黃建林 朱春鳳

(1. 浙江省紹興市柯橋區(qū)蘭亭鎮(zhèn)中學(xué)，浙江 紹興 312000； 2. 浙江省紹興市柯橋區(qū)齊賢鎮(zhèn)中學(xué)，浙江 紹興 312000)

用“高見度”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)突破演示實(shí)驗(yàn)的疑難點(diǎn)

黃建林1朱春鳳2

(1. 浙江省紹興市柯橋區(qū)蘭亭鎮(zhèn)中學(xué)，浙江 紹興 312000； 2. 浙江省紹興市柯橋區(qū)齊賢鎮(zhèn)中學(xué)，浙江 紹興 312000)

通過課堂觀察,分析教師課堂中一些演示實(shí)驗(yàn)存在的疑難點(diǎn),借此問題為突破口,利用生活中的一些器材開發(fā)一系列“高見度”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),并以此來突破演示實(shí)驗(yàn)的那些疑難點(diǎn),從而提高教學(xué)效果．

高見度； 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；演示實(shí)驗(yàn)； 疑難點(diǎn)

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,有關(guān)知識(shí)的傳授、概念的建立、規(guī)律的得出都是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的,可以說實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中有著不可替代的作用,但一些存在疑難點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)不但起不到應(yīng)有的作用,反而會(huì)對(duì)知識(shí)的建構(gòu)產(chǎn)生一定的負(fù)作用,如流速與氣壓的關(guān)系、摩擦生電的現(xiàn)象、絕緣體與導(dǎo)體、液化實(shí)驗(yàn)等等,此類演示實(shí)驗(yàn)有的現(xiàn)象不明,有的概念不清,有的疑點(diǎn)太多,有的太繁瑣,嚴(yán)重影響了上課的效率．

1 具體案例及其改進(jìn)

案例1.流速與氣壓的關(guān)系.

圖1

(1) 課堂觀察.

一位教師講解流速與氣壓時(shí),因?yàn)闀旧系膶?shí)驗(yàn)存在著或多或少的缺點(diǎn),他用自己改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)來演示流速與氣壓的關(guān)系,具體裝置如圖1所示,右邊用一臺(tái)電風(fēng)扇吹,發(fā)現(xiàn)3往上運(yùn)動(dòng)了,而2不動(dòng),1卻往下運(yùn)動(dòng)了,分析1、2、3的運(yùn)動(dòng)情況,從中得出流速越大壓強(qiáng)越小,流速越小壓強(qiáng)越大．

(2) 問題分析.

這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)對(duì)于初中學(xué)生存在以下幾個(gè)疑難點(diǎn).

① 學(xué)生是怎么知道流速大小的,例如,電風(fēng)扇吹在3上,學(xué)生是怎么知道3上面的流速一定比下面的大的呢?同樣1也是這樣．

② 因?yàn)閱栴}①的存在,導(dǎo)致思維的不可視化,學(xué)生反而在用結(jié)論推理流速大小,即因?yàn)?往上運(yùn)動(dòng)了,所以推出作用在3這個(gè)泡沫上的力是往上的力大于往下的力,再推是因?yàn)榱魉俅髩簭?qiáng)小,本末倒置,不利于培養(yǎng)思維的邏輯性和順序性．

③ 一些教師是這樣解釋的:因?yàn)轱L(fēng)從3上、下面的一端到另一端時(shí)間相等,而上面路程長,所以速度就大．(對(duì)于初中學(xué)生來說,沒學(xué)過流體力學(xué),他是無法接受上下的時(shí)間是相等的這個(gè)前提．)

(3) 開發(fā)實(shí)驗(yàn).

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)1.

① 材料： 1個(gè)U型管(稍大點(diǎn)),1塊泡沫板,1臺(tái)吹風(fēng)機(jī).

