摘 要：設(shè)計實驗使學生加深對科學概念的理解，改驗證式演示實驗為探究式實驗，注重過程，注重體驗，從而優(yōu)化課堂實驗教學，提高課堂效率。

關(guān)鍵詞：實驗教學；課堂效率；探究

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2008)1(X)-0027-3

設(shè)計合適的實驗教學，能使課堂教學達到事半功倍的效果。那么，課堂教學中如何選取，設(shè)計合適的演示實驗和學生實驗呢？下面結(jié)合《大氣壓強》教學實例談談如何組織實驗教學來提高課堂教學效率：

1 設(shè)計好演示實驗創(chuàng)設(shè)情境引入新課題

教育學和心理學為我們指明了學習活動的第一導向——興趣，教師應盡可能設(shè)計演示實驗創(chuàng)設(shè)情境引入新課題，引導和誘發(fā)學生學習科學的濃厚興趣，使學生產(chǎn)生強烈的求知欲望，從而產(chǎn)生學習動力，積極主動參與學習活動。

由于各種各樣的原因，中學生普遍存在生活經(jīng)驗不足，實踐經(jīng)驗缺乏等特點，因此對抽象的概念，規(guī)律的形成與理解，往往存在著不同程度的困難，這就需要教師在課堂上做好演示實驗進行補償。

當然，有時學生獲得的直接經(jīng)驗是片面的，甚至是錯誤的。利用這一特點，我們設(shè)計演示實驗時，可以有意識的制造一些陷阱，讓學生產(chǎn)生認知沖突，引發(fā)思考，然后引導學生對此做具體的分析和處理，以加深學生的印象，更有效的完成教學目標。

案例1 在《大氣壓強》一節(jié)的課堂教學中，為了引出大氣壓強的存在，通常采用“倒杯實驗，玻璃注射器的活塞為什么沒有被鉤碼拉下來”等實驗來展開教學?？墒?，在實際實驗中還是存在著一些問題需要反思，如：在做倒杯實驗時，要求玻璃杯不能太大，紙片軟硬要適度，玻璃杯中不能進入空氣，翻轉(zhuǎn)過來時動作要迅速等，否則成功率較低；而玻璃注射器的活塞為什么沒有被鉤碼拉下來實驗，則較容易使學生產(chǎn)生錯覺——注射器活塞對鉤碼向上的拉力來自活塞與注射器外殼之間的摩擦力。我設(shè)計了這樣的演示實驗：

1、器材：一杯水（染成紅色），一個空杯，一個膠頭（或橡皮套），一根玻璃管（兩端開口，粗細均勻，長20cm，內(nèi)徑約5～10mm均可）

2、演示過程

演示1：出示玻璃管，將空杯置于管的正下方，然后向管內(nèi)倒水，可看到水從管底流出。

演示2：左手拿管，并且用食指緊緊堵住玻璃管的下端，仍然向管內(nèi)注入水，至滿（見圖1）。



教師提問：為什么水不會從下面流出？

學生微笑，齊答：因為管底被手指堵住了。筆者肯定學生的回答，并指出：由于管底被手指堵住，所以手指對管內(nèi)的水產(chǎn)生向上的壓強，支承住了水柱。接著置疑：若此時將管倒拿，使其開口端朝下，水會不會流出？學生紛紛猜測，形成懸念。

演示3：左手拿管不變，同時用右手中指抵住玻璃管的上口，然后將管倒置，（倒置過程中，手指不要松開）。接著故意緩慢移開右手指，使下面的管口露出。這時可見紅色水柱并沒有流出來！（見圖2）

學生大吃一驚！教師自言自語：咦，為什么水沒有流出來呢？（可用左手倒拿著管，夸張地放到眼底瞧一瞧）難道管里的水突然沒有了重力嗎？難道是老師會氣功，‘發(fā)功’將管內(nèi)的水吸住了嗎？

學生輕笑，同時產(chǎn)生了想獲知正確答案的強烈欲望。

啟發(fā)：雖然我們看不見管口有物堵住它，但管口附近是不是任何物體都沒有呢？

學生茅塞頓開——有空氣存在。

因勢利導：在管口四周存在著我們看不見的大量空氣，這些氣體起到了手指的作用，堵住了管口，使管內(nèi)的水竟然無可奈何地呆在里面。這說明了這些大氣對管底的水面有向上的壓強，支承著水柱。

這時，仍有學生半信半疑，可進一步說明：因為現(xiàn)在管內(nèi)的水只有下面受到了大氣壓強的支承作用，所以很難流出；但如果同時有大氣作用在管的上水面，那么上、下作用的氣壓相互抵消，水就會在重力作用下流出來。

