直观实验法在突破初中科学抽象知识时的运用

施清晓

摘要：初中阶段，学生的抽象思维迅速发展，逐渐展现出优势。这一时期的他们，基本能适应初中科学学习的客观要求，能够理解一些高度概括的抽象概念，例如科学中的公式、定义、定律。然而，作为科学教师，也应当认识到初中生的逻辑思维发展仍是经验型的，形象思维在他们构建逻辑思维的过程中，发挥着巨大作用。直观实验法以学生擅长的形象思维为基础，以已有的生活经验为依托，以各种实验器材、生活用品、自制教具为材料，将教材中学生感到空洞的、抽象的、容易混淆的科学概念和规律转化为直观生动的知识体验，从而理解和掌握它。

关键词：直观实验法；演示实验；自制教具；力臂；电动机

夸美纽斯认为：知识的开端永远必须来自感官，教学应从观察事物开始。他主张“废除引经据典，咬文嚼字的文字教法，运用直观教学法。”心理研究也表明相比文字符号，人对直观图像更容易接受，而相比于单纯的图像、录像、动画等，直观的演示实验，更能是学生得到直接的知识体验。下面，列举教学中的实际案例进行分析。

一、杆杠的教学案例分析

在浙教版的教材中给定杠杆的定义后，紧接着又直接给出“支点”“动力”“阻力”“动力臂”和“阻力臂” 的定义，其中“力臂”概念，大部分学生虽能正确说出定义，但并不理解其中的原因。为了方便地从有刻度的杠杆上直接读取力臂大小，课本实验都是将杠杆调至水平平衡后，进行杠杆平衡条件的探究。这种特殊情况下的教学，使学生获得清晰的力臂表象，在学生的头脑中形成了支点到力的作用点的距离就是力臂的定势思维。因而“先入为主”在以后画力臂等有关问题中常常出现失误。在有关杠杆习题的练习中，错误较多的往往集中在力臂的确定上，故成为难点。因此在教学中利用自制教具（圆盘杠杆）进行实验来证明影响杠杆转动的应该是力到作用线的距离，从而建构“力臂”的概念，则更为直观，容易理解。

教师给出圆盘，学生按图1进行实验，发现支点到力的作用点距离相同时，杠杆不转动，认为自己的猜想正确。教师追问将钩码从A2位置移到A3位置，在这个过程中支点到阻力的作用点很明显变大 请问会看到什么现象？学生：圆盘转动起来。实验演示：转盘并没有预期转动起来。

思考：钩码从A2移到A3时转盘还是静止，在这里肯定有什么共同的特点，你能帮我找到吗？最终，顺利引导学生答出：支点到力作用线的距离没有发生改变。教师总结，从A2移到A3的过程中，点到线的距离都是OA2，我们把支点到力作用线的距离叫力臂。支点到动力作用线的距离叫动力臂，支点到阻力作用线的距离叫阻力臂。

通过优化课本实验，不单纯依赖于教材，自制的圆盘杆杠实验，学生观察到明显、具体的实验现象，与原有感性经验相冲突，一次形象直观地突破思维定势，使学生自己发现力臂的存在，成功地建构了“力臂”的概念，力臂是“点”到“线”的距离而不是“点”到“点”的距离。

二、电动机的教学案例分析

电动机近年几乎是杭州中考的必考题，学生还不能很好地理解什么事纯电阻电路，何时能用欧姆定律、何时又不能使用欧姆定律，學生在具体做题时常感到疑惑。如果直接告诉学生：转动的时候不能用欧姆定律、不转的时候能用欧姆定律，学生不能理解内在原因，很难接受这样的灌输。

采用直观实验法进行教学，通过实际的实验，让学生从实际数据出发，自己得出结论。

首先教师提问：我们可以怎样测一个电动机的电阻？学生答：可以利用电流表和电压表，测得电动机两端的电压和通过它的电流，电压和电流之比就是电阻。教师：那让我们试试看。

先出示一个万用电表，简单介绍：这个万用电表能够测量电动机的线圈电阻。我们知道线圈电阻无论转动还是不转动一不一样？这时，教师制造与已有的经验冲突。学生：电阻和温度、长度、横截面积和材料有关，如果忽略温度，那么无论电动机转动还是不转动，电阻应该是一样的。教师测量出线圈电阻：2.9欧

接下来，教师连接电路如图， （0-2.5A电流表、0-5V电压表、滑动变阻器、电源、电动机、开关）

然后读出电动机转动和不转（用手捏住使其不转动）情况下电压表和电流表的读数（5组）。将数据填入表格，请学生观察规律。

通过对比之前测出的线圈电阻：2.9欧，学生不难得出：在不转的情况下，电压和电流之比才等于电阻，即满足欧姆定律。学生通过实验亲眼见证了欧姆定律在不同情况下是否适用，真的心服口服。教师讲解这块后再让学生归纳各种公式在不同情况下的运用，学生都基本能够正确选择公式进行计算，不易混淆。

三、呼吸的教学案例分析

在学习人体呼吸过程时，认为外界气体进入肺是人体“吸”的，排出是人体“呼”的。对于呼吸这个过程，人体是怎样完成的呢？学生不能正确地从气压的角度来分析。浙教版科学书上用锥形罩内气球的变化来模拟人体的肺。在教学中，可用右图装置代替（矿泉水瓶上半部分，带盖；线；吸管；一个小气球；一个大气球剪去上半，用来封住水瓶）器材更为简单，容易取材。水瓶模拟胸腔，小气球模拟肺，吸管模拟呼吸道，下面橙色的的气球模拟横膈膜。学生通过小组合作，借助这一器材，还是比较快可以得出整个吸气和呼气过程的。还有点不清楚的是横膈膜不吸气不呼气时是拱形的，这个装置也可以模拟，发现这个装置不施加力时，橡皮膜就是拱形的。通过以上直观实验法，学生能从本质上理解呼吸运动是指人体胸廓有节律的扩大和缩小的运动，吸气和呼气是通过胸廓的容积变化来实现的，当肺扩张，肺内的气压低于外界大气压，外界空气通过呼吸道进入肺，完成吸气的过成.呼气时相反。

综合以上案例的分析，在初中科学教学中，无论是利用好已有的实验器材，还是自制教具改进实验，我们都有理由充分开展直观实验法来突破教学的重难点。每当抽象概念的掌握存在困难的时候，我们可以借助形象的、具体的、直观的演示或情境提供感性经验，再使学生掌握抽象概念的本质。

（作者单位：浙江省杭州西子实验学校 310000 ）endprint