物理演示實驗的改進與創(chuàng)新

馬合

物理是一門理論與實際緊密結合的學科，因而，演示實驗作為理論與實際之間的橋梁不可或缺。

時代在發(fā)展，學生的思維方式在不斷變化，科技不斷創(chuàng)新，大數(shù)據(jù)、人工智能、云時代向我們走來，大量新生科技產(chǎn)物為生活添加了閃亮的色彩。即使在這樣一個科技急速發(fā)展的環(huán)境下，仍然有很多學校的物理（當然也包括化學、生物學科）實驗教學，疲于應對中高考，淡化甚至取消演示實驗教學，平時課堂教學無實驗，老師憑著一支粉筆，一塊黑板（當然包括白板等多媒體），一本書，一張口，翻來覆去講實驗，學生聽實驗、背實驗、憑空想實驗。這樣或許能提高學生的應試成績，但卻抑制了學生思維、動手能力，也無法滿足學生的好奇心、想象力、發(fā)現(xiàn)欲。

所以，我們不僅要讓演示實驗回歸教學，還要針對學生思維盲點和痛點，找準學生學習需求，并結合日益進步的科技，對實驗進行改進與創(chuàng)新。

一、結合學生學習需求，培養(yǎng)物理思維能力

培養(yǎng)學生的物理思維方式，讓學生用物理思維對教材和生活中的物理現(xiàn)象進行思考，對學生更好地理解物理學科理論、提升學習能力、改善實際操作能力都有著重要的積極作用。

在物理思維中，思維抽象能力、觀察生活中的物理現(xiàn)象進行思考的能力以及將所學知識融會貫通應用于實際的能力是非常重要的部分，現(xiàn)以以下幾個部分為例，分享我對演示實驗進行改進和創(chuàng)新的經(jīng)驗。

（一）針對學生思維抽象能力培養(yǎng)的改進與創(chuàng)新

對于初中生來說，由于他們的思維抽象能力有限，有很多看不見摸不著的物理理論在第一次接觸時無從下手，也很難準確地理解。然而，很多傳統(tǒng)的演示實驗在設計時沒有考慮到這一點，忽略了許多重要的細節(jié)，使教學效果大打折扣。

比如，在做大氣壓演示實驗時，傳統(tǒng)的“杯覆水”演示實驗是這樣做的：

找一個干凈的玻璃杯，在玻璃杯里倒?jié)M水，用一張硬紙板覆蓋在倒?jié)M水的杯口，用一只手壓實杯口，將玻璃杯翻轉(zhuǎn)，杯口朝下，杯底朝上，然后將壓住杯口的手拿開，在大氣壓的作用下，水不會下流，而是會穩(wěn)穩(wěn)地停留在杯子里。

但是在實際演示的過程中，我卻發(fā)現(xiàn)很多學生都會產(chǎn)生一個思維的盲點：怎么證明水停留在杯子里是因為大氣壓的作用，而不是紙粘在杯口上封住了水呢？為此，我對實驗進行了如下改進：

找一個塑料杯，在杯子底部扎一個小孔，演示時，先用食指將杯底的小孔堵住，這時演示效果和傳統(tǒng)實驗相同，水不會流下來，但是將手指松開后，杯中的水隨著硬紙板一起掉下來，這就證明了水不是因為紙板粘在杯口才不會流下來，而是大氣壓在起作用。

再如，學習浮力的產(chǎn)生原因時，教材沒有設置演示實驗，所以，學生不能很好地體會到水對物體向上的壓力差，由于慣性思維所致，學生對于向上的壓力差苦思冥想也不能理解。為此，我設計了一個實驗：

找一個空礦泉水瓶，把瓶底剪掉，這樣瓶底就變成了一個大開口。把大開口朝上，瓶蓋擰掉，把乒乓球扔進瓶里，從大開口緩緩倒入水，由于瓶口的直徑小于乒乓球的直徑，水從乒乓球和瓶口的縫隙中流掉，瓶里剩余的水對乒乓球只有向下的壓力，乒乓球無法上浮;把瓶蓋擰上，水不會再流失，乒乓球下方的水越來越多，水對乒乓球有了向上的壓力，這時候乒乓球就浮起來了。

