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演示实验艺术论  

2018-05-13 07:11:42|  分类: 【心脑科学】 |  标签: |举报 |字号 订阅

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艺术镜头  投趣释疑

    物理实验做完了,两个学生用炭棒在自来水中试着玩,忽然发现:与炭棒有导线相连的电流表,指针发生了摆动。再试,又摆动。真是怪了!炭棒、自来水怎么会产生电流?他们去查书,书上没有。去问老师,老师没有马上回答他们,而是说:“你们自己研究一下,提出几种假设,然后设计实验,证实它或推翻它。”

    学生很高兴,一起议论,共提出四种可能:一、水不纯;二、炭棒不纯;三、与炭棒的形状和在水中的相对位置有关;四、又一种新的电源。接着进行了多次实验,做了大量统计和计算。最后,弄清了原因在于炭棒放置在空气中的时候,非常易于吸附杂质,因而产生了一种微弱的电流。这样,同学们增长了知识,学习了一些科学研究的方法,大大提高了研究、探索的兴趣。在老师指导下写成了小论文,在市区竞赛中还受到了奖励。学生高兴地说:“这个结论的科学意义并不大,但是这样学习,确实生动活泼。”

    狮子把幼狮顶下山谷,正是为培养幼狮爬坡的本领。

    (选自张觉民《让学生在探索中学习》,《中国教育报》1983.12.1)

 

1节 演示实验的意义

 

    讲授艺术与形象手段是须臾不可分离的,教学活动更是这样。离开了形象手段,就很难达到艺术的境界。离开生动的直观、离开丰富的表象,人的认识就会成为无源之水、无本之木。我们讲的演示实验艺术,是教学活动中形象手段的一个重要方面。

    演示实验是以教师操作为主,用以配合讲解,建立概念,总结规律为目的的实验,是实验学科素质教育艺术的主要形式之一。演示实验以学生集体观察为特点,因而力求明显、直观、简单、可靠、安全,富有启发性。由于不可能人人都动手去做所有的实验,所以对那些条件要求高,限于学生知识水平和能力不足的实验,还是以演示实验为主要形式。演示实验虽然是教师做的,但是不应排除学生参与,以充分调动学生的积极性。

    演示实验是教学的重要手段之一,对激发学生的兴趣、培养学生的学习能力和观察能力等具有十分重要的意义。具体表现在以下几个方面:

    一、演示实验能激发学生的学习兴趣

    学生时代的兴趣与爱好,对他们的一生都有着深远的影响。早期的科学启蒙教育更应着重培养学生的兴趣,有兴趣才会愿学、乐学、爱学。只有从小就热爱科学,才会心甘情愿地在今后漫长而艰苦的道路上登攀不止。

    演示实验是引导学生学科学、热爱科学的有效途径之一。中小学生对科学实验最感兴趣,这种兴趣,往往成为他们刻苦学习的直接动力,成为爱好和志趣,以致发展为惊人的勤奋和百折不挠的毅力。

    所以,在教学过程中,教师必须十分重视和加强演示实验教学,提高演示实验的艺术水平,为培养和激发学生爱科学、学科学的兴趣,调动他们的积极性、主动性和创造性而创造必要的条件和情境。

    二、演示实验能教会学生正确的学习方法

    演示实验能引导学生像科学家那样去观察周围的事物,用实验的手段去验证事物的属性,发现事物的变化、联系和规律,同时也为发展学生的思维提供了具体的材料,使他们学到逻辑概念、原因、结果、目的、意义、结论、推论等知识,并获得间接经验,从而学会探求真理、发现真理的科学方法,从小就把获得知识建立在科学实验的基础上,为将来从事科学实验研究奠定坚实的基础。

