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【摘要】 物理学是一门以观察和实验为主的科学，实验探究对培养学生的创新能力至关重要，实验教学是物理教学的一种重要手段，而演示实验则是重要的组成部分和教学形式。如何改进和优化演示实验，是我们每一位物理教师需要认真思考、学习和研究的问题。成功的、创新的演示实验是提高物理课堂教学效率的重要保证。
【关键词】 初中物理 演示实验 课堂教学 改进与优化
一、当前我校物理演示实验存在的一些不良现状分析
物理实验教学中蕴含着极其丰富的创新教育内容，为素质教育、培养创造性人才提供了极好的载体。随着物理新课程的逐步推进。培养学生科学素养的课程理念已经被大家所普遍接受。随着中学物理新课程改革的实施，物理演示实验得到越来越多的关注和重视。但在实际教学中，我校（注：我校为山区乡镇学校，属薄弱学校）仍存在：演示实验数目达不到教学大纲要求，或连实验都不做的不良情况，严重制约教学质量的提高。课堂演示实验现状的不满意，主要存在以下主观和客观原因：
第一，主观上：旧的实验教学观念跟不上新课程的要求，存在一定的落差。首先，学校和教师受传统教育的影响，普遍存在重理论轻实验的思想，对物理实验是物理教学的基础和重要性认识不够，把物理实验仅仅当成是可有可无的教学内容，教学方法普遍采用讲授法，不少教师认为学生不会动手做实验不要紧，只会动笔考实验就可以了，因此引发了“做实验不如讲实验” “讲实验不如背实验”的荒唐之计。其次，科技的飞速发展，多媒体进入课堂，使得部分教师过分追求、迷恋多媒体模拟实验，让学生看看了事，不重视让学生观察实物和实际操作。总而言之，目前相当数量的教师不做或少做实验，放弃了运用实验的直观教学方法，这一现状严重妨碍了培养学生创新能力的人才，这样教出来的学生一遇到实物实验就束手无策，不知道如何动手。
第二，客观上：（1）教材上部分实验器材过于繁杂，实验存在较大的不确定性，教师开展起来有很大难度，导致教师不敢去做。（2）实验内容设置缺乏生活性，趣味性，对学生思维的启发作用有限。（3）演示实验的数量有待增加，往往一个问题只设置一个演示实验，教师开展的自由度受很大限制。（4）演示實验的呈现形式单一，学生接受有一定难度。
二、物理演示实验改进和优化
既然物理演示实验在教学中有着举足轻重的作用，那么对于我们的物理一线教学人员对演示实验的改进和优化任重而道远。以下就是笔者进行物理演示实验改进和优化对策的点滴见解。
第一，演示实验进行改进和优化需要明确实验目的。演示实验必须紧密配合课堂教学，选题最好和教材一致，内容要精炼，现场要求清楚，能说明问题，要防止脱离教材而随意取材，且内容又过于庞杂，以至使学生眼花缭乱，其结果往往是喧宾夺主，这样不但起不到应有的作用，反而会分散学生注意力，影响课堂教学的正常进行。
如：讲解“分子之间的引力和斥力”，人眼无法看到分子，学生理解非常困难。通过改进实验：用弹簧和小球来描述分子之间的引力和斥力（这也是模型法的典范）。演示过程：在一根弹簧的两端分别加一个小球，演示时分别压缩弹簧演示斥力，拉伸弹簧演示引力，然后再向学生讲解分子间斥力和引力同时存在的知识，还可进一步演示压缩或拉伸该装置，让学生分析其中斥力和引力的变化情况及最终表现结果，这样可把“看不见”变为“看得见”，让学生明确该实验的要求和目的，使学生对该知识全面掌握。
第二，演示实验进行改进和优化要能激发学生好奇心，培养学生学习兴趣。学生对学习有无兴趣，是能否积极思维和具有求知欲望的重要前提。一般来说，初中学生在刚刚接触物理时，都有一种新奇感。这种好奇心如果得不到及时培养，可能很快消失。