松開左手食指，水應聲落下。（學生開始相信大氣有壓強）

演示4：改用膠頭，套住玻璃管的一端，再做一遍，同樣獲得滿意效果。

至此，學生對空氣有壓強已深信不疑。可以十分順暢地進行后面的教學。

在這個課題的引如過程中，有意識的通過演示1和演示2設(shè)置了一個感知陷阱，再通過演示3引起學生的認知沖突，使學生的認知過程一波三折，加深可印象，取得了一個了非常好的教學效果，同時體現(xiàn)了規(guī)律形成過程的曲折性和挑戰(zhàn)性。試想，如果這里設(shè)計演示實驗時，直接演示實驗3和實驗4，也可以切入課題，但相比之下，效果就要欠缺一些了。

因此，在課堂教學中，采用怎樣的演示實驗來引入課題，是需要仔細切磋和推敲的。

2 設(shè)計演示實驗使學生加深對科學概念的理解

科學概念大多比較抽象，學生不易理解。在教學過程中教師可以設(shè)計演示實驗使學生由形象思維過渡到抽象思維，從而加深對科學概念的理解，運用所學知識解釋實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際和分析問題、解決問題的能力。

案例2 仍以《大氣壓強》一節(jié)的課堂教學為例，為加深對大氣對各個方向都有壓強的理解，我設(shè)計了這樣的演示實驗：

演示5：玻璃杯裝滿水用紙片擋住，倒立玻璃杯，紙片不脫落，如圖1，說明向上有大氣壓。

演示6：向下．將剝了殼的熟雞蛋塞住剛燒過酒精棉球的廣口瓶口，很快雞蛋就被壓進廣口瓶中，如圖2，說明向下有大氣壓。

演示7：取一只透明的玻璃瓶，塞子上插一根兩端開口的直玻璃管和一根直角彎管，在直管的下端扎一只未充氣的彩色小氣球．如圖3所示．當用抽氣機從直角彎管上抽去瓶內(nèi)空氣時，瓶內(nèi)彩色小氣球被逐漸“吹”大．當取下抽氣機時，彩色小氣球恢復原狀．試對以上現(xiàn)象做出科學的解釋。

學生分析后教師小結(jié)：當瓶內(nèi)空氣被抽出時，瓶內(nèi)氣體壓強逐漸減小，氣球通過直玻璃管和大氣相通，使小氣球內(nèi)大氣壓強大于小氣球外（瓶內(nèi)）的氣體的壓強。在大氣壓的作用下將小氣球“吹”大。當取下抽氣機時，空氣進入瓶內(nèi)，使瓶內(nèi)、外壓強都相等，都等于大氣壓強．小氣球在彈力作用下又恢復原狀?！按怠泵洑馇虻膶嶒灴烧f明大氣向各個方向都有壓強，而且向各個方向的壓強都相等。

建構(gòu)主義認為，學習并不是簡單的信息積累，更重要的是新舊知識經(jīng)驗的相互作用以及由此而引發(fā)的認知結(jié)構(gòu)的重組。也就是說，學習是學生的經(jīng)驗體系在一定環(huán)境中自內(nèi)而外的“生長”，它首先要以學習者原有的知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)實現(xiàn)知識的建構(gòu)。按照奧蘇貝爾的觀點，新知識只有在認識系統(tǒng)中找到與之相關(guān)聯(lián)的舊知識作為“固定點”，并在固定點的基礎(chǔ)上，促使新舊知識之間相互作用，才能使新知識納入舊知識系統(tǒng)而獲得意義，固定點是否清晰，是否具有較強的固定力是實現(xiàn)高效建構(gòu)的關(guān)鍵。在本案例中，大氣向各個方向都有壓強是建立在液體向各個方向都有壓強的基礎(chǔ)上學習的，是一種基于舊知識的知識建構(gòu)，教師在這里首先要把液體壓強的特點點明，使“固定點”更清晰，有利于同化新知識。通過以上演示實驗，不僅加深了對所學知識的理解，還可以提高學生探索自然現(xiàn)象和日常生活中的科學規(guī)律的興趣，并使得課堂效果更有活力。

3 改驗證式實驗為探究式實驗，注重過程，注重體驗。

課本中的演示實驗很多是驗證式實驗，缺少啟發(fā)性。我們將其中某些和學生已有知識關(guān)系密切的演示實驗改探究式演示實驗，引導學生通過設(shè)想、觀察、分析、歸納而得出新概念、反應或原理。

案例3 對《大氣壓強》中的大氣壓強的大小與氣體的流速的關(guān)系的教學，我就采用了如下方法：

問：看到的這幅圖片（一幅有關(guān)火車看臺的圖片），你能提出一些問題來嗎？老師有一個問題：在火車的站臺上，標有一道平行于鐵軌的直線。當列車駛過時，不允許旅客站在這條線內(nèi)，以保證人體與鐵軌離開足夠的距離。你知道這是為什么嗎？

要解釋這個問題，就讓我們一起來做幾個探究實驗吧！

【實驗】研究氣流的流速與壓強的關(guān)系

（1）找一條薄紙帶，捏住紙的一端，讓紙自然下垂，當你用嘴朝水平方向吹氣時，你會發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象？若改變吹氣的力量和速度，紙帶會發(fā)生什么變化？

