袁海江

引子

(2011，浙江高考)如圖所示，在鐵芯上、下分別繞有匝數(shù)n₁=800和n₂=200的兩個線圈，上線圈兩端與u=51sin314tV的交流電源相連，將下線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的讀數(shù)可能是

A2.0V

B9.0V

C12.7V

D144.0V

這個題目對我們教師，至少對筆者是刻骨銘心的。這個題目讓我們考生怎么算?讓我們教師怎么分析?讓我們的課怎么上?“憑直覺這個答案的來源肯定是有依據(jù)的，很有可能是命題組在實驗室里做出來的?！薄@是我們一線教師的一致反應(yīng)，事后也得到了命題組專家的肯定回答。

我們的課應(yīng)該怎么上?物理課怎樣上才有效?本文擬以對上題的反思為引子，就對物理演示實驗現(xiàn)狀分析及對策講一點初淺的看法，給我們更有效的物理課堂教學添磚加瓦。

1對“演示實驗”的認識

從接受物理學教育開始，到走上工作崗位至今，“物理是以實驗為基礎(chǔ)的學科”對我們而言根深蒂固，講到物理實驗，我們便會喊口號那樣喊出。事與愿違，我們的課堂上很少看到她的影子。但在另一個側(cè)面，我們看到的是另一番景象，從匯報課，到觀摩課；從優(yōu)質(zhì)課比賽，到素質(zhì)大比武；從物理研討會，到物理年會。實驗都是有機組成部分，她是一節(jié)課的亮點；是我們獲勝的關(guān)鍵，是我們年會的風景。

案例110年9月，浙江省高中物理課堂教學評比中，由義烏中學王丹鳳老師執(zhí)教的《牛頓第三定律》，她的最大亮點就是演示實驗，其中有一組實驗可稱為——“陸空海”體驗。

師：像這種相互作用例子在我們身邊還有很多，如在公路在行駛的汽車，汽車為什么能在路上行駛(拿出遙控汽車演示)。

生：是地面對汽車的摩擦力。

師：汽車對地面有力嗎?地為什么不動?離開地面汽車會動嗎?

生：學生啞然。

師：用實驗演示一下，拎起汽車，按下遙控，發(fā)現(xiàn)汽車輪子只轉(zhuǎn)但不前進。(離開地面汽車不會動)

桌上放輛倒置小車，小車輪上擱一較粗糙的薄長三夾板，板上再放遙控小汽車，按下遙控，效果非常明顯，汽車前進，木板后退，全班嘩然。(汽車對地面有力)

師：行駛的汽車是汽車與地面有相互作用，那天上飛的飛機又如何?拿出事先準備好的遙控直升機，直升機下方鋪有較多彩色紙屑。按下遙控，飛機上飛，紙屑飛舞。飛機為什么會上飛，是誰的作用?

生：空氣。

為了再次說明這一問題，王老師將飛機拿到學生(長頭發(fā)女同學)，啟動飛機。問該同學，風吹的爽不爽?“爽”學生大聲問答。

師：飛行的飛機是飛機與空氣的相互作用，那水中的物體呢?王老師將用彈簧秤提著的鉤碼放進置在臺秤上的水槽中，請同學們注意觀察兩示數(shù)的變化?

生：彈簧秤示數(shù)變小，臺秤示數(shù)變大。

師：這個實驗說明水對鉤碼有浮力，鉤碼對水有壓力，即鉤碼與水相互作用。直接接觸的物體間有相互作用，那不直接接觸的物體間有嗎?

王老師用事先準備好的兩帶磁鐵的小車加以演示說明。

王老師準備的“海陸空”三方面的感性實驗、直接接觸物體間的相互作用和與不直接接觸物體間的相互作用作用的感性實驗，這種多方位、多角度的演示實驗無不刺激其視覺、其思維、其前科學概念。演示實驗為學生積累了感性認識，實現(xiàn)了認知順應(yīng)。

從這個案例加上上面的考題。我們是否應(yīng)喚醒那只沉睡的羔羊，拿起我們的老本行，多給演示實驗一些關(guān)愛，相信她一定會“投之于木桃，報之于瓊瑤?！?/p>

2“演示實驗”的課堂模式

“一張嘴巴，一本書；一塊黑板，一只筆”，這是我們常用的演示實驗教學方式，可能講的有些絕對，但用這種方式的大有人在。這種“嘴巴實驗”，“黑板實驗”只是蜻蜓點水，點到為止，并不能給學生以感官上的刺激，充其量只不過是識記罷了。

新課程強調(diào)學生的主體意識，重視培養(yǎng)學生的操作能力，自主探究能力。鑒于此，我們可將教材中有些樣板式演示實驗，或改參與式演示實驗；或改合作式演示實驗。

案例2如上是觀察桌面微小形變的“樣板式”演示實驗，但在平常的教學中我們可用激光筆代替光束，操作如圖，將反射光點直接投到天花板上。取材方便，操作簡單，現(xiàn)象明顯，參與性高，且也可學生自行合作完成。

