优化细节设计 提升实验效果——以气体压强的教学为例

江苏省启东市东南中学(226200) 高春花

演示实验是物理教师在教学中攻坚克难的法宝，细节决定成败，只有教师注重演示实验的细节设计，才能将实验教学效果发挥到最佳，才能最大化体现演示实验的教学价值。新课程以实验探究为载体，培养学生的思维能力、实践操作能力和合作交流能力。然而，教材提供的探究实验仅仅是师生开展科学探究的素材，在探究教学中，教师应该关注实验细节。注重实验细节的设计，可以提升实验的可视性，让更多学生可以更清楚观察实验。利用学生熟悉的物品来演示实验，让学生觉得亲切而更愿意学习。从细节入手，做到首尾呼应，让教学内容完整顺畅。在实验中的关键之处精确设问，可以更好引导学生理性思考，升华演示实验的教学效果。本文以“大气压强”的部分实验为例，结合自己对演示实验的思考阐述如何优化细节提升演示实验的效果。

1 从细节之处入手增强演示实验的可视性

演示实验学生需要观察实验过程、实验现象和产物状态等，然后积累感性经验为后面分析得出概念、规律等奠定基础。观察的结果对学生后续理性分析非常重要，这就要求演示实验要尽量提升可视性，让尽可能多的学生能够清晰看清楚实验的过程。教师在设计实验教学时，需要考虑到全体学生观察的视角，尤其是要照顾哪些座位距离讲台比较远的学生的视觉感受。具体而言可以从如下三个方面优化演示实验，以提升实验的可视性。

1.1 用更大的实验器材

在大班教学中，学生人数较多，分布范围较广，采用更大的实验器材进行演示，可以让更多的学生观察得更清楚。在课堂上模拟马德堡半球实验，这对激发课堂活力，增强学生学习兴趣，解决学生学习疑难起到重要作用。实验器材选用钢盆和钢化玻璃，体积更大更容易观察清楚，实验过程会对学生造成强烈的视觉冲击，且要拉开钢盆和玻璃需要更多学生参与(教学中6个男生也没有拉开)。更多学生直接参与到实验中获得直接体验，会取得更好的教学效果。

1.2 用更有对比度的器材

实验中为了让学生有更好的视觉体验，能够更轻松观察实验，可以在设计实验的时候，采用更有对比度的实验材料，例如给实验器材做标记，将透明的液体染色等。在本节课教学中做了覆杯实验，以此来证明大气压的存在，以及大气压强朝各个方向都存在。

在做实验时，将透明的水染成红色，这样学生更容易观察清楚实验的过程，尤其是实验的细节，比如瓶中的水要装满。这不仅可以让学生更清楚实验的过程，更能够让学生掌握实验的要领，获得实验技能，为后续进行学生实验奠定基础。

1.3 演示实验的位置

同样的器材、同样的实验过程，在不同的位置进行实验，会取得不一样的教学效果。为了让更多学生看得更清楚，教师应该尽量在教室中更高、更中间的位置进行实验，这样可以照顾到更多的学生。尤其要避免在讲台附近进行实验时部分学生的身体遮挡了实验器材，而导致靠后的学生看不到完整的实验。

2 设计学生觉得意外的实验吸引学生注意

初中学生对新奇的事物有很强的好奇心。满足了学生的好奇心，学生将更有求知欲，学习动力被激发，会更加主动投入到学习中，思考也会更深入。在教学中设计实验探究方案时，应当让学生觉得新奇、觉得意外、感到惊讶，从而激发学生的求知欲，打造出思维活跃、气氛热烈的优质课堂。

为证明大气压的存在，笔者设计了一个让矿泉水瓶“变身”的有趣实验。首先，将矿泉水瓶装满热水，再将水倒出，拧紧瓶盖，过一会儿矿泉水瓶变瘪了。然后，将变瘪的矿泉水瓶放进玻璃罩，并抽掉其中的空气，矿泉水瓶又变饱满。最后，给玻璃罩通气，矿泉水瓶又再次变瘪。通过矿泉水瓶的不断“变身”，可以让学生充分感受到大气压的存在，也可以感受到大气压的“威力”。从而引起学生的注意，更加聚焦实验过程。