    掌握探索知识、获取知识的科学方法,比掌握现成的知识更重要。掌握了科学的学习方法,就等于得到打开知识宝库的金钥匙。科学的学习方法对学生未来的发展有积极的影响,使其终身受益;而不良的学习方法,却从反面对未来的学习产生长久的负效应。在艺术镜头中,教师能因势利导地引导学生参与实验教学,在认真观察、亲自参与的过程中不仅掌握了正确的学习方法,还学到了获取知识的本领。

    三、演示实验能使学生有效地掌握知识

    演示实验具有典型性,那些条件要求高、技术要求高的实验项目,在学生能力和知识水平不足的情况下,大都是以教师演示的形式来完成。因此它能创造一个确实的、排除干扰的教学情境,使学生注意力高度集中,对实验产生的各种变化现象和条件进行严密精细的观察,从而掌握事物现象的本质和规律,掌握真理,掌握知识。因此,演示实验是培养学生主动探索新知,获取新知、巩固新知的能力的有效途径和方法,同时也是教师突破教学重点和难点,完成教学任务,提高教学质量的重要手段。

    四、演示实验能培养学生的观察能力和思维能力

    学习自然科学(包括小学的自然、中学的物理、化学、生物等课程),必须具备一定的观察能力、实验能力。这些能力是不可能仅靠教师的讲解来传授的,而必须在相应的实践活动中才能得到发展。例如,在观察与实践中,需要用精细敏锐的感知力和观察力,去及时“捕捉”一些重要现象,从而培养了学生的观察能力;通过实验设计、分析结果等活动能锻炼和培养想象能力和分析能力;在研究原因、结果,形成概念的过程中,要进行概括、抽象等逻辑思维和辩证思维,从而培养了学生的思维能力;通过想象、假设能锻炼和培养想象能力、创造能力;在实际操作中,还能培养学生的组织能力、实践操作能力和解决问题的能力等。

 

2节 演示实验的要求

 

    演示实验是在课堂这个特定的环境中,创造一些特定的条件,重现研究事物某些现象的实验。把握演示实验要注意以下基本要求:

    一、演示实验的准备

    演示实验是一种教学活动,其目的是给学生看的。这就要求教师在演示实验前必须深入钻研教学大纲和教材,明确每个演示实验要达到的目的和要求。弄清楚为什么要安排这个演示实验?要达到什么目的?它说明什么问题?要解决什么问题?学生要学习哪些知识?培养哪些能力?等等。这是首先要明确的。对于怎样去达到目的,怎样演示,突出哪些现象,如何引导学生观察、分析、推论,怎样得出正确结论等教师也预先要有科学的设计和明确的要求。不仅教师要明确这些问题,而且在实验前和实验过程中,必须使每个学生都明白。另外,演示实验不仅要指导学生观察,更重要的是要启发学生思维,在引导学生观察研究现象和变化过程的基础上去分析物理现象、化学反应、自然现象,通过思考,让学生自己去得出结论,这样才能有效地达到演示实验的目的。

    演示实验的成败在很大程度上取决于准备工作的好坏。准备工作包括:

    1、实验原理的掌握。掌握实验原理是设计、进行和改进实验的依据,只有掌握了实验原理,才能准确地抓往关键,正确地操作,成功地演示。

    2、实验条件的准备。包括布置实验室(或教室)和演示环境的造就,熟悉仪器的性能和熟练地使用仪器,仪器设备的装配等。

    3、实验程序设计。实验程序设计包括什么时候演示,演示多长时间,如何组织安排,如何诱发学生的观察兴趣,如何指导学生观察,如何引导启发学生思考、分析并得出结论,如何与板演、电教手段相配合,如何提高演示的显示性,如何强化有用信息的刺激作用,甚至仪器放在哪里,什么时候上讲台,先放什么,后放什么,什么时候收藏等,都要通盘安排好,教师在实验前都要做到心中有数,这样演示过程才能明晰,才能确保实验成功。

    4、实验效果的预演。即使是有经验的老师或已做得十分熟练的实验,都应在实验前进行预演。通过预演,能取得最佳数据,最优组合,最佳效果的操作程序和物质准备;通过预演可排除课堂上可能发生的不利因素,不致于缺少必要的备用品而影响实验。

