用 “ 四化 ” 提高演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效能 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 1 問(wèn)題的提出 在物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)既是教學(xué)的重要內(nèi)容，也是教學(xué)的重要手段 .演示實(shí)驗(yàn)在物理課堂教學(xué)中發(fā)揮著非常重要的作用，它具有趣味性、直觀性、簡(jiǎn)單性、高效性等特點(diǎn)，在中學(xué)物理教學(xué)中深受歡迎 .針對(duì)有些人提出的要盡量變演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的觀點(diǎn)，劉炳 教授認(rèn)為，做好演示實(shí)驗(yàn)，需要考慮學(xué)生的主動(dòng)性的發(fā)揮，這種主動(dòng)性的發(fā)揮不是形式上的動(dòng)手，而是把觀察和思維緊密的結(jié)合起來(lái) .因此，我們應(yīng)該深入研究演示實(shí)驗(yàn)，賦予演示實(shí)驗(yàn)更豐富的內(nèi)涵，更好地發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)當(dāng)中的作用 .然而，在日常教學(xué)觀察中發(fā)現(xiàn)，不少物理教師對(duì)演示實(shí)驗(yàn)缺乏研究，對(duì)其教育功能挖掘不深 .實(shí)驗(yàn)方案鮮有創(chuàng)新，照著書(shū)本的實(shí)驗(yàn)方案做演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的興趣不高，教學(xué)效果不理想 .在一次公開(kāi)課研討活動(dòng)中，一節(jié) “ 外力作用下的振動(dòng) ” 受到了聽(tīng)課教師的熱議和稱(chēng)贊 .在這節(jié)課的教學(xué)當(dāng)中，教師將幾個(gè)常見(jiàn)的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了創(chuàng)新式教學(xué)設(shè)計(jì)，用活潑多樣的方式進(jìn)行精彩呈現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣非常濃厚，主動(dòng)性極高，思維活動(dòng)得到了充分的調(diào)動(dòng) . 2 教學(xué)過(guò)程 述評(píng) 2.1 演示實(shí)驗(yàn) “ 魔術(shù)化 ” ，激發(fā)求知欲 演示實(shí)驗(yàn)一教師給學(xué)生展示如圖 1 的實(shí)驗(yàn)裝置 .問(wèn)學(xué)生： “ 你們猜測(cè)一下，如果我輕輕的搖動(dòng)橫桿，掛在橫桿下的 5 個(gè)擺球哪個(gè)振動(dòng)的幅度將會(huì)最大？ ” 大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為擺長(zhǎng)最短的擺球 1 振動(dòng)的幅度最大，他們的解釋是擺球 1 離搖動(dòng)處最近 .也有部分學(xué)生認(rèn)為其他擺球的振動(dòng)幅度最大 . 教師不直接評(píng)論，給學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示 .第一次演示時(shí)擺長(zhǎng)最短的擺球的振動(dòng)幅度最大，猜對(duì)的學(xué)生異常興奮 .看著學(xué)生興奮的樣子，教師接著說(shuō)： “ 你們真的猜對(duì)了嗎？ ” 繼續(xù)做第二、第三次實(shí) 驗(yàn)，卻發(fā)現(xiàn)分別是擺球 5 和擺長(zhǎng)最長(zhǎng)的擺球 3 振幅最大了 .教師得意地說(shuō)： “ 我有一種魔力，這些擺球都會(huì)聽(tīng)我的話，我想讓誰(shuí)振動(dòng)最強(qiáng)都行 .你們想知道其中的奧秘嗎？ ” 這是一個(gè)教材當(dāng)中的演示實(shí)驗(yàn)，多數(shù)教師會(huì)照著教材上的方法給學(xué)生演示：讓擺球 2 先振動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后會(huì)發(fā)現(xiàn)跟擺球 2 擺長(zhǎng)相同的擺球 4 振幅最大 .接著教師解釋其中的物理原理，提出共振的概念 .這樣的做法沒(méi)有給學(xué)生任何懸念，平淡無(wú)奇，提不起學(xué)生的興趣 .利用同樣的實(shí)驗(yàn)裝置，這位教師的做法所產(chǎn)生的教學(xué)效果卻完全不同，學(xué)生興趣濃厚，好奇心和求知欲被充分地調(diào)動(dòng)起來(lái) . 2.2 演示實(shí)驗(yàn) “ 主體化 ” ，提高參與度 探究受迫振動(dòng)的頻率和驅(qū)動(dòng)力頻率的定量關(guān)系是本節(jié)課的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，教師給學(xué)生進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)演示 . 