案例3如上必修2《平拋運動》中的“樣板式”演示實驗，這個優(yōu)點是實驗現(xiàn)象明顯，操作也較簡單，但缺點是學生只能“聽”“看”現(xiàn)象。參與度不高。筆者在課堂上采用了如下實驗，學生參與高，現(xiàn)象明顯，操作簡單，就地取材。具有較高的“樂價比”(簡單的東西帶來的快樂其實很多，很劃算)。

簡易平拋豎落儀，實驗器材：一張硬紙片，兩個墊片(兩個硬幣)，一支筆。實驗流程如圖。

實驗過程中我們可以稍加提醒和指導。如：①提醒學生觀察現(xiàn)象，比較這兩個運動。你們觀察到什么現(xiàn)象?怎樣判斷它們是否同時落地?是“聽”準確還是“看”準確?兩墊片是否同時落地?②同時落地說明兩墊片經(jīng)過相同的時間到達同一水平面，兩墊片是否每時每刻都在同一水平面上，實驗中改變哪個物理量反復(fù)做更能說明這一問題?

由于我們的學生主體參與意識薄弱，動手能力不強，在參與式演示實驗和合作式演示實驗?zāi)Ｊ街?，我們要多一點理解，少一點抱怨；多一點寬容，少一點責備；多一點鼓勵，少一點批評。這樣，師生之間的感情交流就會更流暢，教學效果也就會更好。

3“演示實驗”如何“做”

關(guān)于“如何做演示實驗”的問題，我們可以從教師、教材、器材、現(xiàn)象、學生等方面來講，比如對教師而言，在講解指導實驗時不可眉毛胡子一把抓，東一榔頭西一棒槌，要定點打樁，樁樁有力。限于篇幅，本文從以下幾個方面對“做演示實驗”提幾個要求。

3.1演示實驗應(yīng)力求簡單便利

演示實驗裝置應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，取材方便，突出關(guān)鍵步驟，以利于學生集中注意演示實驗本身，提高教學效果。通過簡單的演示實驗，就可以使教師用較少的語言，在較短的時間內(nèi)，把要講述的問題展現(xiàn)在學生的面前。當學生對這個“為什么”產(chǎn)生濃厚的興趣時，他的思維活動必然是積極活躍的。一個好的演示實驗所起的作用，是最生動的口頭表述也代替不了的。

案例4在《電阻定律》一節(jié)中，講到電阻率與溫度之間的關(guān)系時，教材有這樣一段描述“各種材料的電阻率一般都隨溫度的變化而變化。金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。”對學生而言知識識記，沒有感性認識和感官刺激，為此筆者在課堂上安排了如下演示實驗。

實驗器材：取日光燈一端金屬絲(連管腳)、J1202高中學生電源、“3.8V，0.3A”小燈泡、電鍵、電路板、導線等。

如圖所示，將上述調(diào)試好的實驗裝置在課堂上演示，我們會看到如下現(xiàn)象：電鍵閉合后，小燈泡發(fā)光，過一會兒(時間較短)，小燈泡由亮變

暗，同時燈絲發(fā)紅。此時，我們在發(fā)紅的燈絲上吹一口氣，可以看到燈絲由紅轉(zhuǎn)黑，同時小燈泡由暗變亮。

由上述實驗現(xiàn)象可知，在電鍵剛閉合時，金屬絲為黑色(還來不及發(fā)熱，溫度較低)，此時，金屬絲的電阻率較小，由電阻定律知，金屬絲電阻小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得，電流較大，所以小燈泡比較亮；過了一會兒，金屬絲發(fā)紅(可以用打火機在燈絲上燒一下，效果還要好，溫度升高)，金屬絲的電阻率增大，電阻變大，則小燈泡由亮變暗。當我們在金屬絲上吹一口氣后，金屬絲由紅變黑(溫度降低)，電阻率由大變小，所以小燈泡又由暗變亮。

這里實驗電路簡單，日光燈一端金屬絲(連管腳)取材方便，一燒一吹操作簡便，一暗一亮現(xiàn)象明顯。

這種取材簡便的實驗器材更容易使學生接受，學生學起來更會有興趣，他們會忽然發(fā)現(xiàn)原來生活中到處都有物理現(xiàn)象。不但如此我們還可以通過網(wǎng)上搜索、淘寶購物等方法搜尋器材，這可能便是教育大家朱正元教授當年的“壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”這一主張的現(xiàn)代體現(xiàn)。我認為實驗的條件不是重要的，關(guān)鍵是教師應(yīng)該給學生做創(chuàng)造實驗的機會，從身邊的生活發(fā)現(xiàn)物理問題，激發(fā)學生熱愛生活，熱愛自然，熱愛學習。勤于思考?；蛟S情感態(tài)度和價值觀通過這樣的滲透會更自然一些，可能也是“從生活走向物理，從物理走向社會”之課改理念的有力載體。