    二、演示实验的操作

    1、规范操作

    演示实验要让全体学生看得清楚,听得明白,形象直观,仪器装置要力求简单,操作要简易,内容要精炼,突出主要现象,说明主要问题。演示实验仪器越简单,方法越简便,越能使演示现象集中、突出,由演示导出结论时,解说或推理才能越容易,实验效果才越好。

    正确规范的演示操作不仅是保证实验成功和实验安全的需要,而且教师的一举一动对学生都起着示范作用,对培养学生良好的学习习惯、实验技能、操作知识等起着潜移默化的影响。所以教师的操作要格外认真,严格按操作程序进行,绝不能随随便便,粗心大意,更不能违反操作规程,不能出错。演示不成功,要沉着冷静,分析原因,排除故障,不要埋怨客观原因,更不能弄虚作假,以假象欺骗学生。

    2、突出重点

    在演示实验过程中,要层次分明,回避细节,才能抓住关键,突出重点。演示前,要使学生明确实验目的、要求、原理、方法和步骤,使学生了解观察的重点。演示时,为了突出重点,应尽可能让学生使用多种感觉器官,并明确现象间的因果关系,应采用对比的实验方法,如热胀冷缩实验,既要演示受热膨胀的现象,又要演示遇冷收缩的现象。

    3、 准确适时

    演示实验要做得准确、适时,对实验的讲解要精辟、简要。教师在讲解、指点仪器引导观察时应以学生便于观察,启发思维为出发点和落脚点。板画、板书要与实验相对应,以免造成思维混乱。

    演示实验要注意适当的时机,以保证教学的效果。每一个演示实验该是什么时间就在什么时间演示,不要提前。提前了学生被教具吸引了,无心去注意正在学习的内容。也不能在相应的内容学习完毕后,仍把教具放在那里让学生观看,否则可能转移学生的注意力,影响下一内容的学习。例如老师把未用到的小黑板、挂图等放在讲台下,到需要时才挂上黑板,看完了马上拿下来,这就是适时。如果教具较大,难以掩饰,老师先放在讲台上,等学生看完后又无法收起来。这样,整堂课都使学生面对着稀奇的教具,很难注意听教师讲课,影响教学效果。

    4、正确引导

    实验中,有的现象能反映现象的本质和规律,有的现象却属于次要的、非本质的或偶然的现象。观察什么,怎样观察,教师必须加以引导,避免使观察表面化、形式化。学生观察的方式有三种:一是全面视察,二是重点观察,三是对比观察。

    观察前,教师要让学生明确观察目的及要求,做好观察的思想准备,教给正确的观察方法。观察时,教师要指导学生突出观察对象,追逐观察目标,排除次要因素干扰。从整体到局部,再从局部到整体,纵、横对比,把握事物的特征。同时还要教育学生做到观察客观,实事求是。

    三、演示实验的总结

    这是完成演示实验的最后一步,也是演示实验的关键之一。虽然学生已在实验过程中,对实验现象得到了明晰的表象,初步展开了一些思维活动,但是还没有对实验现象产生本质和规律的认识,这就必须指导学生分析总结经验,对现象所形成的表象进行思维加工。如果缺少了这个环节,演示实验就失去了意义。

    那么,如何指导学生进行分析总结呢?