在這個演示實驗進行的過程中，學生通過對乒乓球逐漸上浮過程的觀察，對水向上的壓力有了直觀的認識和理解，抽象出壓力差的概念，對浮力產(chǎn)生的原因有了深刻的認識。

（二）針對學生觀察思考能力培養(yǎng)的改進與創(chuàng)新

原本生活中處處有物理。但很多傳統(tǒng)演示實驗的過程和器材都只存在于實驗室里，學生在真正的生活中實際碰到實驗情況的概率很小，這就給學生造成了演示實驗的內(nèi)容和對應的原理遠離生活的感覺，無形中產(chǎn)生了距離感。如果能用生活中的例子，就地取材給學生進行演示，讓學生體會到物理就在身邊，培養(yǎng)學生仔細留心觀察生活中物理現(xiàn)象的習慣，并針對這一現(xiàn)象進行思考，這對提高他們的觀察思考能力及興趣有重要的意義。

比如說，學習滑動摩擦力時，為了探究滑動摩擦力的方向，我就地取材，用黑板擦給大家進行了一個演示實驗：

找一小塊黑板，將黑板放平，為了增強演示實驗效果，找一塊帶有毛刷的黑板擦，讓學生推著毛刷板擦沿著黑板的一個方向向前擦，在這個過程中，毛刷產(chǎn)生了明顯的傾斜，學生通過觀察毛刷傾斜的方向，對滑動摩擦力的方向這個思維痛點也有了清晰的理解。

這個實驗雖然很簡單，但取材于學生擦黑板的生活經(jīng)歷，也就很容易理解。同時也讓學生明白，物理是貼近生活的，在這個過程中學生有一種恍然大悟的感覺：原來簡單的擦黑板中也蘊含著深刻的物理原理?。?/p>

（三）針對學生實踐能力培養(yǎng)的改進和創(chuàng)新

理論的學習最終目的是服務于實踐，而實踐也是對理論進行應用和再理解的過程。物理也是如此。讓學生參與到演示實驗的過程中來，提升學生的實踐能力，又能讓學生對學習到的物理理論融會貫通，與實際應用結合起來。另外，在這個過程中，學生根據(jù)實踐再一次對物理理論進行深入的思考和體會，起到了輔助學生復習鞏固的作用。

基于這一思路，在進行演示實驗時，我不拘泥于實驗形式，而是讓學生占據(jù)主動權，讓他們從觀察者轉(zhuǎn)變?yōu)閰⑴c者，每個人都參與到實驗過程和思考過程中來。比如，可以對實驗做微小的改動，讓學生查找實驗中的錯誤，思考并分析錯誤產(chǎn)生的原因，尋找改正的方法;或者引導學生基于一個實驗進行發(fā)散思考，討論這個實驗還能得到什么樣的結果，等等。

例如，在學習完測量小燈泡的電功率之后，我設計了一個演示實驗，在實驗中故意設置了一個小機關：在原本正確的連接基礎上，我在不告知學生的情況下，故意將電壓表的正負接線柱接反。接好后，在斷開開關的情況下，讓學生觀察電路連接查找錯誤，并親自動手改正。在改正錯誤后，指導學生閉合開關，這時電壓表和電流表有示數(shù)，但是小燈泡不亮，當時學生就蒙了，因為這個實驗思維盲點出現(xiàn)得好，好在不是按著正常套路出的，正常套路是電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，小燈泡不亮。所以，再引導學生去思考燈泡不亮的原因，并親自動手調(diào)整滑動變阻器的阻值，在電壓表和電流表允許的量程范圍內(nèi)，將小燈泡調(diào)亮，通過實驗記錄和數(shù)據(jù)計算思考小燈泡變亮過程中電功率的變化。這樣既加深鞏固了測量小燈泡的電功率的知識點，又間接考查了電壓表的使用，同時引導學生參與到演示實驗的過程中，提升了學生的實踐動手能力。