現(xiàn)象：紙向上飄起

（2）找兩張相同的薄紙，用手捏住兩張紙的一端，讓兩張紙自然下垂，相距3－5厘米，并使兩張紙保持平行。沿兩張紙的中間向下吹氣時，猜測會出現(xiàn)的現(xiàn)象。試一試，結(jié)果與你的猜測相同嗎？

學生猜測：紙條會被氣流向兩邊吹開

現(xiàn)象：當吹氣時，兩紙條反而向中間合攏

分析：吹氣時紙條為什么會向中間合攏呢？

肯定是紙條受到了力的作用，而且力的方向是指向內(nèi)側(cè)。那么是什么物體施與紙條力的作用呢？我們分析一下：與紙條接觸的只有空氣。吹氣前，兩條紙互相平行，保持一定的間距，沒有吸引和推斥，表明它們受到外側(cè)和內(nèi)側(cè)的力互相平衡；吹氣時，兩條紙相互靠近。紙條外側(cè)的氣體壓強沒有發(fā)生變化，說明是紙條內(nèi)側(cè)的氣體壓強變小了。吹氣時與不吹氣時有什么不同嗎？兩紙條內(nèi)側(cè)的氣體的流速較大。

可見，氣體流速的改變，改變了氣體的壓強；而且是氣體的流速越大，壓強越小。

問：現(xiàn)在你能解釋在火車站的站臺上，人為什么要與行駛的列車保持適當距離了嗎？

行駛的火車和人之間的氣流速度大，壓強變小。人外側(cè)的大氣壓大于火車和人之間的氣壓。這種情況下，會使人大氣壓擠到火車前，這樣非常危險。

【實驗】把一支玻璃管插入水中，當用另一支玻璃管對著它的上端吹氣時，有什么現(xiàn)象？試一試，怎樣對此現(xiàn)象作出解釋。

現(xiàn)象：有水從管口吹出。

解釋：玻璃管的上端氣流速度大，壓強?。ㄐ∮诖髿鈮海Ｋ圆ＡЧ苤械乃诖髿鈮旱淖饔孟聫墓芸诔鰜?。

【實驗】紙飛機機翼上升實驗

我們發(fā)現(xiàn)：空氣流到機翼前緣后，分成上下兩股氣流，分別沿機翼的上下表面流過，在機翼后緣又重新匯合向后流去。機翼的上表面凸起，使流速加快，壓強減??；而機翼的下表面流速小，壓強增大。于是在機翼的上下表面出現(xiàn)了壓強差，就有了壓力差，這成為飛機上升的動力。當升力大于飛機重力的時候，飛機就可以升空了。

幾次對比，讓學生分析、討論，充分調(diào)動學生學習的積極性，使實驗結(jié)論合情合理地被推導出來，得出大氣壓強與氣體流速的關(guān)系，全體學生都留下了深刻的印象。

從生動的直觀到抽象的思維是認識的基本規(guī)律。由于科學教學中部分內(nèi)容比較抽象，而學生又缺乏相應的感性認識，不少疑難問題很難給學生一個滿意的解答。心理學研究表明：青少年兒童思維形式是以具體形象思維為主。而這種形象思維是借助對客觀事物的表象而產(chǎn)生的，如果離開了客觀實際，表象豈不成了無源之水、無木之本？所以“體驗”之法就是讓學生親自體驗問題的情境，獲得豐富的直接經(jīng)驗。體驗的方式很多，如摸一摸、掂一掂、聞一聞、壓一壓、推一推等，主要是讓學生經(jīng)歷一個過程，得到深切的感受和體驗，這種感受和體驗是聽和看所無法替代的，可以彌補聽、看的不足。以上案例中先用一張紙、兩張紙這樣簡單的教具吹一吹，就可以讓學生體驗并得出大氣壓強與氣體流速的關(guān)系，然后通過做紙飛機機翼上升、吹蠟燭、吹不下來的乒乓球、打乒乓球時香蕉球的發(fā)法等日常生活中玩過的實驗，既可以加深理解，又可以解答學生的疑難問題，還可以培養(yǎng)學生探究性學習的良好習慣。

總之，作為一名科學教師，應該為如何提高學生的學習興趣，領(lǐng)會科學研究的基本方法做出努力。而科學課堂上，最能吸引學生的正是生動有趣的科學實驗。成功完美的演示實驗和學生實驗有助于引導學生在觀察、實驗的基礎(chǔ)上，用分析、比較、抽象、概括等科學方法揭示出事物的本質(zhì)屬性，建立概念，形成規(guī)律，再回到實踐中去檢驗、運用和發(fā)展。同時加強學生對基本實驗方法的遷移和靈活運用能力的訓練，多角度、全方面地讓科學實驗教學提高到一個新的水平。

參考文獻：

［1］耿瑞艷主編，《中學理科教學與實驗》，東北師范大學出版社，1999.12

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［3］蔣金山， 試論物理演示實驗的教學改革，《實驗教學與裝備》，2005.4

［4］毛建強，談談如何選取課堂教學中的演示實驗，《中學物理》，2005.10

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