实验一：在讲解“汽化吸热”的知识时，我做了一个演示实验“烧不坏的手绢”： 将两份酒精和一份水兑在一起，将手绢放到兑了水的酒精里浸湿，然后将手绢从杯子里取出，稍微拧一下，再将手绢挂在铁丝上，用火柴将手绢点燃，由于手绢有水，燃烧后的手绢完好无损，学生对这现象很惊讶，激发了他们的求知欲望，加深了他们对“汽化吸热”知识的理解。
实验二：在讲解“大气压强”时做了“双试管实验”，该演示实验现象明显，简单易操作，能很好地激发学生的好奇心。演示过程：取试管两支，大小不同，小试管刚好能装进大试管为宜。（1）将小试管插入大试管中。（2）将两支试管口朝下同时倒过来，观察实验现象（此时小试管会掉出来。）（3）在大试管中装入适量的水。（4）将小试管插入装有水的大试管中。（5）将两支试管口朝下同时倒过来，观察实验现象。（可以清楚地看到小试管在大试管中缓慢上升，直至大试管顶部，大试管里的水不断往下滴。）
第三，演示实验进行改进和优化需要注意实验效果的直观性和明显性。直观性是教育学中的一条教学原则，在演示实验中能否让学生利用他们的视听器官（或其他器官），直接感触到所表现的物理现象的特征，是演示成功的关键所在。而演示的明显性是说要演示的物理现象让每个学生都能明显地观察到。例如：平时我校的电学演示实验采用的器材都是上世纪所留的“老古董”，设备残旧，尺寸较小，连接的导线是最原始的接驳方式，演示效果非常差，学生学习提不起激情。经过与学校领导的沟通协调，物理室采购了一批“磁吸式电学演示箱”，全新的电学元件（电池、开关、小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表和电阻等）都用磁吸的方式展现在黑板上，而且电流表、电压表的仪器尺寸都比较大，做电学演示时，操作简便，实验现象显著、直观，又能对演示过程出现的各种情况进行及时纠正。能让学生直接地观察到物理过程，认识物理现象的本质，而不需要过多的拐弯抹角，受其他因素干扰，增强现象的明显性，大大提高观察效果，而且设备新颖，容易吸引学生专注于课堂教学。又如，我在做“凸透镜成像规律”的演示中，所选的物体不再是蜡烛，而是自己加工制成的发光二极管“F”板，这样用LED灯珠代替蜡烛，既排除烛焰易受气流影响的不稳定因素，又减少了空气污染，还增强了安全性，演示效果是非常明显的。 第四，演示实验进行改进和优化需要方便操作，能普及推广，学生乐于接受。实验器材来源于生活，来自于学生身边，取材方便，经济实用，容易唤醒他们的再认识，而且结构简单，操作方便。例如：在讲解“大气压强”时所做的“吞蛋实验”。优点：（1）实验准备简单，只需一个气球并充水就可以了，比用鸡蛋经济。（2）成功率高， 气球大小可调，很好地适应不同大小的瓶口，实验极易成功完成。（3）实验重复性很强，可以方便地在多个班级进行演示。又如：在讲解“气体膨胀做功”时所改进过的演示实验：找一个空矿泉水瓶，给里面倒入少量水，将瓶塞的螺丝拧大约一半（要求不漏气），用力迅速拧矿泉水瓶，直到看到瓶塞被气体打出为止（注意不能对人），瓶内出现“白雾”。 在课堂表演，也可引导学生在课堂分组比赛，看看哪个小组先把瓶塞打出，分析实验过程中的能量转化和瓶内出现“白雾”的原因。改进后的实验简单易行，器材信手拈来， 还增加了互动性，学生乐于接受。
