優(yōu)化演示實驗呈現(xiàn)方式的實踐與思考

張煒

摘 要：演示實驗，既可以創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學生學習的好奇心，可以通過實驗及其現(xiàn)象的分析、歸納形成概念，可以通過演示實驗突破教學的重難點，更普遍用于探究過程對作出的假設(shè)進行相關(guān)證據(jù)的收集，其重要性不言而喻。但無論教材中或是增加的演示實驗，很大程度上由于教師在設(shè)計、操作過程中呈現(xiàn)方式上的不到位，導致演示實驗并未取得應(yīng)有的教學效果。本文圍繞演示實驗的呈現(xiàn)方式，從樂見、眼見、易見三個方面來優(yōu)化演示實驗的呈現(xiàn)方式，從而提升演示實驗的教學效果。

關(guān)鍵詞：初中科學；演示實驗；呈現(xiàn)方式；優(yōu)化

中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2017）05-011-03

科學是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科。實驗既是科學探究最為重要的環(huán)節(jié)之一，也是學習科學的重要方法。通過實驗不僅可以幫助學生正確認識事物和概念的形成過程，同時，通過實驗可以培養(yǎng)學生觀察能力、分析和解決實際問題的能力，又能提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力?？梢哉f，科學實驗是科學教學最為本質(zhì)的特征，在教學中有難以替代的功能。

一、問題的提出

演示實驗作為科學實驗的重要組成部分，同樣既是初中科學課堂教學的重要教學方法，也是課堂教學的重要內(nèi)容。好的演示實驗可以創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學生學習的好奇心和求知欲；可以通過對實驗過程及其現(xiàn)象的觀察、分析，歸納形成科學概念、原理、規(guī)律；可以通過演示實驗形象、直觀的實驗過程，來突破教學的重難點；更可以通過演示實驗獲取的實驗數(shù)據(jù)，檢驗探究過程作出的假設(shè)，其重要性不言而喻。浙教版的《科學》教材設(shè)置了大量課堂演示實驗，意義也正在于此。

但演示實驗不同于學生實驗，除了要吸引學生外，由于觀察者所處的距離和視角不一樣，對演示實驗呈現(xiàn)的過程和現(xiàn)象提出了更高的要求。因此，在教學中會發(fā)現(xiàn)，教材很多演示實驗看起來都很不錯，但操作中呈現(xiàn)的實驗過程和現(xiàn)象相對于整個班級的學生來說并不明顯，制約觀察效果。不僅沒有發(fā)揮演示實驗應(yīng)有的作用，反而會制約課堂教學的流暢性和清晰度。分析其原因有很多，總結(jié)起來從結(jié)果上看，演示實驗的呈現(xiàn)方式是最為重要的原因之一。因此，作為一名科學教師應(yīng)盡一切可能來優(yōu)化演示實驗的呈現(xiàn)方式，為學生展現(xiàn)出豐富多彩的科學現(xiàn)象和情景，幫助學生直觀、有趣、形象地學習科學，從而切實提升演示實驗的教學效果。

二、演示實驗呈現(xiàn)方式的優(yōu)化和實施

演示實驗效果不好，要么呈現(xiàn)的方式過于呆板，不符合學生的心理特征；要么是實驗現(xiàn)象、過程不明顯，呈現(xiàn)的演示實驗不利于學生的直接觀察。歸結(jié)起來看，要提高演示實驗的教學效果，優(yōu)化演示實驗的呈現(xiàn)方式是很重要的一環(huán)。本文圍繞演示實驗呈現(xiàn)方式，以樂見、眼見、易見三個方面為標準，來優(yōu)化演示實驗的呈現(xiàn)方式，使得演示實驗的現(xiàn)象和過程更切合學生的觀察，以及學生的心理特征需求。

