略谈物理实验的细节问题

发布日期 : 2012-06-15点击次数 : 来源 : 《山东教育》中学刊

阳信县银高中学   刘希林   文丽华

 

常言道:细节决定成败。物理是一门以观察实验为基础的学科,实验过程的细节决定着实验的成败,实验的成败决定着教学效果的优劣。在相关的实验教学过程中,教师重视细节的程度不同,效果也不尽相同。就本次省教学能手评选过程中,相关实验的预设与生成、操作与技巧、拓展与延伸、原理与解析的细节问题,举几例说明相关细节问题的重要性,与同仁商榷。

一、视听效果影响的可见度的细节问题

演示实验的可见度是影响实验效果的重要因素之一。教师在演示实验的过程中,考虑可见度因素越全越好,视听冲击效果越强烈越好。

例如,在演示扩散快慢跟温度有关的实验中,教师同时向冷热两杯水中各滴入一滴墨水,看墨水在哪杯水中扩散得快。此实验就有三个细节需要注意:一是用红墨水要好于蓝墨水,因为红墨水与周围环境对比度高,故可见度大;二是用白板作为衬托背景要好于不衬托,因为白色衬托增大了对比度,提高了可见度;三是冷热水的温差越大越好,这样在热水中的墨水扩散得才明显快。如果这三方面的细节没有很好地注意,效果就大打折扣。在这里,不同的教师注意的细节是不一样的,因而造成的效果不同。这是可见度的细节。

再如,在演示“真空不能传声”的实验中,将闹铃放于密闭的玻璃钟罩中,向外抽气观察声音的变化。演示此实验时,应注意的细节是:用手动抽气机要好于电动机带抽气机。因为手动抽气机没有干扰音,能够明显地听到声音逐渐变小的过程。而电动机带抽气机抽气过程中,电动机旋转时噪音较大,几乎掩盖了闹铃的响声,学生根本听不清声音的变化,尤其是远处的学生只能听到“砰砰”的抽气声,声音是否变小根本无从知晓。通过听课对比发现,两种抽气的方式效果是截然不同的。这也属于可见度的细节。

二、实验顺序的先后影响教学效果的细节问题

有些实验看起来谁先谁后没什么本质区别,而学生接受的效果就大相径庭了。

例如,在演示“音叉发声时音叉在振动”的实验中,用转换法放大其振动效果,以便于学生观察。此实验先后顺序不一样,学生的信服程度就不一样。一般常规做法是:先敲响音叉,再用悬线吊着的乒乓球靠近正在发声的音叉,乒乓球被弹起,说明正在发声的音叉在振动;再敲响音叉,将正在发声的音叉插入水中,水花四溅,说明正在发声的音叉在振动。在听课过程中,我发现有的教师发下器材,让学生在小组内自主探究。学生在探究此实验时,有的学生先靠近乒乓球再敲击,有的学生先将音叉插入水中再敲击音叉,可能教师没能照顾过来,所以没有纠正,并且也没有让探究成功的小组进行演示。如果忽略这一细节,势必造成学生误认为,音叉只在敲击一瞬间,既发声又振动。这是教师指导不到位出现的细节失误。这一细节失误,造成学生根本不知道在空气中敲击音叉后,发声的音叉在振动这一最基本的原理。

三、实验火候的把握影响着教学效果的细节问题

演示实验或拓展实验,把握恰当的火候,对教学原理的解释无疑起推动作用,而分寸掌握不好就不能说明原理了。

例如,在“土电话说明固体能够传声”的实验中,两个学生各执两个小桶(话筒和听筒)进行交流。学生喊话的声音大小,就是个火候或分寸问题,学生喊话以全班同学刚好听不到为宜。声音大了,通过空气传播全班同学都能听到,学生不信服;声音小了,对方听不清,学生仍然不信服。因此,教师可以多设计几个交流的卡片,话筒一端的学生照着卡片上的内容读(也应当让全体学生看清卡片内容),让听筒一端的同学闭着眼睛听,直到全班同学听不到,而在听筒一端的同学听得到并且都能回答正确为止。这样全体同学都会信服了。这是火候分寸的细节问题。