第五，演示实验进行改进和优化需要注意科学性、精确性和操作规范。物理实验的操作有严格的步骤和程序，要求操作严谨。因此对教师要有专业知识，对自己的教学内容相当熟悉，在进行实验过程中得心应手，并在实验过程中对学生进行科学合理的解释，另外，在进行的演示教學过程中要对实验有一个预先的认识过程，力求一次成功。例如：在演示“焦耳定律”的实验中，要对本实验的器材特点事先掌握，实验的各要素（电阻的阻值大小，是串联还是并联，通电时间的长短，电流大小等）是怎样控制的，实验现象是要观察什么？特别是要强调本实验的要求比较高，就是气密性要好！否则实验就很容易失败。本实验是要求学生会观察U形玻璃管液面来判断电阻产生热量的多少，但本实验装置尺寸较小，学生不易观察。在演示中我对实验又进行了优化：运用多媒体的展台功能，把U形玻璃管的液面高度差投影到黑板上，扩大了实验现象，效果非常直观、清晰！
第六，演示实验进行改进和优化要注意讲练结合，确保安全实验。发生实验事故，不仅会使学生对实验产生畏惧，造成学生的心理障碍，影响学生对学习物理的兴趣，更重要的是影响师生的身心健康。因此，教师要充分认识仪器、产品性能、反应原理和工作原理，严格按照实验步骤和规范操作，同时采取必要的预防措施，对个别高温、高压下易爆或易燃、易中毒的实验，更要特别重视，防范于未然。例如：在演示“压缩空气引火”实验中，为增加实验的观赏效果，改进为：取一根火柴，用小刀刮下药粉，倒入引火仪的玻璃管底部， 用力下压活塞一次（以便升高一些温度，起到预热作用），提升后换气并用力迅速压下活塞，火柴被压燃，效果很好，即使在冬天也同样能成功完成本实验。（强调：为了安全起见，火柴的药量不能太多，否则会引起爆炸！）又如：在演示“短路”实验中，以往都是用220V的电压进行，观察保险丝的熔断情况，过程短又惊险，容易引起学生的恐慌！现实验改进如下：用锡箔纸代替熔丝，用鳄鱼夹夹住，将电源电压降为6V，短路时可看到锡箔纸燃烧，效果很好。
三、体会与总结
教学不只是教师教学生学的过程，更是师生交往、积极互动、共同发展的过程。总之，每一个实验都需要保证在规范性、科学性、严谨性的前提下，结合我们自身的教学经验和学校固有的教学条件，在教学实践中不断探索与创新，逐渐摸索出越来越多的经过改进和优化的实验，让山区学校的学生也能进行科学探究，掌握一定的科学技能，从而提高学生的科学素养，为素质教育贡献一份力量，为新课程教学改革做出应尽的努力！
【关键词】 初中物理 演示实验 课堂教学 改进与优化
一、当前我校物理演示实验存在的一些不良现状分析
物理实验教学中蕴含着极其丰富的创新教育内容，为素质教育、培养创造性人才提供了极好的载体。随着物理新课程的逐步推进。培养学生科学素养的课程理念已经被大家所普遍接受。随着中学物理新课程改革的实施，物理演示实验得到越来越多的关注和重视。但在实际教学中，我校（注：我校为山区乡镇学校，属薄弱学校）仍存在：演示实验数目达不到教学大纲要求，或连实验都不做的不良情况，严重制约教学质量的提高。课堂演示实验现状的不满意，主要存在以下主观和客观原因：
第一，主观上：旧的实验教学观念跟不上新课程的要求，存在一定的落差。首先，学校和教师受传统教育的影响，普遍存在重理论轻实验的思想，对物理实验是物理教学的基础和重要性认识不够，把物理实验仅仅当成是可有可无的教学内容，教学方法普遍采用讲授法，不少教师认为学生不会动手做实验不要紧，只会动笔考实验就可以了，因此引发了“做实验不如讲实验” “讲实验不如背实验”的荒唐之计。其次，科技的飞速发展，多媒体进入课堂，使得部分教师过分追求、迷恋多媒体模拟实验，让学生看看了事，不重视让学生观察实物和实际操作。总而言之，目前相当数量的教师不做或少做实验，放弃了运用实验的直观教学方法，这一现状严重妨碍了培养学生创新能力的人才，这样教出来的学生一遇到实物实验就束手无策，不知道如何动手。
