趙成

一、排除無關(guān)因素干擾，引導(dǎo)學(xué)生明確觀察的總?cè)蝿?wù)

在任何一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)中，都或多或少地存在著與概念、原理、規(guī)律的本質(zhì)聯(lián)系無關(guān)的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象在演示實(shí)驗(yàn)中起著干涉觀察的作用。為克服無關(guān)因素的干涉，就需要教師引導(dǎo)學(xué)生明確觀察的總?cè)蝿?wù)，使學(xué)生從一開始就明確如何在演示實(shí)驗(yàn)是選擇信息。

例如，楞次定律教學(xué)觀察的中心任務(wù)是考察感生電流的方在何時(shí)會發(fā)生改變？使它改變的因數(shù)有哪些？在觀察任務(wù)的指引下，學(xué)生就會將注意力集中于電流指針的偏轉(zhuǎn)方向和條形磁鐵或通電螺線管在閉合螺線管中插入或拔出的方式之間的關(guān)系，從而排出插入或拔出的快慢、電流表指針偏轉(zhuǎn)的幅度等次要因數(shù)的干擾。

又如，利用雞蛋兩次從同一高度下落，分別落到鋪有泡沫塑料和堅(jiān)硬石板的水平桌面產(chǎn)生的不同效果，從而說明沖量相同時(shí)，作用時(shí)間越短，平均沖力越大的關(guān)系。這個(gè)演示雖然簡單，但雞蛋落地的效果明顯，學(xué)生的注意力和興奮點(diǎn)常常會集中到打破了的雞蛋上去，而淡化了對演示實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵點(diǎn)的觀察。只有在實(shí)驗(yàn)演示前對觀察的總?cè)蝿?wù)進(jìn)行必要的引導(dǎo)，學(xué)生才能觀察到“同一高度下落，最后都處于靜止”，以及“雞蛋落在泡沫塑料上的緩沖過程”等關(guān)鍵因素。

二、細(xì)分階段，引導(dǎo)學(xué)生把觀察任務(wù)具體化

對演示階段的劃分是教師在分析學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對演示階段的安排。它是將實(shí)驗(yàn)演示的過程分解為若干部分，每一部分都有一個(gè)明確的階段性目標(biāo)，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生認(rèn)識過程的規(guī)律，將各個(gè)部分排成一個(gè)序列。

例如，在利用橫（縱）波演示儀器模擬演示橫（縱）波發(fā)生與傳播的過程中，實(shí)驗(yàn)演示模擬了一排無振動的質(zhì)點(diǎn)在波源的帶動下依次開始振動，并最終形成了波。在波的傳播過程中，質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近往返振動，波形不斷前進(jìn)?；狙菔竞陀^察應(yīng)當(dāng)分為兩大部分；首先，從第一個(gè)質(zhì)點(diǎn)開始振動，逐步依次帶動所有質(zhì)點(diǎn)振動。在這個(gè)波的形成過程中，要注意引導(dǎo)學(xué)生觀察在彈性介質(zhì)中是怎樣形成的。先振動的質(zhì)點(diǎn)依靠質(zhì)點(diǎn)的相互作用力帶動鄰近質(zhì)點(diǎn)也開始振動，但后振動的質(zhì)點(diǎn)到達(dá)最大位移或平衡位置的時(shí)刻總是落后于先振動的質(zhì)點(diǎn)，即振動相位落后。其次，在全部振動都質(zhì)點(diǎn)起來后，進(jìn)一步演示和觀察波的傳播觀察的特點(diǎn)。教師要引導(dǎo)學(xué)生觀察每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)只在原平衡位置附近振動，并不隨波形前進(jìn)而發(fā)生平衡位置的遷移；還要觀察橫波在傳播過程中波峰與波谷相互間隔，縱波在同一位置疏部與密部交替出現(xiàn)。

三、抓住語言的表達(dá)，引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確表達(dá)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的表達(dá)大多是只從表象出發(fā)，用生活化的語言來表達(dá)。例如，“反射角等于入射角”、“小車跑得越快越難停下來”、“表面越不光滑，小車跑得越遠(yuǎn)”，等等。這些語言來源于學(xué)生的生活以及與之相關(guān)的生產(chǎn)實(shí)踐，是一種自然語言，結(jié)構(gòu)松散且簡約化。而物理學(xué)是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科，有專門表達(dá)自己概念、規(guī)律、現(xiàn)象的詞匯、術(shù)語，其表述要簡練、嚴(yán)密、精確。