再如,有的教师在演示“物体对外做功内能减少”的拓展实验中,用一软质的矿泉水瓶子,装入少量水,从中部用两只手向相反的方向旋转数圈,以增大瓶内压强。之后,用一只手攥着整个变形的瓶子,不让其恢复原状,另只手迅速将瓶盖打开,只听“砰”的一声,瓶内冒出了很多“白雾”,说明物体对外做功,内能减小,温度降低。此实验的细节是:用手拧瓶盖放气的时候,一定要迅速,慢了在拧的过程中就会跑掉一部分空气,致使“白雾”的量减小,影响演示效果。当然还要注意瓶盖不要冲着人,以免使学生受伤。这也是火候分寸的细节问题。

四、解释原理干扰因素过多的细节问题

用拓展实验解释物理原理,最好取干扰因素较少的实验进行解释。干扰因素过多,就会影响学生的信服度。这就要求教师选择实验要科学,解释原理分析也要客观全面。

例如,在验证“做功能够改变物体的内能”的拓展实验中,有的教师用较长的气球让学生体验,向气球内吹气手感觉气球较温暖,就说是对球内空气做功,球内空气的内能增加,造成温度升高。然后向外放气时手感觉凉一些,就说是对外做功内能减少,造成温度降低。教师的创新意识无可厚非,但是通过分析不难看出,影响温度高低的因素有多种,除上述因素外,从口中吹出的气体温度本身就高,这也是感觉“温暖”的原因,这属于热传递;另外,向外放气时感觉到凉一些,本身也有向外散热(热传递)的因素。再者手的感觉也不一定可靠。因此,本实验教师没有充分认识到影响实验效果的诸多因素,单从做功因素进行解释,未免有些牵强,也不能很好地让学生信服。这是干扰因素过多影响说服力的细节问题。

再如,在说明“不同地表在同样吸收太阳光辐射热时,比热大小能够影响温度变化的快慢,从而造成一天内(相同时间)的温差大小差异”的拓展实验中,有的教师就讲水的比热大,是造成沿海地区昼夜温差小,形成海洋性气候的主要原因;泥土的比热小,是造成内陆地区昼夜温差大,形成大陆性气候的主要原因。应用举例,根据报纸上受污损的气象预报信息框中信息条,让学生再根据青岛、临沂两地的气候及温度差(一天的最高、最低温度)特点,判断哪条是青岛的气象预报、哪条是临沂的气象预报。这样的拓展实验也有些牵强,因为温差是受多个因素影响的,不能根据一两天的温差大小就判断地域。

还有的教师列举比热拓展实验,就说太阳下岸上的沙子比河水升温快,以此来说明沙子的比热比河水的小。在解释过程中,有的学生就提出,相同深度的水和沙子,沙子下更凉爽,因为他在沙滩上挖过沙子,并做过掩埋游戏亲身体验过,确实很凉爽。这时教师就费尽周折也难以解释清楚了。

还有关于“用打气筒打气时筒壁变热”的原因,个别学生提出是摩擦生热。教师直接就说:“不对,因为不打气时来回抽动活塞没那么热。”其实,教师完全可以客观地分析,可以说压缩空气做功是主因,它使筒内空气内能增加,温度升高,故而感觉到热。再分析一下摩擦的因素,可以让学生在课下做实验,看不打气时来回抽动打气筒的活塞筒壁是否那么热,让学生体验过程,然后再做出回答,这样学生就会信服了。

五、实验技巧的细节问题

同样的实验,同样的做法与程序,有时成功有时失败,这可能就是技巧问题。

例如,在利用空气压缩引火仪,手迅速压缩活塞使棉花燃烧这个实验中,相关的细节有:如果棉花成团儿,硝化棉就不易燃烧,而较蓬松的硝化棉就易燃烧。再就是如果燃烧一次,要想再次燃烧,必须将活塞抽出,让空气重新进入。这是实验技巧的细节问题。

再如,在研究“物质的比热容”的实验时,选用酒精灯的火焰必须相同,如果火焰不同,有时也不会有正确的结果。这也是实验技巧的细节问题。

总之,在实验教学的预设中,教师要尽量想到生成的相关细节,以便在实验教学中游刃有余。教师预设准备不管多么细致,在课堂教学的生成中,总有一些生成细节难以把握,处理不好就有可能延误整节课教学目标的达成。这就要求教师处理问题的细节上要把握分寸,将时间分配做科学合理的安排。

 

(《山东教育》20125月第14期)