第二，客观上：（1）教材上部分实验器材过于繁杂，实验存在较大的不确定性，教师开展起来有很大难度，导致教师不敢去做。（2）实验内容设置缺乏生活性，趣味性，对学生思维的启发作用有限。（3）演示实验的数量有待增加，往往一个问题只设置一个演示实验，教师开展的自由度受很大限制。（4）演示實验的呈现形式单一，学生接受有一定难度。
二、物理演示实验改进和优化
既然物理演示实验在教学中有着举足轻重的作用，那么对于我们的物理一线教学人员对演示实验的改进和优化任重而道远。以下就是笔者进行物理演示实验改进和优化对策的点滴见解。
第一，演示实验进行改进和优化需要明确实验目的。演示实验必须紧密配合课堂教学，选题最好和教材一致，内容要精炼，现场要求清楚，能说明问题，要防止脱离教材而随意取材，且内容又过于庞杂，以至使学生眼花缭乱，其结果往往是喧宾夺主，这样不但起不到应有的作用，反而会分散学生注意力，影响课堂教学的正常进行。
如：讲解“分子之间的引力和斥力”，人眼无法看到分子，学生理解非常困难。通过改进实验：用弹簧和小球来描述分子之间的引力和斥力（这也是模型法的典范）。演示过程：在一根弹簧的两端分别加一个小球，演示时分别压缩弹簧演示斥力，拉伸弹簧演示引力，然后再向学生讲解分子间斥力和引力同时存在的知识，还可进一步演示压缩或拉伸该装置，让学生分析其中斥力和引力的变化情况及最终表现结果，这样可把“看不见”变为“看得见”，让学生明确该实验的要求和目的，使学生对该知识全面掌握。
第二，演示实验进行改进和优化要能激发学生好奇心，培养学生学习兴趣。学生对学习有无兴趣，是能否积极思维和具有求知欲望的重要前提。一般来说，初中学生在刚刚接触物理时，都有一种新奇感。这种好奇心如果得不到及时培养，可能很快消失。
实验一：在讲解“汽化吸热”的知识时，我做了一个演示实验“烧不坏的手绢”： 将两份酒精和一份水兑在一起，将手绢放到兑了水的酒精里浸湿，然后将手绢从杯子里取出，稍微拧一下，再将手绢挂在铁丝上，用火柴将手绢点燃，由于手绢有水，燃烧后的手绢完好无损，学生对这现象很惊讶，激发了他们的求知欲望，加深了他们对“汽化吸热”知识的理解。
实验二：在讲解“大气压强”时做了“双试管实验”，该演示实验现象明显，简单易操作，能很好地激发学生的好奇心。演示过程：取试管两支，大小不同，小试管刚好能装进大试管为宜。（1）将小试管插入大试管中。（2）将两支试管口朝下同时倒过来，观察实验现象（此时小试管会掉出来。）（3）在大试管中装入适量的水。（4）将小试管插入装有水的大试管中。（5）将两支试管口朝下同时倒过来，观察实验现象。（可以清楚地看到小试管在大试管中缓慢上升，直至大试管顶部，大试管里的水不断往下滴。）
第三，演示实验进行改进和优化需要注意实验效果的直观性和明显性。直观性是教育学中的一条教学原则，在演示实验中能否让学生利用他们的视听器官（或其他器官），直接感触到所表现的物理现象的特征，是演示成功的关键所在。而演示的明显性是说要演示的物理现象让每个学生都能明显地观察到。例如：平时我校的电学演示实验采用的器材都是上世纪所留的“老古董”，设备残旧，尺寸较小，连接的导线是最原始的接驳方式，演示效果非常差，学生学习提不起激情。经过与学校领导的沟通协调，物理室采购了一批“磁吸式电学演示箱”，全新的电学元件（电池、开关、小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表和电阻等）都用磁吸的方式展现在黑板上，而且电流表、电压表的仪器尺寸都比较大，做电学演示时，操作简便，实验现象显著、直观，又能对演示过程出现的各种情况进行及时纠正。能让学生直接地观察到物理过程，认识物理现象的本质，而不需要过多的拐弯抹角，受其他因素干扰，增强现象的明显性，大大提高观察效果，而且设备新颖，容易吸引学生专注于课堂教学。