1、樂見，呈現(xiàn)的現(xiàn)象要盡可能的驚奇

實驗教學既符合科學學科的特征，又符合初中生的認知特點，同時也要符合初中生好奇、好問的心理特征。好的演示實驗首先應(yīng)具備激發(fā)學生學習好奇性和求知欲的功能，應(yīng)是培養(yǎng)學生學習興趣、引人入勝的重要手段，特別是為課題引入而創(chuàng)設(shè)的情境性實驗。因此，在設(shè)計、操作演示實驗時，首先呈現(xiàn)的過程要注意順序和設(shè)置懸念，要保持足夠的吸引力，不能平鋪直敘。就好像一個好故事一樣，不同的講述方法呈現(xiàn)的效果是完全不一樣的。另一方面要使實驗呈現(xiàn)的現(xiàn)象盡可能的驚奇，給學生形成強烈的視覺沖擊，充分引起學生的注意和興趣。

例1（設(shè)置懸念）：機械能轉(zhuǎn)化

學習機械能轉(zhuǎn)化的教學中，先出示圖1蓋好蓋子的金屬圓盒，提問學生能不能不用外力的情況下，如何實現(xiàn)重物爬坡。在學生疑惑中教師演示圓盒爬坡實驗，學生會在驚奇于實驗現(xiàn)象的過程中引發(fā)思考和猜測。待時機成熟時，教師接著用圖2透明裝置演示一邊，以支持學生猜想鐵盒中機關(guān)的可能性，再揭秘演示，引出課題進行學習。若先直接呈現(xiàn)圖2實驗就沒這個效果。

例2（現(xiàn)象驚奇）：帕斯卡桶裂

在學習影響液體壓強的影響因素教學中，為了引出影響液體壓強的影響因素，演示帕斯卡桶裂實驗中，用細針在礦泉水瓶子的側(cè)壁中上部戳上許多細孔，開始讓漏斗水平轉(zhuǎn)動時，無水流出。當學生不以為然時，突然將漏斗舉高到一定高度時，只見水流從細孔中噴射而出，并且持續(xù)時間長，十分美麗（如圖3）。在學生前后比較的一片驚呼聲中，再重復(fù)實驗，引導學生觀察變量，這樣學生有了充分的觀察動機，在認真觀察的同時，引發(fā)學生的好奇心和進一步的思考。

演示實驗的呈現(xiàn)如果能增加神秘感和現(xiàn)象的感官刺激程度，產(chǎn)生驚奇的實驗效果對于活躍課堂氣氛，激發(fā)學生的學習積極性是有很大作用的。教師可以通過聲、光、電等一些手段來放大演示實驗的現(xiàn)象，以加強演示實驗的感官刺激，突出演示實驗的驚。可以結(jié)合一些小魔術(shù)、一些學生錯誤的前概念（認知沖突），來設(shè)計演示實驗以增強演示實驗的奇。要善于鋪設(shè)和設(shè)置懸念，把握好實驗呈現(xiàn)的節(jié)奏，創(chuàng)設(shè)驚奇的學習氛圍，使學生樂見。另外，學生興趣的最高境界應(yīng)該是思維的樂趣，因此在驚奇的實驗現(xiàn)象下，還需設(shè)置相關(guān)的引導性問題，引發(fā)思考。

2、眼見，呈現(xiàn)的現(xiàn)象要盡可能的可視

從圖4所示的人體感官對信息的捕獲率來看，眼睛是人類最重要的感覺器官，人們從外界接收的各種信息中80%以上是通過視覺獲得的。對于演示實驗過程和現(xiàn)象來說，基于課堂演示實驗的客觀條件，學生更是依賴視覺來獲取信息的。因此，在演示實驗的操作過程中要盡量把通過其他感覺器官捕獲的實驗現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為視覺，要把看不見的實驗現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為看得見的實驗現(xiàn)象，要把不明顯的實驗現(xiàn)象放大，要把定性觀察轉(zhuǎn)化為定量觀察，總之實驗過程和實驗現(xiàn)象要盡可能有利于學生用視覺進行直接觀察。

例3（觸覺轉(zhuǎn)化為視覺）：氫氧化鈉溶解放熱

雖然氫氧化鈉溶于水會放出大量的熱，用手觸摸試管外壁感受溫度明顯升高，但是作為一個課堂演示實驗，通過觸覺來感受現(xiàn)象不方便、不明顯，不可視。即使有一兩個同學感受到了，但大部分同學還是沒有直接的感覺和體驗。可將實驗中的冷水更換為剛煮沸的熱水，用試管取3毫升水加熱至沸騰，停止加熱，再將少量氫氧化鈉放入盛有熱水的試管里，學生可以觀察到水又重新沸（如圖5）。當然也可以通過放熱改變氣壓，觀察紅墨水的移動來推導放熱。原理是一樣的，把觸覺轉(zhuǎn)化為視覺，便于全體學生觀察。endprint