演示實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)裝置如圖 2 所示，教師先把 “ 篩盤(pán) ”下壓后釋放， “ 篩盤(pán) ” 開(kāi)始上下振動(dòng) .讓學(xué)生們一起跟著 “ 篩盤(pán) ” 的振動(dòng)節(jié)奏數(shù) “1 、 2、 3、 4、 ” ，感受 “ 篩盤(pán) ” 自由振動(dòng)的頻率，建立固有頻率的概念 . 接著問(wèn)學(xué)生： “ 你們猜想一下，如果啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)偏心輪給 ” 篩盤(pán) “ 驅(qū)動(dòng)力作用， ” 篩盤(pán) “ 振動(dòng)的頻率會(huì)發(fā)生變化嗎？ ” 大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為振動(dòng)頻率由 “ 篩盤(pán) ” 本身決定，跟驅(qū)動(dòng)力頻率無(wú)關(guān) . 然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示 .教師和全體學(xué)生一起配合，教師觀察電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)口頭數(shù)數(shù) “1 、 2、 3、 4、 ”. 學(xué)生邊聽(tīng)教師數(shù)，邊觀察 “ 篩盤(pán) ” 的振動(dòng) .教師慢慢改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，用同樣的方法進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn) . 最后，由學(xué)生總結(jié)看到的現(xiàn)象 .學(xué)生的發(fā)言很積極，主要的觀點(diǎn)有： (1)驅(qū)動(dòng)力的頻率增大， “ 篩盤(pán) ” 的振動(dòng)頻率也增大，可見(jiàn)受迫振動(dòng)的頻率不是由固有頻率決定的 .(2)“ 篩盤(pán) ” 的振動(dòng)頻率和驅(qū)動(dòng)力的頻率基本相同 .(3)驅(qū)動(dòng)力頻率逐漸增大時(shí)，振幅先增大后減小 .(4)當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率和固 有頻率相同時(shí)， “ 篩盤(pán) ” 的振幅最大 . 為了驗(yàn)證上述結(jié)論的普遍性，教師利用圖 1 的實(shí)驗(yàn)裝置再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn) .教師問(wèn)： “ 如果前面的結(jié)論具有普遍性，先讓擺球 2 先開(kāi)始振動(dòng)，哪個(gè)球的振幅將會(huì)最大？說(shuō)明理由 .”大多數(shù)的學(xué)生認(rèn)為擺球 4 的振幅最大，因?yàn)樗墓逃蓄l率和擺球 2 相同 .通過(guò)實(shí)驗(yàn)，觀察到擺球 4 的振幅確實(shí)最大 .在此基礎(chǔ)上建立 “ 共振 ” 的概念 . 在演示實(shí)驗(yàn)中，需要同時(shí)觀測(cè)驅(qū)動(dòng)力頻率和 “ 篩盤(pán) ”的振動(dòng)頻率并進(jìn)行對(duì)比，難度較大，教師采用了巧妙的辦法克服了這個(gè)難點(diǎn) .那就是教師和學(xué)生相互合作，全體學(xué)生共同參與來(lái)完成 .同時(shí) ，充分利用學(xué)生的多種感官進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，感受深刻 .作為一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，雖然由教師來(lái)操作，但學(xué)生不是一個(gè)旁觀者，而是實(shí)驗(yàn)的參與者，具體表現(xiàn)在： (1)由學(xué)生猜測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，暴露學(xué)生的前概念 .(2)學(xué)生一邊聽(tīng)教師 “ 數(shù) ” 驅(qū)動(dòng)力的頻率，一邊觀察受迫振動(dòng)的頻率，學(xué)生對(duì)兩個(gè)頻率的關(guān)系感受非常深刻 .(3)實(shí)驗(yàn)后，由學(xué)生發(fā)表觀點(diǎn)，在學(xué)生間的相互交流中逐漸完善對(duì)受迫振動(dòng)頻率的認(rèn)識(shí) . 2.3 演示實(shí)驗(yàn) “ 生活化 ” ，探究變輕松 為什么當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率和固有頻率相同時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大呢？通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)探究，學(xué) 生還是無(wú)法理解其中的物理原理 .教師運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生探究其中的物理原理 . 