又如，我在做“凸透镜成像规律”的演示中，所选的物体不再是蜡烛，而是自己加工制成的发光二极管“F”板，这样用LED灯珠代替蜡烛，既排除烛焰易受气流影响的不稳定因素，又减少了空气污染，还增强了安全性，演示效果是非常明显的。 第四，演示实验进行改进和优化需要方便操作，能普及推广，学生乐于接受。实验器材来源于生活，来自于学生身边，取材方便，经济实用，容易唤醒他们的再认识，而且结构简单，操作方便。例如：在讲解“大气压强”时所做的“吞蛋实验”。优点：（1）实验准备简单，只需一个气球并充水就可以了，比用鸡蛋经济。（2）成功率高， 气球大小可调，很好地适应不同大小的瓶口，实验极易成功完成。（3）实验重复性很强，可以方便地在多个班级进行演示。又如：在讲解“气体膨胀做功”时所改进过的演示实验：找一个空矿泉水瓶，给里面倒入少量水，将瓶塞的螺丝拧大约一半（要求不漏气），用力迅速拧矿泉水瓶，直到看到瓶塞被气体打出为止（注意不能对人），瓶内出现“白雾”。 在课堂表演，也可引导学生在课堂分组比赛，看看哪个小组先把瓶塞打出，分析实验过程中的能量转化和瓶内出现“白雾”的原因。改进后的实验简单易行，器材信手拈来， 还增加了互动性，学生乐于接受。
第五，演示实验进行改进和优化需要注意科学性、精确性和操作规范。物理实验的操作有严格的步骤和程序，要求操作严谨。因此对教师要有专业知识，对自己的教学内容相当熟悉，在进行实验过程中得心应手，并在实验过程中对学生进行科学合理的解释，另外，在进行的演示教學过程中要对实验有一个预先的认识过程，力求一次成功。例如：在演示“焦耳定律”的实验中，要对本实验的器材特点事先掌握，实验的各要素（电阻的阻值大小，是串联还是并联，通电时间的长短，电流大小等）是怎样控制的，实验现象是要观察什么？特别是要强调本实验的要求比较高，就是气密性要好！否则实验就很容易失败。本实验是要求学生会观察U形玻璃管液面来判断电阻产生热量的多少，但本实验装置尺寸较小，学生不易观察。在演示中我对实验又进行了优化：运用多媒体的展台功能，把U形玻璃管的液面高度差投影到黑板上，扩大了实验现象，效果非常直观、清晰！
第六，演示实验进行改进和优化要注意讲练结合，确保安全实验。发生实验事故，不仅会使学生对实验产生畏惧，造成学生的心理障碍，影响学生对学习物理的兴趣，更重要的是影响师生的身心健康。因此，教师要充分认识仪器、产品性能、反应原理和工作原理，严格按照实验步骤和规范操作，同时采取必要的预防措施，对个别高温、高压下易爆或易燃、易中毒的实验，更要特别重视，防范于未然。例如：在演示“压缩空气引火”实验中，为增加实验的观赏效果，改进为：取一根火柴，用小刀刮下药粉，倒入引火仪的玻璃管底部， 用力下压活塞一次（以便升高一些温度，起到预热作用），提升后换气并用力迅速压下活塞，火柴被压燃，效果很好，即使在冬天也同样能成功完成本实验。（强调：为了安全起见，火柴的药量不能太多，否则会引起爆炸！）又如：在演示“短路”实验中，以往都是用220V的电压进行，观察保险丝的熔断情况，过程短又惊险，容易引起学生的恐慌！现实验改进如下：用锡箔纸代替熔丝，用鳄鱼夹夹住，将电源电压降为6V，短路时可看到锡箔纸燃烧，效果很好。
三、体会与总结
教学不只是教师教学生学的过程，更是师生交往、积极互动、共同发展的过程。总之，每一个实验都需要保证在规范性、科学性、严谨性的前提下，结合我们自身的教学经验和学校固有的教学条件，在教学实践中不断探索与创新，逐渐摸索出越来越多的经过改进和优化的实验，让山区学校的学生也能进行科学探究，掌握一定的科学技能，从而提高学生的科学素养，为素质教育贡献一份力量，为新课程教学改革做出应尽的努力！