演示实验中如何培养学生的思维能力

焦玉增

摘 要：演示实验的目的是要通过观察启发学生思维，但教学中却是教师做得多，学生想得少，效果并不理想。要想实现演示实验对学生思维能力的培养，教师必须通过疑问开启学生思维，挖掘深层因素，帮助学生克服思维障碍，让学生的思维能力得到充分发展。

关键词：演示实验;物理现象;物理原理;思维能力;思维方法

中图分类号：G63     文献标识码：A     文章编号：1673-9132（2017）05-0192-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.05.121

演示实验是以教师为主要操作者的表演示范实验，它主要是把要研究的物理现象展现在学生眼前，配合教师讲授引导学生观察、思考和讨论等方式完成课堂教学任务。演示实验的最终目的是要通过观察启发学生思维，让学生认识客观规律，发展能力。但在现实中，演示实验的教学常常是教师做得多，导得少;学生看得多，想得少。因此，如何通过演示实验调动学生思维的积极性和主动性，优化思维过程，学会思维方法，克服思维障碍，促进学生良好思维品质的形成，使演示实验真正成为演“思”实验，成为了每个物理教师必须思考的重要问题。下面笔者结合教学实践，谈谈在演示实验教学中启发学生思维的策略。

一、矛盾演示，开启学生思维器官的钥匙

疑问、矛盾是思维的启发剂，它能有力地调动学生思维的积极性和主动性，是开启学生思维器官的钥匙。教师在教学中应特别注意创设一些与学生头脑中先入为主形成的概念相矛盾的物理情景，诱发学生产生强烈的认知冲突，调动学生思考问题的积极性。例如，在讲“阿基米德原理”时，教师先把一个木块和一个铁块同时放在水中，木块漂浮，铁块下沉。然后问学生：“为什么会出现这种现象？”学生异口同声回答：“木块轻，铁块重。”接着，教师再用天平称出同样重的木块和铁块放入水中，依然是相同的现象。为什么同样重的东西，一个会漂在水面上，而另一个会沉到水底呢？学生都想探究其中的原因，对解决这个问题产生了浓厚的兴趣。

二、程序演示，为学生架设思维的阶梯

发掘问题，只是思维的起点，而思维的进程，还需依靠演示实验加以引导。思维活动是有序的，教师要按照学生的认知规律来设计实验教学的程序，为学生架设思维的阶梯，以诱导学生思维由浅入深，循序渐进。例如，托里拆利实验是教学的重点和难点，为什么管内水银柱产生的压强等于大气的压强？为什么管内要用水银来做实验？这些问题的提出极易让学生茫然。针对这种现象，教师在教学中可以设计以下演示程序：1.先演示覆杯实验建立大气压强的概念;2.将装满水的杯子和托住水的纸片倒立在水槽中，然后抽出纸片，杯中水仍不下落，说明这时杯中的水仍受大气压托住，而大气压作用在水面上;3.再换一根一米长的玻璃管灌满水，用手堵住管口倒立在水槽中，发现管中水柱仍不下落，说明大气压托起了这一米高的水柱。这时，教师可以告诉学生，大气压强能托起十米多高的水柱，所以用水柱的高度来测量大气压强很不方便。接着再引导学生从影响液体压强大小的因素来考虑，学生恍然大悟：要用这根一米长的玻璃管来测大气压，应换成密度最大的液体——水银来做实验。通过架设合适的思维阶梯，学生就能拾阶而上，顺利到达预定目标。

三、比较演示，教会学生思维的方法

俗话说：“授人以鱼不如授人以渔。”只有让学生真正掌握了科学的思维方法，教师启发思维才不是一句空话。一般而言，基本的思维方法有比较、分类、类比、分析、综合、判断、推理等，其中比较方法是物理教学中最重要、最基本的思维方法，尤其对一些有关或类同的现象和规律用演示实验排列出来进行辨析，能够更直观地发现其中的区别和联系，加深学生对知识的理解。常用的比较形式有两种。一是同中求异。例如，用一只注射器能吊起约一千克重的砝码，两只铅圆柱体搓压在一起，也能吊起约一千克重的砝码，两个实验现象相同但本质不同：一个是大气压的作用，一个是分子引力作用。二是异中求同。例如，在易拉罐中注入少量水，然后用酒精灯加热至沸腾，迅速用胶布将开口封死并浸入冷水槽中，可听见一声巨响，同时罐被压扁。这个实验与利用冷水能使烧瓶中的热水沸腾实验相比较，两实验现象不同但本质相同：都是使容器内水蒸气迅速遇冷凝结，导致气压减小。

四、深化演示，帮助学生克服思维障碍

仔细分析学生的理解情况就会发现，演示实验经常受多种显性和隐性因素影响，而隐性因素有时起决定作用，学生往往只看到表面现象未抓住问题实质，从而产生一些思维障碍。因此，教师需要针对学生所遇到的困难、所产生的疑问在原来演示的基础上再深化一步，化隐为显，突出实验的本质因素。例如，用冷凝法演示水的低压沸腾时，不少学生只看见水再次沸腾这个表面现象，并没有真正理解再沸腾是由于瓶内气压降低所致。对此，教师可以把原试验分两步进行：第一步，在橡皮塞上插上一个尖嘴喷管，在喷管另一端接上橡皮管，等烧瓶内的水沸腾后，将橡皮塞紧紧插入烧瓶中同时移去酒精灯，等水停止沸腾后再用夹子将橡皮管夹紧，将烧瓶倒置在铁架台上，在烧瓶下方放置盛水的容器（可在水中滴入几滴红墨水），用冷水浇烧瓶底可看到水再沸腾;第二步，把橡皮管末端放入盛水的容器中打开夹子，就可看见一股红色喷泉在烧瓶中产生，这说明瓶内气压已小于外界大气压。这样的深化演示，能够帮助学生克服思维障碍，使学生对低压沸腾深信不疑。

五、变式演示，培养学生良好的思维品质

培养良好的思维品质是培养和发展学生思维能力的主要途径，也是发展学生智能的突破口。因此，在演示实验教学中，教师要有针对性地运用变式，使学生思维的广阔性、深刻性、独创性、批判性、灵活性等品质得以培养。例如，演示托里拆利实验后可继续演示：将托里拆利管倾斜观察水银柱的高度、长度如何变化;换用粗管来演示，结果又将如何？通过这些实验的演示就会使学生认识到托里拆利实验所表现的大气压的数值仅取决于管中水银柱的高度差这一本质特征，引导学生全面地看问题，认清事物本质，培养思维的广阔性。

总之，演示实验教学不仅是给学生提供生动鲜明的物理情景，更重要的是通过实验启发学生思维，培养思维能力。作为物理教师，要在教学中给学生一片广阔的天地，让他们的思维能力在课堂学习中得到充分的发展。