高爾堂

摘 要：科學(xué)認(rèn)識(shí)的成果首先是通過概念來概括和總結(jié)的。試圖通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以達(dá)到解決問題的疑慮，活躍課堂氣氛的目的。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)；教學(xué)概念

科學(xué)概念往往具有高度的概括性和抽象性，學(xué)生在研究中，如果不能真正把握其含義，并使用知識(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生一些思維障礙及各種各樣的錯(cuò)誤。因此，教師在教學(xué)中巧妙地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，將對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)、掌握科學(xué)概念起到事半功倍的效果。本文試圖通過一些例子來解釋如何在科學(xué)教學(xué)中利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)來優(yōu)化概念。

一、用實(shí)驗(yàn)“隱喻”，讓抽象概念可視化

有些知識(shí)是不容易理解的，但如果我們能找到一個(gè)恰當(dāng)?shù)谋扔?，往往?huì)收到意想不到的效果。實(shí)驗(yàn)可以很好地發(fā)揮這個(gè)“隱喻”作用，讓學(xué)生了解新知識(shí)，新概念和新規(guī)律，充分發(fā)揮正遷移作用。

二、利用實(shí)驗(yàn)消除之前的錯(cuò)誤，使學(xué)生理解正確的概念

學(xué)生的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)是有限的，往往被事物的表象所迷惑，不能看到它的本質(zhì)，容易形成一些錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。教學(xué)大氣壓強(qiáng)時(shí)，我們總會(huì)讓學(xué)生吸飲料，然后飲料迅速進(jìn)入口中。這個(gè)實(shí)驗(yàn)希望學(xué)生了解吸管內(nèi)空氣壓強(qiáng)減小，飲料是在大氣壓力下作用下進(jìn)嘴里的，但許多學(xué)生會(huì)認(rèn)為飲料是被吸入口中的。

我們可從學(xué)生形成錯(cuò)誤概念的原因入手設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程如下：圖1將一個(gè)吸管（質(zhì)地要軟）放入燒杯中，用止水夾在液面處夾緊吸管；圖2是人用力吸后吸管變扁了，這說明人在用力吸時(shí)能將管內(nèi)的空氣吸走；圖3是吸管扁了以后在吸管上方用止水夾夾緊，這時(shí)可以讓學(xué)生猜想，當(dāng)我把下邊的止水夾松開后會(huì)出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象；圖4是松開下面的止水夾后，液面上升，吸管恢復(fù)原來形狀，液面上升至止水夾。通過實(shí)驗(yàn)證明了吸管中的水是由于吸管內(nèi)的氣壓小于外界大氣壓，而在大氣壓的作用下被壓上來的，有力地破除前概念對(duì)新概念的負(fù)遷移。

三、利用實(shí)驗(yàn)突破難點(diǎn)，讓學(xué)生理解更加深入

難點(diǎn)是教學(xué)的“攔路虎”，如果不及時(shí)解決，將直接影響學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解和掌握。教學(xué)難點(diǎn)時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式、方法、技術(shù)，有效突破學(xué)習(xí)障礙，是提高教學(xué)質(zhì)量的重要保證，是教師必須掌握的基本教學(xué)技能。

如在“浮力”中的V排就是學(xué)生理解中的一個(gè)難點(diǎn)。我們用浙江省杭州市的一個(gè)中考試題來分析。

例題：重100 N的水可以產(chǎn)生的最大浮力為（ ）

A.一定小于100 N B.一定大于100 N

C.一定等于100 N D.可以大于100 N

分析：考點(diǎn)是F=ρ液gV排，用等于100 N的水來，包裹這個(gè)物體時(shí)，該物體的體積的大小是可以趨于無限大的，因此，水產(chǎn)生的最大浮力也趨向于無窮大，所以選擇B。然而，學(xué)生往往會(huì)回答C，錯(cuò)誤的原因在哪里？

錯(cuò)誤分析：我們認(rèn)為學(xué)生是把排開水的體積和排出水的體積混淆了，認(rèn)為物體排開水的體積就是物體排出水的體積，所以，把物體放在100 N的水中，最多能排出水的重力就是100 N，所以，最大浮力就是100 N。

因此，為使學(xué)生了解排開水的體積與排出水的體積之間的本質(zhì)區(qū)別，必須使用一個(gè)實(shí)驗(yàn)來證明，這樣才能讓學(xué)生透徹理解它是什么。

實(shí)驗(yàn)方案如下：

（一）實(shí)驗(yàn)器材：燒杯，彈簧秤、細(xì)線、量筒、集氣瓶

（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.學(xué)生實(shí)驗(yàn)探索

實(shí)驗(yàn)過程：

①取一定量的水（加紅墨水），記為V1.

②用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量集氣瓶，記G

③在燒杯中放入集氣瓶，將水沿著間隙倒入燒杯中，直到燒杯中的集氣瓶浮起來。

④將量筒中余下的水測(cè)得體積V2.

⑤計(jì)算倒入水的重力G水=ρ水g（V1-V2）。因?yàn)槠r(shí)，F(xiàn)浮=G，所以當(dāng)G>G水時(shí)，說明水對(duì)浸在其中的物體能產(chǎn)生比自身重力更大的浮力。

2、學(xué)生討論

①根據(jù)阿基米德原理分析：杯中水的體積（V水）和物體排開水的體積（V排）哪個(gè)大？

②指出V排是圖中哪一部分（打斜杠）？

③物體放在1 N的水中，最多能排開水的體積是多少？

3.反饋

例：首先，找一個(gè)底面為S1 m2，而高度盡量高的圓柱體容器，然后在其內(nèi)部放入一個(gè)底面積為S2 m2（S1 m2>S2 m2），重為G N的圓柱體木塊。然后往圓柱體容器中緩緩地注入水，直到木塊剛剛浮起來，容器內(nèi)注入水深度h= m.

答案：h=G/ρ水gS2m

我們通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，很具體直觀地證明了水可以產(chǎn)生無限大的浮力，使學(xué)生更好地理解了阿基米德定理的內(nèi)容。

因此，巧妙地設(shè)計(jì)一些實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生加深對(duì)科學(xué)概念的理解深度，在課堂上，提高我們的教學(xué)效率，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的信心。

合理有效地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，利用實(shí)驗(yàn)直觀具體的特點(diǎn)來對(duì)抽象的科學(xué)概念進(jìn)行教學(xué)的效果是明顯的，將抽象的科學(xué)概念形象地呈現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生在輕松、愉快、有趣中學(xué)習(xí)科學(xué)，學(xué)習(xí)成績(jī)的提高自然水到渠成。

（作者單位 浙江省杭州市蕭山區(qū)南陽(yáng)初級(jí)中學(xué)）