② 制作方法及操作：

第1步，找來一個(gè)U型管,把泡沫板碾碎成一顆顆的小泡沫,然后放一些小泡沫到U型管中．

第2步，用吹風(fēng)機(jī)對(duì)準(zhǔn)U型管一端,打開吹風(fēng)機(jī),這時(shí)可以看到小泡沫顆粒是往吹風(fēng)的地方跑出來的．

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)2.

① 材料：1個(gè)中型氣球,1個(gè)廢棄的光盤,1個(gè)塑料接口,502膠.

圖2

② 裝置圖:如圖2所示.

③ 制作方法及操作：

第1步，找一個(gè)塑料接口,稍大點(diǎn),把它和光盤中間的口對(duì)齊,用502膠使它們連接在一起．

圖3

第2步，把氣球口按圖3所示包扎在塑料接口處,用橡皮筯捆好．

第3步，用嘴往光盤中間的洞中吹氣,把氣球吹到一定大小,如圖3所示．

第4步，這時(shí)你把這個(gè)裝置放在黑板上、墻壁上都可以,隨著它一邊往光盤口漏氣,一邊卻吸在墻上．

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)3.

① 材料：502膠1支,1塊泡沫板，1臺(tái)電吹風(fēng)機(jī)，1個(gè)塑料接口.

② 裝置圖:如圖4所示.

③ 制作方法及操作：

第1步，用502膠把塑料接口跟光盤中央連接并粘在一起,并按圖4把吹風(fēng)機(jī)插入塑料接口上．

第2步，用另一只手把泡沫板拿到光盤下,不打開電吹風(fēng)機(jī),此時(shí)泡沫板由于受到重力而掉下．

第3步，同樣把泡沫板拿到光盤下,這時(shí)打開電吹風(fēng)機(jī),泡沫竟沒有掉下來,你想電吹風(fēng)機(jī)開多久它就多久不會(huì)掉下來,關(guān)掉開關(guān)后,它竟又掉下來了．

(4) 改進(jìn)評(píng)估.

學(xué)生評(píng):筆者與幾個(gè)學(xué)生進(jìn)行訪談:你對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)有哪些看法或表達(dá)?

生1:科學(xué)實(shí)驗(yàn)竟可以這樣玩，痛快，我喜歡.

生2:利用這些創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，使我真正理解了流速大壓強(qiáng)小，流速小而壓強(qiáng)大的原理.

生3:這些實(shí)驗(yàn)太刺激了，想不到光盤和氣球竟有這么大的作用.

教師評(píng):課后大家對(duì)實(shí)驗(yàn)的一致觀點(diǎn)如下.

(1) 高見度.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，視覺沖擊強(qiáng)，對(duì)比明顯.利用U型管、氣球和電吹風(fēng)吹氣前后的對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)論更準(zhǔn)確可靠.

(2) 低成本.用的氣球和光盤、泡沫等廢棄物，成本低，材料易取、易得.

(3) 趣味性.制作簡單方便，而且這些裝置都像個(gè)小玩具，易操作、易玩而且趣味性高，學(xué)生們很喜歡，真正體現(xiàn)在玩中學(xué)，在學(xué)中玩的理念.

(4) 思維沖擊大.這幾個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行Ы档蛯W(xué)生的思維難度，同時(shí)極易激起學(xué)生的“頭腦風(fēng)暴”，啟發(fā)性強(qiáng).

案例2.玻璃從絕緣體變導(dǎo)體實(shí)驗(yàn).

(1) 課堂觀察.

“燒紅了的玻璃能導(dǎo)電”是8年級(jí)上冊(cè)第4章第3節(jié)“物質(zhì)的導(dǎo)電性”中必不可少的演示實(shí)驗(yàn)．有的教師上課時(shí)用的是酒精噴燈,有的教師把燈泡改成了二極管,最終雖然都能得出,導(dǎo)體和絕緣體不是絕對(duì)的,玻璃在常溫下是絕緣體,但在加熱變紅時(shí)會(huì)變成導(dǎo)體的結(jié)論．

(2) 問題分析.