演示實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)裝置是如圖 3，細(xì)繩懸掛一個(gè)小鐵球 .要求多個(gè)學(xué)生上講臺(tái)演示，用嘴吹氣的辦法讓小鐵球擺動(dòng)起來(lái)，看誰(shuí)能讓鐵球擺得更高 .學(xué)生普遍會(huì)用持續(xù)用力的吹氣辦法讓鐵球擺動(dòng)，效果不理想 . 此時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想小時(shí)候蕩秋千，當(dāng)時(shí)爸爸媽媽是如何讓孩子蕩起來(lái)的 .學(xué)生們恍然大悟，有的學(xué)生提出要用周期性的力，順勢(shì)推動(dòng)才能使秋千越擺越高 . 再次讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生嘗試用推秋千的方法吹動(dòng)小鐵球，多數(shù)學(xué)生能很快地將小鐵球吹 得大幅擺動(dòng)起來(lái)，實(shí)驗(yàn)取得了成功，贏得了全班熱烈的掌聲 . 接著，教師讓成功的學(xué)生談實(shí)驗(yàn)的感受，解釋實(shí)驗(yàn)成功和失敗的原因 .有的學(xué)生認(rèn)為，周期性的吹氣頻率和擺的固有頻率相同，所以振幅大 .有的學(xué)生則認(rèn)識(shí)得更加深刻，認(rèn)為當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率和擺的固有頻率相同時(shí)，驅(qū)動(dòng)力方向總是能和小鐵球的運(yùn)動(dòng)方向一致，驅(qū)動(dòng)力總是對(duì)球做正功，給小鐵球提供的機(jī)械能最多 .有的學(xué)生還認(rèn)為當(dāng)驅(qū)動(dòng)力周期和固有周期不相同時(shí)，驅(qū)動(dòng)力有時(shí)會(huì)做負(fù)功，阻礙了小鐵球運(yùn)動(dòng) . 這個(gè)實(shí)驗(yàn)的 “ 生活化 ” 表現(xiàn)在通過(guò)回憶小時(shí)候 “ 蕩秋千 ” 情景，啟發(fā)學(xué)生如何實(shí)驗(yàn)， 實(shí)驗(yàn)過(guò)程的感覺(jué)就像媽媽推著孩子蕩秋千，多數(shù)學(xué)生有著深刻的切身體會(huì) .有的學(xué)生為了表達(dá)當(dāng)時(shí)自己蕩秋千時(shí)的情景，不由自主地用手比劃著推的方法，使生活的體驗(yàn)和所學(xué)的知識(shí)建立起密切的聯(lián)系 .當(dāng)在講臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示的同學(xué)吹的方法不對(duì)時(shí)，其他同學(xué)會(huì)爭(zhēng)先恐后地給他指出其中的問(wèn)題所在，在這個(gè)過(guò)程中不少學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)了吹氣節(jié)奏不當(dāng)造成實(shí)驗(yàn)失敗的原因 不當(dāng)?shù)拇禋鈺?huì)可能會(huì)阻礙鐵球的運(yùn)動(dòng)！而這些對(duì)參與演示實(shí)驗(yàn)的學(xué)生感受尤其強(qiáng)烈 .這樣的演示實(shí)驗(yàn)不僅能讓學(xué)生深刻體會(huì)學(xué)以致用，還能讓抽象、復(fù)雜的物理原理變得通俗、簡(jiǎn)單，更有利于學(xué)生的理解物理 原理 . 2.4 演示實(shí)驗(yàn) “ 比賽化 ” ，學(xué)習(xí)更快樂(lè) 為了鞏固學(xué)生對(duì)受迫振動(dòng)和共振的理解，教師設(shè)計(jì)了一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)作為課堂練習(xí) . 演示實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)裝置如圖 4，通過(guò)手搖把手，帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，給彈簧提供驅(qū)動(dòng)力，使彈簧振子振動(dòng) .教師布置的任務(wù)是：學(xué)生上講臺(tái)來(lái)比賽，看誰(shuí)能讓彈簧振子振動(dòng)的幅度最大 .學(xué)生們爭(zhēng)先恐后，躍躍欲試 . 有的學(xué)生上來(lái)后立即開(kāi)始快速、用力地轉(zhuǎn)動(dòng)把手，彈簧振子振動(dòng)幅度不大 . 有的學(xué)生先讓彈簧振子自由振動(dòng)，數(shù)數(shù)它振動(dòng)的節(jié)奏 .然后按照這個(gè)節(jié)奏轉(zhuǎn)動(dòng)把手，發(fā)現(xiàn)彈簧振子振動(dòng) 得非常強(qiáng)烈，實(shí)驗(yàn)取得了成功 . 教師讓實(shí)驗(yàn)成功的學(xué)生解釋這么做的物理原理 . 很多教師上這節(jié)課時(shí)也會(huì)采用這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，親自動(dòng)手驗(yàn)證共振條件 .