優(yōu)化細節(jié)設(shè)計 提升實驗效果
——以氣體壓強的教學為例

江蘇省啟東市東南中學(226200) 高春花

演示實驗是物理教師在教學中攻堅克難的法寶，細節(jié)決定成敗，只有教師注重演示實驗的細節(jié)設(shè)計，才能將實驗教學效果發(fā)揮到最佳，才能最大化體現(xiàn)演示實驗的教學價值。新課程以實驗探究為載體，培養(yǎng)學生的思維能力、實踐操作能力和合作交流能力。然而，教材提供的探究實驗僅僅是師生開展科學探究的素材，在探究教學中，教師應(yīng)該關(guān)注實驗細節(jié)。注重實驗細節(jié)的設(shè)計，可以提升實驗的可視性，讓更多學生可以更清楚觀察實驗。利用學生熟悉的物品來演示實驗，讓學生覺得親切而更愿意學習。從細節(jié)入手，做到首尾呼應(yīng)，讓教學內(nèi)容完整順暢。在實驗中的關(guān)鍵之處精確設(shè)問，可以更好引導(dǎo)學生理性思考，升華演示實驗的教學效果。本文以“大氣壓強”的部分實驗為例，結(jié)合自己對演示實驗的思考闡述如何優(yōu)化細節(jié)提升演示實驗的效果。

1 從細節(jié)之處入手增強演示實驗的可視性

演示實驗學生需要觀察實驗過程、實驗現(xiàn)象和產(chǎn)物狀態(tài)等，然后積累感性經(jīng)驗為后面分析得出概念、規(guī)律等奠定基礎(chǔ)。觀察的結(jié)果對學生后續(xù)理性分析非常重要，這就要求演示實驗要盡量提升可視性，讓盡可能多的學生能夠清晰看清楚實驗的過程。教師在設(shè)計實驗教學時，需要考慮到全體學生觀察的視角，尤其是要照顧哪些座位距離講臺比較遠的學生的視覺感受。具體而言可以從如下三個方面優(yōu)化演示實驗，以提升實驗的可視性。

1.1 用更大的實驗器材

在大班教學中，學生人數(shù)較多，分布范圍較廣，采用更大的實驗器材進行演示，可以讓更多的學生觀察得更清楚。在課堂上模擬馬德堡半球?qū)嶒灒@對激發(fā)課堂活力，增強學生學習興趣，解決學生學習疑難起到重要作用。實驗器材選用鋼盆和鋼化玻璃，體積更大更容易觀察清楚，實驗過程會對學生造成強烈的視覺沖擊，且要拉開鋼盆和玻璃需要更多學生參與(教學中6個男生也沒有拉開)。更多學生直接參與到實驗中獲得直接體驗，會取得更好的教學效果。

1.2 用更有對比度的器材

實驗中為了讓學生有更好的視覺體驗，能夠更輕松觀察實驗，可以在設(shè)計實驗的時候，采用更有對比度的實驗材料，例如給實驗器材做標記，將透明的液體染色等。在本節(jié)課教學中做了覆杯實驗，以此來證明大氣壓的存在，以及大氣壓強朝各個方向都存在。

在做實驗時，將透明的水染成紅色，這樣學生更容易觀察清楚實驗的過程，尤其是實驗的細節(jié)，比如瓶中的水要裝滿。這不僅可以讓學生更清楚實驗的過程，更能夠讓學生掌握實驗的要領(lǐng)，獲得實驗技能，為后續(xù)進行學生實驗奠定基礎(chǔ)。

1.3 演示實驗的位置

同樣的器材、同樣的實驗過程，在不同的位置進行實驗，會取得不一樣的教學效果。為了讓更多學生看得更清楚，教師應(yīng)該盡量在教室中更高、更中間的位置進行實驗，這樣可以照顧到更多的學生。尤其要避免在講臺附近進行實驗時部分學生的身體遮擋了實驗器材，而導(dǎo)致靠后的學生看不到完整的實驗。

2 設(shè)計學生覺得意外的實驗吸引學生注意

初中學生對新奇的事物有很強的好奇心。滿足了學生的好奇心，學生將更有求知欲，學習動力被激發(fā)，會更加主動投入到學習中，思考也會更深入。在教學中設(shè)計實驗探究方案時，應(yīng)當讓學生覺得新奇、覺得意外、感到驚訝，從而激發(fā)學生的求知欲，打造出思維活躍、氣氛熱烈的優(yōu)質(zhì)課堂。

為證明大氣壓的存在，筆者設(shè)計了一個讓礦泉水瓶“變身”的有趣實驗。首先，將礦泉水瓶裝滿熱水，再將水倒出，擰緊瓶蓋，過一會兒礦泉水瓶變癟了。然后，將變癟的礦泉水瓶放進玻璃罩，并抽掉其中的空氣，礦泉水瓶又變飽滿。最后，給玻璃罩通氣，礦泉水瓶又再次變癟。通過礦泉水瓶的不斷“變身”，可以讓學生充分感受到大氣壓的存在，也可以感受到大氣壓的“威力”。從而引起學生的注意，更加聚焦實驗過程。