3 用学生熟悉的器材设计实验增强体验

在设计实验时，利用学生日常生活中比较常见的一些物品来演示物理现象、物理过程，学生会有浓厚的学习兴趣，学生的学习体验得到增强，因而会收到较好的学习效果。在大气压强的教学中，利用钢盆、玻璃、塑料吸盘、吸管、针筒、塑料瓶、洗手液泵头等学生常见的器材，设计实验来展示大气压强的存在及大气压强的威力、大气压强的测量等，学生学习兴趣浓厚，学习体验得到强化，教学效果明显。

4 演示实验要首尾呼应

凡事都讲究有始有终，正如写作文忌虎头蛇尾，而应首尾呼应。实验要取得好的教学效果也应首尾呼应，尤其是用来导入新课的实验。导入新课的实验，一般都会给学生布置任务或者问题，以此引入本节课的课题，引导学生聚焦学习内容。当将本节知识点学通弄懂后，再回头来分析、思考导入新课时的实验，做到首尾呼应，可以让课堂教学更加完整、连贯。

利用钢盆和玻璃演示大气压强存在的实验导入新课，需要在学习了大气压强的知识，证明了大气压强的存在之后，让学生思考如何将钢盆和玻璃轻松分开。可以在钢盆上开一个小孔，并将小孔密封，要分开二者时将小孔打开，并让学生一边听小孔打开时空气流动的声音，一边将手放在小孔附近感受空气流动的方向。学生发现空气向钢盆内流动，当流动结束，二者自然分开。

5 关键之处精确设问引导学生理性思考

实验的目的是为了帮助学生积累感性素材，但最终还是要让学生升华到理性思考，得出物理概念、规律，否则实验就失去应有的教学价值。然而，对初中学生而言，其思维水平尚处在快速发展期，理性思考的能力还处在培育阶段，他们往往不能透过现象看本质，实验过程中他们看起来很热闹，参与的热情也很高，但是很多时候缺乏对实验的思考，更不能理解实验背后物理知识的本质。要学生能够将实验升华到理性思考，掌握知识的本质需要教师在实验过程中，针对关键之处给学生提出问题，给学生提供思考的方向，引导学生理性思考。

5.1 大气压强各个方向都存在

在完成覆杯实验后，可以给学生提出如下问题：

问题1：为什么瓶中的水不掉下来？

问题2：瓶口朝下水不会掉下，改变瓶口的方向，将瓶身向各个方向倾斜，水会掉下吗？

问题3：瓶口朝各个方向水都能被封存在瓶内，说明了什么？

通过这几个问题的思考和实验操作，学生明白水不掉下来是因为大气压强的作用，且各个方向都存在大气压强。

5.2 覆杯实验到大气压强的测量

从覆杯实验到大气压强的测定是本节课的重点，也是教学的难点。教师如何一步步引导学生深入思考对教学目标的完成显得至关重要。有针对性的、有效的设问，可以击中学生学习的痛点，激活学生的思维，促进学生知识升华。

完成覆杯实验之后，提出问题：大气压还能托住更高的水柱吗？然后，换用更高的杯子实验，发现大气压能够托住更高的水柱。再提出问题：还能托住再高一些的水柱吗？然后换用长约1 m的玻璃管进行实验，发现仍然能托住。让学生思考：大气压究竟能托住多高的水柱？为拆分难度将问题细化如下。

问题1：假如有一根足够长的玻璃管装满水，将其放在盛水的水槽中，将会怎样？

学生回答：管中液面高度下降。问题：这一过程持续到什么时候？

学生回答：液体压强与大气压强相等。问题：请问如何测量大气压强呢？

将对大气压强的测量转化为对液柱压强的测量。播放测量实验视频，得到大气压强相当于约10 m高水柱产生的压强。

问题4：这个实验能在室内完成吗？你能想个办法让实验能在室内完成吗？

通过思考学生知道水柱太高没法在室内完成，要将液柱的高度降低，需要选用密度更大的液体，于是托里拆利实验顺利引出。

注重演示实验细节设计，从细节入手优化演示实验，可以最大限度改善实验的可视性，增强学生的学习体验，让学生聚焦学习内容，也可以让教学首尾呼应衔接顺畅且完整，在关键之处精准设问可以引导学生更理性思考，升华学习内容，从而将实验效果发挥到最佳。