教師在引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，更要引導(dǎo)學(xué)生使用具有簡練、嚴(yán)密、精確的物理語言表述所觀察到的現(xiàn)象，使不穩(wěn)定、無持續(xù)的感覺變?yōu)榉€(wěn)定的、有持續(xù)的表象，進(jìn)而打破感覺器官的局限，促進(jìn)學(xué)生的感覺、知覺、表象上升為理性思維。

在引導(dǎo)學(xué)生用物理語言實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：

1、細(xì)致觀察，防止實(shí)驗(yàn)條件的缺失。

在演示實(shí)驗(yàn)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察，特別是注意實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)生的條件。如某種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象只在某種實(shí)驗(yàn)條件下出現(xiàn)，則必須客觀地指出這一現(xiàn)象所存在的條件。例如，在利用注射器封閉一段空氣來演示氣體壓強(qiáng)隨體積變化規(guī)律時(shí)學(xué)生往往將現(xiàn)象表述為“氣體的壓強(qiáng)越大，體積變小”，而忽略了“一定質(zhì)量”“空氣”“溫度不變”等實(shí)驗(yàn)條件。

2、理解原理，準(zhǔn)確表述實(shí)驗(yàn)條件。

例如，動能與質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)的演示方法是：讓質(zhì)量不同的小球從斜面上的同一高度滾下，打到一塊小木塊上，將木塊撞出一段距離。對此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生表述“當(dāng)物體的高度一定時(shí)，質(zhì)量越大，具有的動能越大?！睂?shí)際上，本實(shí)驗(yàn)研究的是動能與質(zhì)量的關(guān)系，由于影響小球的動能因素有兩個(gè)——質(zhì)量和速度，因此研究動能與質(zhì)量的關(guān)系所采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制量法，即在保持小球速度不變的條件下，通過改變小球的質(zhì)量來研究動能與質(zhì)量的關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)讓質(zhì)量不同的小球從同一斜面的同一高度滾下只是控制小球到達(dá)斜面底端時(shí)的速度不變。因此，在表述動能與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，它的實(shí)驗(yàn)條件是——使小球到達(dá)斜面底端時(shí)，速度不變，而不是小球的高度不變。

在演示實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的原理及實(shí)驗(yàn)的方法，這對學(xué)生正確地表述實(shí)驗(yàn)的條件及實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)很有必要。

3、明確目的，因果關(guān)系不能顛倒。

在演示實(shí)驗(yàn)中，教師一方面要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注物理?xiàng)l件改變與物理現(xiàn)象變化之間的聯(lián)系，另一方面還要注兩個(gè)物理量的因果關(guān)系。因而在表述是，因果關(guān)系不能顛倒。

例如，在演示電流與電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生對此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表述為：“當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，導(dǎo)體的電阻跟通過導(dǎo)體的電流成反比”。實(shí)際上，本實(shí)驗(yàn)的目的是保持導(dǎo)體兩端電壓不變，通過改變導(dǎo)體的電阻來觀察電流的變化情況。因此，電阻的變化是原因，電流的變化是結(jié)果。正確的表述為：“當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成正比。”

四、通過提問、設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)和深化觀察結(jié)果

觀察的深刻性在于，要通過表面現(xiàn)象抓住事物的本質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師要通過提問、設(shè)問等方式，啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用學(xué)過的知識對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析、綜合、比較、抽象和概括，即通過物理現(xiàn)象尋找物理本質(zhì)。

在楞次定律的演示中，可設(shè)問 ：N極（S極）插入或拔出線圈時(shí)，電流方向?yàn)槭裁床灰恢拢扛猩妱觿莸恼?fù)端與磁通量變化，原磁場方向之間有什么規(guī)律？在得出楞次定律后，可進(jìn)一步設(shè)問：感生電流的方向如何確定？學(xué)生通過思考，運(yùn)用已學(xué)過的知識，很快能回答：由楞次定律判定感生電流的磁通方向，再由安培定律可以判定感生電流的方向。至此，還可以進(jìn)一步設(shè)問：為什么會產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象？由于磁鐵和產(chǎn)生感生電流的線圈之間磁力作用總要阻止磁鐵和線圈的相對運(yùn)動，因此要產(chǎn)生感生電流，外力必須克服阻力（磁力）做功，這樣其它形式的能才會轉(zhuǎn)化成感生電流的電能。教師也可以用反證法進(jìn)行推理：如果不是這樣，而出現(xiàn)完全相反的情況，那么，磁鐵和線圈一旦有了相對運(yùn)動，線圈中感生電流的電能和磁鐵運(yùn)動的機(jī)械能將會同時(shí)增大，而這是違反能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的，因而是不可能發(fā)生的。這樣步步設(shè)問，學(xué)生的認(rèn)識踏上一個(gè)新的臺階。