果并不理想。要想實(shí)現(xiàn)演示實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，教師必須通過疑問開啟學(xué)生思維，挖掘深層因素，幫助學(xué)生克服思維障礙，讓學(xué)生的思維能力得到充分發(fā)展。

關(guān)鍵詞：演示實(shí)驗(yàn)；物理現(xiàn)象；物理原理；思維能力；思維方法

中圖分類號(hào)：G63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9132（2017）05-0192-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.05.121

演示實(shí)驗(yàn)是以教師為主要操作者的表演示范實(shí)驗(yàn)，它主要是把要研究的物理現(xiàn)象展現(xiàn)在學(xué)生眼前，配合教師講授引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考和討論等方式完成課堂教學(xué)任務(wù)。演示實(shí)驗(yàn)的最終目的是要通過觀察啟發(fā)學(xué)生思維，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)客觀規(guī)律，發(fā)展能力。但在現(xiàn)實(shí)中，演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)常常是教師做得多，導(dǎo)得少；學(xué)生看得多，想得少。因此，如何通過演示實(shí)驗(yàn)調(diào)動(dòng)學(xué)生思維的積極性和主動(dòng)性，優(yōu)化思維過程，學(xué)會(huì)思維方法，克服思維障礙，促進(jìn)學(xué)生良好思維品質(zhì)的形成，使演示實(shí)驗(yàn)真正成為演“思”實(shí)驗(yàn)，成為了每個(gè)物理教師必須思考的重要問題。下面筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，談?wù)勗谘菔緦?shí)驗(yàn)教學(xué)中啟發(fā)學(xué)生思維的策略。

一、矛盾演示，開啟學(xué)生思維器官的鑰匙

疑問、矛盾是思維的啟發(fā)劑，它能有力地調(diào)動(dòng)學(xué)生思維的積極性和主動(dòng)性，是開啟學(xué)生思維器官的鑰匙。教師在教學(xué)中應(yīng)特別注意創(chuàng)設(shè)一些與學(xué)生頭腦中先入為主形成的概念相矛盾的物理情景，誘發(fā)學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，調(diào)動(dòng)學(xué)生思考問題的積極性。例如，在講“阿基米德原理”時(shí)，教師先把一個(gè)木塊和一個(gè)鐵塊同時(shí)放在水中，木塊漂浮，鐵塊下沉。然后問學(xué)生：“為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象？”學(xué)生異口同聲回答：“木塊輕，鐵塊重?！苯又?，教師再用天平稱出同樣重的木塊和鐵塊放入水中，依然是相同的現(xiàn)象。為什么同樣重的東西，一個(gè)會(huì)漂在水面上，而另一個(gè)會(huì)沉到水底呢？學(xué)生都想探究其中的原因，對(duì)解決這個(gè)問題產(chǎn)生了濃厚的興趣。

二、程序演示，為學(xué)生架設(shè)思維的階梯

發(fā)掘問題，只是思維的起點(diǎn)，而思維的進(jìn)程，還需依靠演示實(shí)驗(yàn)加以引導(dǎo)。思維活動(dòng)是有序的，教師要按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的程序，為學(xué)生架設(shè)思維的階梯，以誘導(dǎo)學(xué)生思維由淺入深，循序漸進(jìn)。例如，托里拆利實(shí)驗(yàn)是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，為什么管內(nèi)水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)等于大氣的壓強(qiáng)？為什么管內(nèi)要用水銀來做實(shí)驗(yàn)？這些問題的提出極易讓學(xué)生茫然。針對(duì)這種現(xiàn)象，教師在教學(xué)中可以設(shè)計(jì)以下演示程序：1.先演示覆杯實(shí)驗(yàn)建立大氣壓強(qiáng)的概念；2.將裝滿水的杯子和托住水的紙片倒立在水槽中，然后抽出紙片，杯中水仍不下落，說明這時(shí)杯中的水仍受大氣壓托住，而大氣壓作用在水面上；3.再換一根一米長的玻璃管灌滿水，用手堵住管口倒立在水槽中，發(fā)現(xiàn)管中水柱仍不下落，說明大氣壓托起了這一米高的水柱。這時(shí)，教師可以告訴學(xué)生，大氣壓強(qiáng)能托起十米多高的水柱，所以用水柱的高度來測(cè)量大氣壓強(qiáng)很不方便。接著再引導(dǎo)學(xué)生從影響液體壓強(qiáng)大小的因素來考慮，學(xué)生恍然大悟：要用這根一米長的玻璃管來測(cè)大氣壓，應(yīng)換成密度最大的液體——水銀來做實(shí)驗(yàn)。通過架設(shè)合適的思維階梯，學(xué)生就能拾階而上，順利到達(dá)預(yù)定目標(biāo)。