    1、运用思维推理进行分析总结。一些要归纳得出结论的实验和一些理想的、成功的实验,往往采用此方式。

    2、教师用恰当的语言进行分析和总结。这些语言一要符合教学规律,二要符合科学性,要充分考虑学生已有的知识和能力,了解学生还有哪些想法和疑问等。

    3、对数据进行数学处理来分析总结。具体方法有:图象法、列表法、公式法、解析法、统计法等。

    此外,还可总结实验过程中所反映出的实验素养方面的问题,以促使学生养成良好的实验操作习惯和科学求实的学风,培养创新精神和坚韧不拔的意志,以达到演示实验既学习知识,又培养能力的目的。

    四、演示实验的方法

    根据教学大纲的要求、教材的内容和学生的实际情况,依据学校的条件来选择演示实验的方式、方法,是演示实验艺术的一个重要方面。

    1、演示实验在先,分析推理在后。以下几类演示实验,一般采用这种方法;①作为增强感性知识,激发兴趣的演示实验;②一些定律或概念的教学需从实际出发,通过观察、分析、比较、归纳,得出结论,导出规律的演示实验;③有些新课题虽然可以运用旧知识从理论上推出,但如果学生思维会向错误的方向发展,就应该先从演示实验入手,然后再从理论加以分析、推导;④定性地寻找规律的实验。例如初中物理在讲解“气体压强和体积的关系”一课时,可利用“气体压强和体积的关系的演示装置”来进行演示,探索“在温度保持不变的情况下,一定量的气体,体积减小,压强就增大;体积增大,压强就减小”这一规律;⑤测量和验证定律或公式的实验;⑥认识物质性质或一些模拟自然现象的演示实验。

    2、推理分析在前,演示实验在后。以下几种情况可用这种方法:①有些实际问题,在学生掌握了一定理论知识之后,完全有能力独立解决;②有些实验现象不十分明显或比较复杂,没有理论知识的指导就不容易观察或难以进行实验;③运用知识解释一些日常生活现象或解决实际问题,也多用这种方法;④加深和巩固新知识也采用这种方法。例如讲授物体在液体中的沉浮原理后,教师为加深学生对鱼鳔作用的理解,做了如下的演示实验:在一支直径比较大的试管里,盛入5-6ml的冰醋酸,加水稀释至大半试管左右,再放入几粒黄豆大小的碳酸钠,液体马上产生二氧化碳气泡。这时把一粒樟脑丸放入试管里,它就会时而下沉,时而上浮,有时还会浮而静止不动,像鱼有鱼鳔一样,可以在水里浮沉,十分有趣。这样能直观、简明、科学地让学生了解鱼鳔内气体的多少对鱼的浮沉的作用,同时还可以讲明沉浮的条件,引伸到潜水艇的浮沉,扩大学生的视野,增强学习兴趣。

    对于这类演示实验,一定要把握好推理与实验相结合,直观与抽象相结合。否则,实验可能只达到了发展学生观察能力,而达不到真正认识事物本质,形成概念和理论体系,培养思维能力的目的。

    3、边教边实验。在教学过程中,教师边讲授原理或分析、推导,边做演示实验。或者边做演示实验边讲授原理,并把两者有机结合起来,既穿插进行,又融合在一起。同时,还可让学生亲自动手做实验。这一类实验有以下几种:①培养、训练学生的实验观察能力和实验技术的实验;②难度不大和探索性的实验;③排除学生头脑里似是而非的错误想法的实验。例如在讲授地理中的《等高线和地形图》一节时,教师首先让学生对照地图仔细地观察地形模型,认识什么地方是山谷、山脊等,然后把铁丝做成的相应的等高线一圈一圈往地形模型上放,让学生从旁边看,线条与线条之间是平行的。由此得出结论:把海拔高度相同的各点连接成线,就是等高线。通过演示、讲解把图形与地形融为一体,使学生既易理解又易记忆。

    对这一类实验,教师在课前要特别注意了解学生可能产生的各种认识,精心设计好指导方法和教学步骤,充分发挥教师的主导作用,激发学生积极思维,把教师的指导、师生的分析讲座和实验有机地结合成一个整体。

    4、从不同角度、不同方面验证同一教学内容的实验。可设计出多个实验,辅之以分析推论,建立概念或导出规律。对这类实验,教师一定要设计好实验程序,既运用直观,又注意引导学生摆脱对具体形象的依赖,使学生不断地从具体到抽象,又从抽象到具体,自然、准确地接受科学知识。

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