但在本課當(dāng)中卻用此實(shí)驗(yàn)作為課堂練習(xí)，讓學(xué)生自己想辦法如何使彈簧振子振動(dòng)的更強(qiáng)烈，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作比賽，無(wú)疑會(huì)給學(xué)生更大的吸引力 .通過(guò)比賽的形式更能激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)思考，想辦法運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去解決新的問(wèn)題，鞏固了所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用的能力，感受物理知識(shí)的實(shí)際價(jià)值 .教學(xué)過(guò)程中學(xué)生踴躍參與，積極思考，效果很好 . 3 啟示 演示實(shí)驗(yàn)相較學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，有著現(xiàn)象明顯、成功率高、課堂效率高等優(yōu)點(diǎn)，但也存在學(xué)生參與度不高、主體性不強(qiáng)等缺點(diǎn) .在中學(xué)物理課堂教學(xué)過(guò)程中，演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)都很重要，但目標(biāo)和作用有所不同，它們是互補(bǔ)而不是替代關(guān)系 .傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)是指密切配合物理課堂教學(xué)內(nèi)容由教師操作并引導(dǎo)學(xué)生觀察的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式 .上述生動(dòng)的教學(xué)案例告訴我們，演示實(shí)驗(yàn)可以超越傳統(tǒng)的意義，深入研究演示實(shí)驗(yàn)，賦予演示實(shí)驗(yàn)更豐富的內(nèi)涵，讓演示實(shí)驗(yàn)更能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高參與度，一定能產(chǎn)生更好的教學(xué)效果 . (1)注重演示實(shí)驗(yàn)的主體 性，讓學(xué)生參與到演示實(shí)驗(yàn)中來(lái) .學(xué)生參與演示實(shí)驗(yàn)的途徑很多，如：參與演示實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)，參與實(shí)驗(yàn)器材的選擇，參與實(shí)驗(yàn)操作，參與讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的分析處理，參與實(shí)驗(yàn)結(jié)論的探討和評(píng)價(jià)等等 .教師在演示實(shí)驗(yàn)中要充分信任學(xué)生，給學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，不回避學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中暴露出的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生尋找失敗的原因，獲得了更豐富的課堂生成 . (2)提高演示實(shí)驗(yàn)的針對(duì)性，使之更有效地解決教學(xué)問(wèn)題 .每一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)都是為解決教學(xué)中的問(wèn)題而設(shè)計(jì)的，在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)教師要根據(jù)教學(xué)問(wèn)題來(lái)選擇和設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)，明確演示實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)和作用， 在教學(xué)中發(fā)揮它應(yīng)有的作用 . (3)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新型演示實(shí)驗(yàn)，讓演示實(shí)驗(yàn)更豐富多彩 .所謂創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，就是根據(jù)教學(xué)需要由教師自己開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)，突出實(shí)驗(yàn)的趣味性、創(chuàng)新性和探究性，或者在教材提供的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，彌補(bǔ)原實(shí)驗(yàn)的不足，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，效果更好 . (4)用活潑多樣的方式展示演示實(shí)驗(yàn)，讓實(shí)驗(yàn)更吸引人 .要發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)的藝術(shù)感染力，用魔術(shù)化、雜技化、生