浅议物理课堂演示实验类型及设计

摘要：简单介绍物理演示实验的基本类型，提出课堂演示实验设计的基本要求及探讨实验教学的基本程序

关键词：物理课堂 演示实验 设计

演示实验是物理课堂教学中一种深受学员欢迎的教学形式，其显著特点是在课堂上结合传授知识和技能由教员操作的实验；它能将一些抽象的物理概念和规律生动形象的为学员所接受；还能将教员的情感态度、思维方法、操作技能及科学作风等形象的展示给学员，使其受到深刻的感染，学到更多知识。因此，演示实验的设计的研究，是当今物理教学改革最为活跃的研究课题。在教学中如何巧妙设计演示实验，应该注意哪些方面的问题？笔者就以上问题谈谈自己的认识。

一、演示实验的类型

（一）引入课题类型的演示实验

这类演示实验在讲授新课之前，其目的在于引起学员对即将所要研究的问题的兴趣，以激发学员求知的欲望。其特点是能够引人入胜，发人深思。例如，在讲授“机械能守恒定律”时，特别设计了“铁球碰鼻”的演示实验，将一小铁球悬挂在教室的天花板上，让铁球刚好碰到教员的鼻子，然后释放铁球，铁球在摆过去，又摆回朝教员打来时，教室里发出了惊叫声，学员为教员捏了一把汗，但教员安详的神态又能激起他们求知的欲望，这样就在活跃的气氛中引入了课题，打开了思路。

（二）建立概念和规律类型的演示实验

这类演示实验在讲授新课之中，其目的在于提供感性的资料，借以形成物理概念，建立规律。其特点是实验条件非常明确，观察对象十分突出，演示层次相当分明。例如，为了使学员认识“物体沉浮的条件”，设计了如下演示实验，具体步骤为：（1）用半支牙膏壳，捏扁了放入水中其将沉入水底；若把它撑成船的形状，则浮在水面之上，在这种情况下，牙膏壳的重力未变，所不同的是第二次排开的水的体积比第一次的更大，第二次受到的浮力也比第一次大，这说明了物体的沉浮与其受到的浮力大小有关。（2）一个装满砂子的小药瓶会沉入水底，若将其中的砂粒倒出后再将其轻轻放入水中，瓶子将浮在水面上。在这两次实验中，玻璃瓶的体积及水的密度均未改变，所不同的是玻璃瓶的重力改变了。这说明物体的沉浮与物体的重力有关，由上述实验可以帮助学员认识物体的沉浮与物体的重力和其受到的浮力两个因素均有关系。

（三）深化与巩固物理概念和规律类型的演示实验

这类演示实验一般是在讲授新课之后进行。其目的在于加深对所学知识的理解，强化记忆，其特点是在原有实验基础上变换一些条件，以利于对知识的扩展和推广。例如，为了把阿基米德定律推广到气体中，可以观察物体在气体中也受到浮力的现象。

（四）应用物理知识类型的演示实验

这类演示实验可以安排在讲授新课之后进行，也可以安排在复习课中演示。其目的在于让学员运用所学知识解释实验现象，培养学员理论联系实际、分析问题、解决问题的能力。例如，用光导纤维进行光通讯演示，可使学员了解全反射等原理的具体应用。

二、设计演示实验的基本要求

（一）紧密结合课堂教学环节

演示实验是为了配合讲授或课堂讨论进行的实验，在教学过程中，教员如果能紧扣教学环节，通过简短精彩的演示就能为讲授开路，起到突出重难点、巩固或应用知识的作用，达到较好的教学效果。

（二）要有启发性

演示实验能够提供丰富的感性资料，变抽象为形象，但它的最终目的是要通过观察实验启发思维，使学员更好的认识客观规律，发展能力。因此，在设计或编制演示实验程序时，一定要在启发上下功夫。

（1）引起兴趣，发掘问题。学起于思，思起于疑。设计课堂演示实验应以“趣”、“疑”、“难”为诱因，趣中涉疑，发掘物理问题；疑中涉难，引导学员定向思维，造成一个向未知境界不断探索的学习环境。

（2）设计演示程序，推进思维的发展。发掘了问题，只是思维的起点，而思维的进程，还需依靠演示程序加以进一步引导。

（3）训练思维方法，发展思维的能力。仅有学员思维的积极性，而没有正确的思维方法，思维也不能得到最好的发展。因此，设计演示实验时，还要注意思维方法的训练，把思维和观察巧妙结合起来，以观察推动思维，以思维指导观察。

（三）力求明显、直观

演示实验应该使全体学员都能看清相应的物理现象和演示过程，从而便于理解物理概念和规律，因此，在设计演示实验时要注意以下问题：

（1）物理过程中的变化要非常显著，现象要非常明显，演示要确保成功；

（2）仪器尺寸要足够大，需要观察的部分必须要突出，必要时可以通过投影进行放大，或通过摄像头、放大电路等方式来提高观察的效果；

（3）要使被观察主体对比强烈，以利于学员看准目标，易于分辨，通常可采用染色、生烟、衬托背景、照明等方法来增加对比效果。

（四）力求简单、安全、可靠

课堂上的教学时间非常宝贵；如果教员在演示中出现任何失误和差错，不仅会贻误时间，而且会引起学员对所得结论的怀疑。因此，课堂演示实验必须确保成功。在设计演示实验时，没有必要选择结构复杂的精密的仪器。结构复杂，操作繁琐的演示实验，很容易分散学员的注意力；只要演示实验的科学性强，现象明显，那么就越简单越好。例如做电荷间相互作用的演示实验，取合适的塑料袋剪为两条，用手指夹着从上向下反复摩擦数次，使其带上静电，这时可见其末端是张开的。再用报纸代替塑料袋重做，也有同样现象，说明同种电荷相互排斥。通过这样既廉价又简洁的演示，使学员对正负电荷的性质认识留下深刻的印象。

总之，进行演示实验的具体设计与教学研究对物理教学的改革有着迫切的需要，其研究的内容，范围是相当的广阔。作为物理教员，要千方百计创造条件做好演示实验，尽量利用自制的及代用的方法使学员多见到一些更为直观、生动的物理现象，改革创新，在实践中不断提高教员的设计能力及教学演示水平。