3 用學生熟悉的器材設(shè)計實驗增強體驗

在設(shè)計實驗時，利用學生日常生活中比較常見的一些物品來演示物理現(xiàn)象、物理過程，學生會有濃厚的學習興趣，學生的學習體驗得到增強，因而會收到較好的學習效果。在大氣壓強的教學中，利用鋼盆、玻璃、塑料吸盤、吸管、針筒、塑料瓶、洗手液泵頭等學生常見的器材，設(shè)計實驗來展示大氣壓強的存在及大氣壓強的威力、大氣壓強的測量等，學生學習興趣濃厚，學習體驗得到強化，教學效果明顯。

4 演示實驗要首尾呼應(yīng)

凡事都講究有始有終，正如寫作文忌虎頭蛇尾，而應(yīng)首尾呼應(yīng)。實驗要取得好的教學效果也應(yīng)首尾呼應(yīng)，尤其是用來導(dǎo)入新課的實驗。導(dǎo)入新課的實驗，一般都會給學生布置任務(wù)或者問題，以此引入本節(jié)課的課題，引導(dǎo)學生聚焦學習內(nèi)容。當將本節(jié)知識點學通弄懂后，再回頭來分析、思考導(dǎo)入新課時的實驗，做到首尾呼應(yīng)，可以讓課堂教學更加完整、連貫。

利用鋼盆和玻璃演示大氣壓強存在的實驗導(dǎo)入新課，需要在學習了大氣壓強的知識，證明了大氣壓強的存在之后，讓學生思考如何將鋼盆和玻璃輕松分開?？梢栽阡撆枭祥_一個小孔，并將小孔密封，要分開二者時將小孔打開，并讓學生一邊聽小孔打開時空氣流動的聲音，一邊將手放在小孔附近感受空氣流動的方向。學生發(fā)現(xiàn)空氣向鋼盆內(nèi)流動，當流動結(jié)束，二者自然分開。

5 關(guān)鍵之處精確設(shè)問引導(dǎo)學生理性思考

實驗的目的是為了幫助學生積累感性素材，但最終還是要讓學生升華到理性思考，得出物理概念、規(guī)律，否則實驗就失去應(yīng)有的教學價值。然而，對初中學生而言，其思維水平尚處在快速發(fā)展期，理性思考的能力還處在培育階段，他們往往不能透過現(xiàn)象看本質(zhì)，實驗過程中他們看起來很熱鬧，參與的熱情也很高，但是很多時候缺乏對實驗的思考，更不能理解實驗背后物理知識的本質(zhì)。要學生能夠?qū)嶒炆A到理性思考，掌握知識的本質(zhì)需要教師在實驗過程中，針對關(guān)鍵之處給學生提出問題，給學生提供思考的方向，引導(dǎo)學生理性思考。

5.1 大氣壓強各個方向都存在

在完成覆杯實驗后，可以給學生提出如下問題：

問題1：為什么瓶中的水不掉下來？

問題2：瓶口朝下水不會掉下，改變瓶口的方向，將瓶身向各個方向傾斜，水會掉下嗎？

問題3：瓶口朝各個方向水都能被封存在瓶內(nèi)，說明了什么？

通過這幾個問題的思考和實驗操作，學生明白水不掉下來是因為大氣壓強的作用，且各個方向都存在大氣壓強。

5.2 覆杯實驗到大氣壓強的測量

從覆杯實驗到大氣壓強的測定是本節(jié)課的重點，也是教學的難點。教師如何一步步引導(dǎo)學生深入思考對教學目標的完成顯得至關(guān)重要。有針對性的、有效的設(shè)問，可以擊中學生學習的痛點，激活學生的思維，促進學生知識升華。

完成覆杯實驗之后，提出問題：大氣壓還能托住更高的水柱嗎？然后，換用更高的杯子實驗，發(fā)現(xiàn)大氣壓能夠托住更高的水柱。再提出問題：還能托住再高一些的水柱嗎？然后換用長約1 m的玻璃管進行實驗，發(fā)現(xiàn)仍然能托住。讓學生思考：大氣壓究竟能托住多高的水柱？為拆分難度將問題細化如下。

問題1：假如有一根足夠長的玻璃管裝滿水，將其放在盛水的水槽中，將會怎樣？

學生回答：管中液面高度下降。問題：這一過程持續(xù)到什么時候？

學生回答：液體壓強與大氣壓強相等。問題：請問如何測量大氣壓強呢？

將對大氣壓強的測量轉(zhuǎn)化為對液柱壓強的測量。播放測量實驗視頻，得到大氣壓強相當于約10 m高水柱產(chǎn)生的壓強。

問題4：這個實驗?zāi)茉谑覂?nèi)完成嗎？你能想個辦法讓實驗?zāi)茉谑覂?nèi)完成嗎？

通過思考學生知道水柱太高沒法在室內(nèi)完成，要將液柱的高度降低，需要選用密度更大的液體，于是托里拆利實驗順利引出。

注重演示實驗細節(jié)設(shè)計，從細節(jié)入手優(yōu)化演示實驗，可以最大限度改善實驗的可視性，增強學生的學習體驗，讓學生聚焦學習內(nèi)容，也可以讓教學首尾呼應(yīng)銜接順暢且完整，在關(guān)鍵之處精準設(shè)問可以引導(dǎo)學生更理性思考，升華學習內(nèi)容，從而將實驗效果發(fā)揮到最佳。