這樣的演示實(shí)驗(yàn)存在以下不足.

① 酒精噴燈不但開始時(shí)預(yù)熱時(shí)間較長,而且使用很麻煩．

② 有的教師改成二極管,雖然材料簡單了,但二極管發(fā)光小,現(xiàn)象不夠明顯．

③ 用上面2種方法做實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較長,而且成功率低．

(3) 開發(fā)實(shí)驗(yàn).

① 材料： 1個(gè)驗(yàn)電球,1盞酒精燈,鱷魚夾和導(dǎo)線若干,1個(gè)燈芯.

② 裝置圖:如圖5所示.

圖5

③ 制作方法及操作.

第1步，將上面的材料按圖5所示串聯(lián)好,此時(shí)發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電球不亮,說明常溫下玻璃不導(dǎo)電．

第2步，點(diǎn)燃酒精燈,把燈芯放在酒精燈上燒10s左右,此時(shí)看到驗(yàn)電球明顯發(fā)光了,說明此時(shí)玻璃導(dǎo)電了．

(4) 改進(jìn)評(píng)估.

① 實(shí)驗(yàn)簡單、方便,用時(shí)少,為上課節(jié)省了好多寶貴時(shí)間．

② 效果明顯,驗(yàn)電球亮光,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,可見度高,班里所有的學(xué)生都看得很清楚,為玻璃加熱時(shí)會(huì)導(dǎo)電這一結(jié)論打下了可信度．

③ 實(shí)驗(yàn)安全,只要用酒精燈加熱就成．

案例3.摩擦起電.

(1) 課堂觀察.

在一次展示課上,一位教師這樣開頭:教師拿著吸管,靠近細(xì)小的水流,水流不彎曲,教師用紙巾摩擦后,再次靠近小水流,發(fā)現(xiàn)水流向吸管彎過來了．這時(shí)教師問學(xué)生:吸管發(fā)生了什么變化．學(xué)生的回答是:吸管產(chǎn)生了吸力．再問學(xué)生時(shí),學(xué)生揣摩出教師要的答案,回答吸管產(chǎn)生了電,即摩擦生電．

(2) 問題分析.

① 在初二學(xué)生的前概念中,使物體運(yùn)動(dòng)或彎曲肯定是有力的作用的,所以那學(xué)生說產(chǎn)生了力,這是好多學(xué)生會(huì)說的原因,當(dāng)然也有部分學(xué)生會(huì)說:是因?yàn)槟Σ辽帕耍?/p>

② 用這個(gè)實(shí)驗(yàn)開頭,干擾因素太多,而且不夠純粹,當(dāng)然在學(xué)生頭腦中的假設(shè)也很多,對(duì)于教師想要的結(jié)論,即摩擦生電不容易也不合適,當(dāng)然這樣的實(shí)驗(yàn)視覺沖擊力也很強(qiáng),即使用了轉(zhuǎn)換法,在學(xué)生頭腦中也不能形成強(qiáng)有力的可視化思維,最后得出摩擦生電結(jié)論時(shí),學(xué)生也是半信半疑的,無法全部相信．

(3) 開發(fā)實(shí)驗(yàn).

① 實(shí)驗(yàn)材料： 1塊毛皮,1根橡膠棒,1個(gè)氖管.

② 裝置圖:如圖6所示.

圖6

③ 制作方法：

第1步，先用氖管接觸橡膠棒,氖管不發(fā)光．

第2步，用毛皮摩擦橡膠棒后,一只手拿著氖管,把氖管從橡膠棒的一端慢慢地滑向另一端,這時(shí)一方面聽到噼啪的聲音,另一方面會(huì)看到氖管發(fā)光．

(4) 改進(jìn)評(píng)估.