例4（定性轉(zhuǎn)化為定量）：滑輪組

在《滑輪組》的教學中，拉力和重物之間的大小關(guān)系是可以通過彈簧秤的測量進行比較，實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)利于得出拉力與重力之間的關(guān)系。但由于繩子自由端拉過的距離和重物上升的高度之間沒有進行定量的測量，只是進行了定性觀察。學生雖然初步可以認識到兩者之間的區(qū)別聯(lián)系，作出相關(guān)猜想。但不能利用有效測定兩者的定量關(guān)系。因此，在教材實驗的基礎(chǔ)上，用圖6所示的方法對繩子自由端移動的距離和重物上升的高度進行簡單的比例測量，把定性觀察轉(zhuǎn)化為定量觀察，提升視覺的指向性，有利于通過實驗得出相關(guān)規(guī)律。

無論是其它感覺轉(zhuǎn)化為視覺，或是轉(zhuǎn)化實驗現(xiàn)象，或是放大實驗現(xiàn)象，或是定性轉(zhuǎn)化為定量，其核心就是針對課堂演示實驗的條件和目標，呈現(xiàn)實驗過程和現(xiàn)象的方式要盡可能的有利于學生的視覺觀察，眼見為實。

3、易見，呈現(xiàn)的現(xiàn)象要盡可能的清晰

在樂見和可見的基礎(chǔ)上，總還是有些演示實驗的現(xiàn)象不便于學生觀察。有些是由于重力的原因只能在水平方向操作，而不能在豎直方向操作；有的實驗因為實驗周期太長，不能在短暫的課堂內(nèi)完成；有的由于觀察的視角不一樣，觀察的結(jié)果不一樣；有的實驗因為實驗現(xiàn)象呈現(xiàn)過快或者過慢等原因，不利于學生的觀察?？偨Y(jié)起來說，就是呈現(xiàn)的實驗現(xiàn)象在學生的觀察范圍之外。面對這樣的情況，應(yīng)該借助于實物投影儀、攝像頭、數(shù)碼相機、手機、同屏軟件等工具，擴大學生的觀察范圍，使得實驗現(xiàn)象清晰可見。

例5（觀察的角度）：觀察杯中的硬幣

在光的折射現(xiàn)象中，在做觀察杯中的硬幣演示實驗時，只有眼睛在折射光線上的學生才能看到相關(guān)實驗現(xiàn)象，教師只能讓某幾個學生進行嘗試，很難讓全班同學同時看到相關(guān)現(xiàn)象。作為一個課堂演示實驗，又不能挨個讓學生觀察一遍，實驗效果并不理想。這類實驗就需要借助工具進行觀察（如圖7）：在實驗中用攝像頭替代觀察者的眼睛，將攝像頭撲捉的現(xiàn)象通過大屏幕的方式進行呈現(xiàn)，這樣就避免了觀察角度帶來的問題，能讓全班同學身臨其境的同時觀察到實驗現(xiàn)象。

例6（過程太快）：壓縮做功

在浙教版科學教材九年級上冊第三章的“壓縮做功演示實驗”，由于在實驗的實際演示操作過程中，下壓動作迅速，實驗現(xiàn)象瞬間即逝，學生不便于觀察、可見度低，效果差?？梢允孪葘⒃搶嶒炦^程全程錄像，當課堂演示實驗結(jié)束后，通過錄像的慢放，甚至是反復(fù)慢回放，將實驗現(xiàn)象清晰的展現(xiàn)給學生（如圖8）。在一些演示實驗中，又如自由落體等實驗現(xiàn)象往往瞬間產(chǎn)生，一閃而逝，不便觀察，實驗效果差。如果教師采用正常的拍攝速度，然后再通過錄像慢回放，將實驗中的瞬間現(xiàn)象慢慢呈現(xiàn)，使學生觀察到完整清晰的實驗現(xiàn)象，達到其他手段達不到的效果。