二、結合當今科技成果進行改進和創(chuàng)新

當代許多重大的科技進步都是基于物理領域的重大進步，例如，萬有引力定律推動了衛(wèi)星的發(fā)展，電磁感應定律的發(fā)現(xiàn)推動了電磁波的發(fā)展，無線電通訊走進了我們的生活，能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)推動了熱機發(fā)展，小汽車等交通工具進入千家萬戶，為人們的出行帶來了極大的便利。

在進行物理教學時，也應與日益進步的科技相結合，讓學生明白簡單的物理知識是推動科技進步的最大動力，因此，在進行演示實驗時，我在實驗器材和實驗形式上都和科技進步結合，并進行了相應的改進和創(chuàng)新，取得了良好的教學效果。

（一）實驗器材與科技進步的結合

如今我們身邊有很多高科技產(chǎn)品，例如：智能手機、藍牙音箱等等。將這些既充滿科技感又常見的產(chǎn)品稍加運用，就可以成為演示實驗的完美器材。

例如，小小的智能手機，就可以做很多演示實驗，現(xiàn)從我做過的眾多演示實驗中講兩個簡單的小例子。

例如，學習《電磁波的海洋》時，我為了幫助學生理解電磁波的存在，找了兩部手機和一個可以完全封閉的鐵盒子，將其中一部手機交給學生，另一部放在講桌上，讓學生用手中的手機撥打另一部手機的號碼，另一部手機響起了鈴聲。然后，將講桌上的手機裝入鐵盒子封閉起來，再讓學生重新?lián)艽蜻@部手機，在鐵盒子電磁屏蔽作用下，提示無法接通。這一有趣的現(xiàn)象成功引起了學生的興趣和討論的熱情，這時教師加以引導和講解，讓學生明白了手機是在電磁波的作用下傳遞信息的，同時演示了電磁波的存在性。

又如，在演示聲音的傳播時，可以用手機替代鬧鐘，課堂上也取得了良好的效果。

再比如，最近發(fā)展起來的藍牙音箱，也可以成為重要的演示實驗器材。在學習聲音的產(chǎn)生時，我利用藍牙音箱設計了一個演示實驗。找一個小藍牙音箱，與網(wǎng)絡連接，在音箱上放一個薄薄的紙板，紙板上放一些泡沫顆粒，用音箱播放節(jié)奏感較強的動感音樂時，泡沫顆粒隨即隨著音樂跳動起來，“翩翩起舞”，學生紛紛驚呼神奇。在這一過程中，學生對聲音的產(chǎn)生有了形象的理解。

（二）實驗形式與科技進步的結合

得益于科技的發(fā)展，演示實驗也可以不拘泥于傳統(tǒng)的實驗形式，而采用多媒體輔助。利用多媒體演示實驗打破了演示實驗在時間、空間、器材、操作上的多方面限制，能夠取得較好的教學效果。

例如，在講解“物體間力的作用是相互的”這一知識點時，首先讓學生拍打桌子感受在拍桌子時手上輕微的疼痛感，然后我為他們播放了火箭升空的視頻，并講解了火箭升空過程中火箭噴出燃氣、燃氣推動火箭的相互過程。在這一過程中，學生既了解到了火箭升空的基本原理，又從中體會到了力的作用是相互的。在實際教學時，通過學習，有的學生提出了很好的想法，認為可以發(fā)明一輛像火箭一樣，用噴氣助推的“火箭式”自行車，這培養(yǎng)了學生的思維創(chuàng)新能力。

除此之外，很多演示實驗如復雜電路的搭建、固體間分子的擴散等等，也可以用多媒體模擬演示實驗進行教學。

總之，演示實驗的改進與創(chuàng)新既要和學生的物理思維培養(yǎng)相結合，深入研究學生的學習需求，培養(yǎng)學生的觀察思考和實踐應用能力;又要與當代科技進步相結合，改進實驗器材和實驗形式，打破傳統(tǒng)演示實驗的限制，為物理教學打開一片新天地。