① 實(shí)驗(yàn)視覺效果強(qiáng),沖擊力大．

② 實(shí)驗(yàn)純粹、直觀,沒有任何疑惑,使學(xué)生一看就知道摩擦生電．

③ 這樣的引課能極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和積極性．

案例4.液化.

圖7

(1) 課堂觀察.

浙教版初中《科學(xué)》第1冊(cè)第4章第6節(jié)“汽化與液化”,關(guān)于在常溫下壓縮體積可以使氣體液化的實(shí)驗(yàn),教師按教材采用玻璃注射器和乙醚來完成(如圖7所示)．實(shí)驗(yàn)步驟如下.

① 將少量乙醚吸進(jìn)注射器,取下針頭．用橡皮帽把注射器的小孔堵住．

② 握住注射器的下端,注射器內(nèi)的乙醚________________．

③向內(nèi)推動(dòng)活塞,注射器內(nèi)的乙醚氣體將__________．

實(shí)驗(yàn)結(jié)果是看不清現(xiàn)象,效果不好．

(2) 問題分析.

針對(duì)原實(shí)驗(yàn),筆者調(diào)查了部分教師和學(xué)生,結(jié)合自己的感受,認(rèn)為原實(shí)驗(yàn)存在以下不足.

① 教師認(rèn)為原實(shí)驗(yàn)操作不方便,不實(shí)用．

部分教師反映乙醚是管制藥品,學(xué)校沒有配備乙醚,實(shí)驗(yàn)沒法做．同時(shí)乙醚極易揮發(fā)、有刺激性氣味、有毒,而在吸取乙醚時(shí)容器口是敞開的，加之操作不當(dāng)?shù)仍驎?huì)造成部分乙醚泄漏，對(duì)人體會(huì)造成不良反應(yīng),具有一定的危險(xiǎn)性．部分教師反映乙醚為無色透明液體,做演示實(shí)驗(yàn)時(shí),液化、汽化現(xiàn)象不明顯,實(shí)驗(yàn)的可見性不好,學(xué)生不易觀察．部分教師認(rèn)為操作時(shí)兩手齊用,操作不方便,展示也不方便．還有一些教師反映原實(shí)驗(yàn)吸入乙醚的量往往偏多,即使量剛好，乙醚也不易汽化,實(shí)驗(yàn)很難成功．

② 學(xué)生認(rèn)為原實(shí)驗(yàn)太“遠(yuǎn)”了．

一些學(xué)生開玩笑地說課堂上最遠(yuǎn)的距離就是實(shí)驗(yàn)明明就在眼前,但我沒有看見,連那個(gè)乙醚的影子都沒有看到,更不要說汽化和液化的過程了(實(shí)驗(yàn)的可見度低和可信度不高)．一些學(xué)生認(rèn)為乙醚離我們的生活太遠(yuǎn)了,我們都不知道乙醚是干什么的(實(shí)驗(yàn)材料學(xué)生不熟悉,沒有貼近生活)．一些學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)都是教師一個(gè)人演示的,如果能讓我們來操作該有多好(學(xué)生的參與度不夠)．

(3) 開發(fā)實(shí)驗(yàn).

① 實(shí)驗(yàn)材料： 100mL針筒,1支硅膠槍,1只打火機(jī),1只夾子,1根輸液管,碘若干．

② 裝置圖:如圖8所示.

圖8

③ 制作方法：

如圖8所示,將去掉點(diǎn)火器的打火機(jī)、剪掉針頭的輸液管和針筒(教師演示用100mL)按圖示連接．為了增加演示實(shí)驗(yàn)的可視性，可在100mL針筒內(nèi)先放一粒碘,演示裝置壓活塞時(shí)所需的力較大,可配一個(gè)硅膠槍．

④ 操作方法:

第1步，松開夾子,打開打火機(jī),向針筒中充丁烷氣體,活塞往后退．

第2步，待針筒中充滿氣體時(shí)(可延遲5s,以活塞不蹦出針筒為宜),關(guān)閉打火機(jī),用夾子夾住輸液管．

圖9

第3步，把針筒裝入硅膠槍內(nèi),緩緩?fù)苿?dòng)針筒活塞,注射器內(nèi)出現(xiàn)液滴,繼續(xù)向里推進(jìn)活塞,液體的量逐漸增多,碘溶于丁烷,溶液呈紅棕色(如圖9所示,可借助實(shí)物投影儀將實(shí)驗(yàn)過程展示給學(xué)生看),松開硅膠槍馬上可見液態(tài)丁烷汽化,碘析出后分布在針筒內(nèi)壁．

(4) 改進(jìn)評(píng)估.

① 打火機(jī)內(nèi)的丁烷沸點(diǎn)為-0.5℃,即使在冬天也易汽化,不需要用很大的力氣來拉活塞使其汽化．同時(shí)針筒內(nèi)先充滿氣體再液化,不需要考慮過多的液體沒有汽化對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響．

② 打火機(jī)貼近學(xué)生生活,激發(fā)學(xué)生興趣．學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)?zāi)芾斫獯蚧饳C(jī)中的丁烷在常溫下是如何液化的．

③ 實(shí)驗(yàn)材料常見、組裝方便、可單手操作,可在室內(nèi)巡回演示或用實(shí)物投影展示，教學(xué)效果好．丁烷在密閉的系統(tǒng)中運(yùn)作,不會(huì)泄漏,更加安全,可以讓學(xué)生親自操作或課后自己組裝,強(qiáng)化了學(xué)生的親身體驗(yàn),進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果．

2 反思提高

演示實(shí)驗(yàn)是為突破難點(diǎn),建立概念、得出規(guī)律等起作用的,所以當(dāng)我們碰到概念建立或規(guī)律得出出現(xiàn)困難時(shí),可以用實(shí)驗(yàn)來解決,但這種演示實(shí)驗(yàn)必須符合:

(1) 高見度,即現(xiàn)象要非常明顯,用高見度,視覺沖擊強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)來演示,從而得到讓學(xué)生信服的結(jié)論.

(2) 純粹,即實(shí)驗(yàn)就是為某個(gè)結(jié)論而做的,目的性明確,無別的干擾因素．

(3) 貼近生活,即所開發(fā)的創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)必須跟學(xué)生的生活緊密聯(lián)系在一起,[1]這一方面學(xué)生對(duì)于熟悉的東西更親近,更易理解;另一方面也是物理來源于生活,又應(yīng)用于生活的體現(xiàn)．

(4) 低成本，[2]即實(shí)驗(yàn)材料最好是成本低的一些生活用品或生活廢棄物,真正做到低成本實(shí)驗(yàn)．

(5) 師生共做，即創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的過程最好讓學(xué)生們都主動(dòng)積極地參與進(jìn)來,不但可以提高他們的動(dòng)手能力,也能培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維．讓我們積極開發(fā)高見度的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),用強(qiáng)有力的視覺沖擊,在學(xué)生的頭腦中形成一個(gè)很直觀、理解透徹的概念或規(guī)律,從物理實(shí)驗(yàn)到物理圖像到抽象知識(shí)的建構(gòu)過程中,先把思維難度降低,從抽象的語言變成形象的實(shí)驗(yàn)過程,從而再上升到理性的過程,這樣更有利于概念的形成和規(guī)律的得出,也有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和求知欲．

1 黃建林,朱春鳳.利用生活器材開發(fā)物理小實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2016(11):56-59.

2 趙力紅.低成本 高智慧 深探究(二)——低成本實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的開發(fā)與運(yùn)用[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn),2006(3):12-15.

本文獲浙江省教研課題“‘高見度’微創(chuàng)實(shí)驗(yàn)的開發(fā)和教學(xué)研究”(編號(hào)： 06329)基金資助.

2017-02-12)