三、比較演示，教會(huì)學(xué)生思維的方法

俗話說：“授人以魚不如授人以漁?！敝挥凶寣W(xué)生真正掌握了科學(xué)的思維方法，教師啟發(fā)思維才不是一句空話。一般而言，基本的思維方法有比較、分類、類比、分析、綜合、判斷、推理等，其中比較方法是物理教學(xué)中最重要、最基本的思維方法，尤其對(duì)一些有關(guān)或類同的現(xiàn)象和規(guī)律用演示實(shí)驗(yàn)排列出來進(jìn)行辨析，能夠更直觀地發(fā)現(xiàn)其中的區(qū)別和聯(lián)系，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。常用的比較形式有兩種。一是同中求異。例如，用一只注射器能吊起約一千克重的砝碼，兩只鉛圓柱體搓壓在一起，也能吊起約一千克重的砝碼，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相同但本質(zhì)不同：一個(gè)是大氣壓的作用，一個(gè)是分子引力作用。二是異中求同。例如，在易拉罐中注入少量水，然后用酒精燈加熱至沸騰，迅速用膠布將開口封死并浸入冷水槽中，可聽見一聲巨響，同時(shí)罐被壓扁。這個(gè)實(shí)驗(yàn)與利用冷水能使燒瓶中的熱水沸騰實(shí)驗(yàn)相比較，兩實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不同但本質(zhì)相同：都是使容器內(nèi)水蒸氣迅速遇冷凝結(jié)，導(dǎo)致氣壓減小。

四、深化演示，幫助學(xué)生克服思維障礙

仔細(xì)分析學(xué)生的理解情況就會(huì)發(fā)現(xiàn)，演示實(shí)驗(yàn)經(jīng)常受多種顯性和隱性因素影響，而隱性因素有時(shí)起決定作用，學(xué)生往往只看到表面現(xiàn)象未抓住問題實(shí)質(zhì)，從而產(chǎn)生一些思維障礙。因此，教師需要針對(duì)學(xué)生所遇到的困難、所產(chǎn)生的疑問在原來演示的基礎(chǔ)上再深化一步，化隱為顯，突出實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)因素。例如，用冷凝法演示水的低壓沸騰時(shí)，不少學(xué)生只看見水再次沸騰這個(gè)表面現(xiàn)象，并沒有真正理解再沸騰是由于瓶內(nèi)氣壓降低所致。對(duì)此，教師可以把原試驗(yàn)分兩步進(jìn)行：第一步，在橡皮塞上插上一個(gè)尖嘴噴管，在噴管另一端接上橡皮管，等燒瓶內(nèi)的水沸騰后，將橡皮塞緊緊插入燒瓶中同時(shí)移去酒精燈，等水停止沸騰后再用夾子將橡皮管夾緊，將燒瓶倒置在鐵架臺(tái)上，在燒瓶下方放置盛水的容器（可在水中滴入幾滴紅墨水），用冷水澆燒瓶底可看到水再沸騰；第二步，把橡皮管末端放入盛水的容器中打開夾子，就可看見一股紅色噴泉在燒瓶中產(chǎn)生，這說明瓶內(nèi)氣壓已小于外界大氣壓。這樣的深化演示，能夠幫助學(xué)生克服思維障礙，使學(xué)生對(duì)低壓沸騰深信不疑。

五、變式演示，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)

培養(yǎng)良好的思維品質(zhì)是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生思維能力的主要途徑，也是發(fā)展學(xué)生智能的突破口。因此，在演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要有針對(duì)性地運(yùn)用變式，使學(xué)生思維的廣闊性、深刻性、獨(dú)創(chuàng)性、批判性、靈活性等品質(zhì)得以培養(yǎng)。例如，演示托里拆利實(shí)驗(yàn)后可繼續(xù)演示：將托里拆利管傾斜觀察水銀柱的高度、長度如何變化；換用粗管來演示，結(jié)果又將如何？通過這些實(shí)驗(yàn)的演示就會(huì)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到托里拆利實(shí)驗(yàn)所表現(xiàn)的大氣壓的數(shù)值僅取決于管中水銀柱的高度差這一本質(zhì)特征，引導(dǎo)學(xué)生全面地看問題，認(rèn)清事物本質(zhì)，培養(yǎng)思維的廣闊性。

總之，演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是給學(xué)生提供生動(dòng)鮮明的物理情景，更重要的是通過實(shí)驗(yàn)啟發(fā)學(xué)生思維，培養(yǎng)思維能力。作為物理教師，要在教學(xué)中給學(xué)生一片廣闊的天地，讓他們的思維能力在課堂學(xué)習(xí)中得到充分的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[責(zé)任編輯 馮紅偉]