將演示實驗和現(xiàn)代技術(shù)有效結(jié)合，既能把微小的實驗現(xiàn)象放大，清晰直觀呈現(xiàn)給學生；能把快的變慢，慢的變快；能讓學生觀察到常規(guī)手段看不到的一些實驗操作過程中的動態(tài)變化；也能統(tǒng)一全班學生的視角，避免觀察角度的干擾……?？傊浞只钣脭?shù)碼技術(shù)等現(xiàn)代科技手段，借助工具擴大學生的觀察范圍，盡量讓呈現(xiàn)的實驗過程和現(xiàn)象清晰可見，不僅樂見、可見也易見。

三、思考

斯賓塞曾說，“不要給孩子鬼一般難捉摸的東西”，演示實驗本義就是通過形象、直觀的實驗讓抽象的科學教學更形象。但如果演示實驗呈現(xiàn)的方式不恰當，用一個乏味、不可見、又不清晰的實驗去解釋或揭示一個更抽象的科學概念或原理，效果可能會適得其反。因此，如何提升演示實驗的呈現(xiàn)方式，讓演示實驗有助于教學，而不是成為教學的又一個難點，是一個永恒需要解決的問題。除了上文所提的三點以外，在教學實踐中還需要注意以下幾點。

1、突出示范

演示實驗主要是教師做給學生看的，演示過程有強烈的示范效應(yīng)。因此，首先每一個演示實驗都需要教師認真研究和準備，盡量提高演示實驗的可視性、成功率，突出可信度；其次，教師在使用儀器、量取藥品及演示操作時，實驗操作要規(guī)范，過程要科學，在潛移默化中使學生養(yǎng)成良好實驗習慣；另外，在實驗過程中，教師在介紹實驗儀器、闡述實驗過程和總結(jié)實驗結(jié)論時，實驗用語要準確、科學，以利于規(guī)范名稱，科學表述。簡而言之，作為一名科學教師要不斷提升自身的實驗技能，以起到良好的示范效果。

2、明確目的

現(xiàn)象的清晰易見這是一個基礎(chǔ)，是一個外在要求。而學生思路的清晰，才是本質(zhì)要求。學生在觀察演示實驗時，經(jīng)常會因為一些驚奇有趣的實驗現(xiàn)象，而忽略了現(xiàn)象背后隱藏的原理和本質(zhì)。因此，教師在思考呈現(xiàn)方式的同時，也不能忽視實驗教學的目的性。要達到什么目的，起到什么作用，解決什么問題等，這些是教師首先要明確。演示中不僅要指導學生觀察，更重要的是要通過呈現(xiàn)的方式和啟發(fā)性、指向性的問題去引導學生的思考。在學生觀察實驗現(xiàn)象發(fā)生和變化的基礎(chǔ)上，去分析現(xiàn)象產(chǎn)生及變化的原因，這樣才能有效的達到演示實驗的教學目的。

3、引導參與

雖說是演示實驗，但并不意味演示實驗就是教師的獨角戲。恰恰相反，正因為演示實驗過程中，學生容易處于被動地位，更需要通過教師的設(shè)計，來引導學生的積極參與，激發(fā)學習的主動性。行動上，可以通過邀請學生和教師共同完成實驗，或在教師指導下學生代表完成一些簡單的實驗來引導學生積極參與；語言上，可以引導學生通過對實驗儀器的介紹，實驗現(xiàn)象的描述來引導學生積極參與；思維上，可以通過圍繞原理、器材、藥品、現(xiàn)象、成因等設(shè)計問題，特別是通過引導學生對實驗的評價來引導學生積極參與。通過行動、語言、思維強化演示實驗的互動性，激發(fā)學習的主動性。

總之，在還不能把每個演示實驗都轉(zhuǎn)化為學生實驗時，教師要充分考慮演示實驗的呈現(xiàn)方式，要盡量打破演示實驗和學生實驗的界限，設(shè)法讓演示實驗盡可能的有利于學生的觀察，啟發(fā)學生的思維。讓學生在動手動腦中學習科學，培養(yǎng)興趣，發(fā)展能力。

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