3.2演示實驗應(yīng)力求直觀明顯

不知大家在做演示實驗是否遇看到過這樣的場景——“座位較后的學生，一有實驗馬上站起來觀察我們做的演示實驗，甚至跑上來觀察”，這是對我們做的演示實驗可見度的一個要求，也充分反映了學生要求看清楚演示實驗的心理。

案例5在必修2《平拋運動》中我們自制的一個平拋水平儀，實驗流程如圖。

從同一高度無初速釋放兩金屬小球。我們會看到做平拋運動的小球和做勻速直線運動的小球在水平軌道上相遇而發(fā)生碰撞，且在運動中兩小球在同一豎直線上(在實驗誤差范圍內(nèi))。

這種清楚明顯、可見度高的物理現(xiàn)象，才容易觸動學生視覺，激發(fā)學習興趣，啟發(fā)思維活動。在平時教學我們還可以采取增大器材尺寸，選擇儀器擺放角度以及選擇合適演示角度、位置甚至向不同方位動態(tài)展示演示結(jié)果等方法，力爭提高實驗的可見度。另外，我們對某些變化小，不易測量的物理量可以通過微量放大的方法進行測量和分析。如案例2通過光點移動將固體形變這一微小量放大，提高可見度?；蚩刹捎脤嵨锿队皟x將實驗器材映射于屏幕上，或可用示教板來突出實驗的主要裝置，以便于學生把注意的焦點集中于所要研究的問題上，或可將某些樣板式演示實驗改為合作式演示實驗，如把通過磁鐵與線圈相對運動得出楞次定律的樣板式演示改為合作式實驗，這樣，線圈繞法、指針偏轉(zhuǎn)一目了然，不僅便于學生觀察，印象深刻，而且增加了他們的動手機會，提高了學習興趣，增強了實驗?zāi)芰Α?/p>

3.3演示實驗應(yīng)力求動態(tài)展示

有特級教師曾言：“只有好的實驗裝置(哪怕是可以得到非常精確的結(jié)果)，沒有好的演示過程是不會收到良好的教學效果的?！闭n堂需要動態(tài)生成的課堂，同樣我們的演示實驗也要給學生們一個動態(tài)的展示。

案例6在選修3-2《交變電流》中教材安排了《探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系》的實驗，但這一實驗我們真的做起來，恐怕很難得到其數(shù)值關(guān)系。結(jié)合浙江省教育廳教研室編寫選修3-2作業(yè)本的“做一做”，如下圖。

在教學過程中我們做了如下的演示實驗，在導線一圈一圈動態(tài)過程中。小燈泡由不亮變的微亮(如下左上圖)；放上鐵芯，小燈泡由微亮變的較亮(如下右上圖)；閉合鐵芯，小燈泡由較亮變的很亮(如下右下圖)；拿掉鐵芯，小燈泡亮度復(fù)原，在此基礎(chǔ)上再增加線圈匝數(shù)，小燈泡亮度增加(如下左下圖)。

課堂教學中我們將實驗動態(tài)展示在學生面前，學生對什么是理想變壓器肯定會有所感觸，如果每一屆學生我們都做過這個動態(tài)實驗的話，那開頭考題答案A是很顯然了。

這個演示實驗的要點是要學生看清楚二點，其一是要學生在動態(tài)演示中看清燈泡亮暗與所繞匝數(shù)間的關(guān)系；其二是要學生在動態(tài)演示中看清燈泡亮暗與可動橫梁位置(漏磁程度)的關(guān)系。除了這二點之外此演示實驗還有幾個附加值。

附加值一：演示渦流熱。以此可說明理想變壓器另一條件忽略鐵損(由“渦流”所產(chǎn)生的損耗)。在閉磁前在橫梁下墊入一12.5cm×3cm的鐵板，通電一段時間后，讓學生觸摸鐵板，可以感知鐵板是熱的。

附加值二：在讓學生感知鐵損時，即可取下原線圈讓另外學生觸摸，也可感知原線圈是熱的，這樣我們便可說明理想變壓器又一條件忽略銅損。

附加值三：如圖此題大家肯定很熟悉，“真的有這種感覺嗎?”，我們老師會說做一下就知道了，“你做了嗎?”；我們學生會感到很茫然，一臉無奈狀。“你敢來試一試嗎?”，拋出這個問題后，課堂氣氛立即升溫，大家都躍躍欲試。具體實驗時就可用上述器材。此實驗效果明顯，大家不妨一試。這個其實是我們平時在講的“千人震”實驗。

在演示實驗的引導下，由淺入深，懸念重生，同學們“帶著興趣，帶著懸念，帶著思考，帶著強烈的求知欲”去學習。在同學們參與互動中，使“要我學”的外壓力變成“我要學”的內(nèi)動力，學生成為課堂上真正的主體，從而教師少教，學生多學、好學、會學，使我們的課堂更有效。