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物理学是一门以观察和实验为基础的科学。演示实验是中学物理课堂教学的重要组成部分，它不仅是建立物理概念和规律的重要手段，而且是理解和掌握物理知识不可缺少的环节，还有利于培养学生的观察能力、思维能力、探索精神及良好的学习方法。但现在的中学物理课堂演示实验的教学现状令人担忧，由于受各种因素影响，演示实验大量充斥着无效、低效现象，不得不引起广大物理教师的关注和深入思考。
一、演示实验中无效教学行为的具体表现
1.无效操作。造成无效操作的情形主要有：①仪器放置位置不当。其一，由于讲台位置所限，有些教师课前预设不充分，没有考虑到仪器放置的位置对学生观察造成的障碍；其二，教师安装演示仪器时没有注意仪器的大小、高低分布，从而造成仪器放置层次不清，出现大仪器遮挡小仪器的情况，或者仪器主次分布不清，主要观察现象的仪器被放在不突出的位置，等等。②缺乏有效的提示和强调。演示实验的观察有主次、过程和现象之分，如果教师在演示时缺乏对观察内容的有效提示和强调说明，就会造成学生观察的目标性缺失，造成教师操作的无效结果。③教师缺乏演示经验。课堂演示实验应注意的方面很多，操作的角度、高度及教室里的光线、湿度等对实验现象都可能造成影响。例如做静电实验时教室内湿度较大，就会造成现象不明显的后果。如果教师缺乏经验对这些方面提前不做防范，就会造成无效操作。
2.无效过程。演示实验的无效过程主要有：①替代演示。利用多媒体模拟或者视频代替课堂演示实验，这是当今课堂教学大量存在的现象，由于缺少教师或学生的实际操作和主动参与过程，使得演示实验缺乏对学生思维的启发及对学生动手能力的培养，教学效果不显著。②可视度不高。由于教师对演示实验的可见度在备课时没有进行充分考虑，只是上课时教师在讲台上简单地操作完成而已，致使演示实验中出现后排同学观察不清楚；演示现象不明显、不突出；微小变化观察不到；参照不够引起对比性差等无效过程。比如观察“单摆摆动高度”的演示，如果教师不设置高度对比的标识，那么学生其实并不能清楚地观察到单摆第一次摆动左右高度相同，而是看到越摆越低的现象。③画实验、讲实验。课堂教学中还存在教师不组织演示实验，根本没有实验过程，而是在黑板上“画实验”或者是对照课本内容和课本实验插图讲实验的现象。
3.“生成”无效。在课堂演示实验中，会生成很多有效的教学资源，而教师对这些演示实验的生成不予重视和分析，白白浪费了提高学生科学思维和实验能力的机会，造成生成不能被有效利用的“生成”无效现象。如在演示“自由落体运动”时，通过对打点计时器所打纸带的测量数据进行计算得到加速度a的值，从而比较得出a=g的结论。其实，演示实验计算出来的g值往往小于9.7m/s2，一般教师都会简单地解释为这是实验误差，而对误差产生的原因不引导学生进行深入分析，就会失去培养学生误差分析的习惯及提高学生在实验中减小实验误差的操作技能的良好时机。
二、强化课堂演示实验效果的策略
1.充分的课前准备是保证。课前准备必须做好以下几点：①充分预设。课前必须充分考虑演示实验在教室里的可见范围，演示操作的高度、角度、位置等，还有演示中可能出现的问题和解决的方法，能够让学生参与的演示，还要充分考虑学生在参与演示，操作中可能出现的情况，以及解决的方案，等等。这些都要在课前做出充分预设，并做好各种预案，确保演示实验能够取得最佳效果。②精心准备。每一个演示实验教师都必须做到“不打无准备之仗”。首先要对仪器的灵敏程度、是否完好、是否符合要求等进行认真细致的检查、调试；其次要进行试做演练。教师通过课前试做，再次检验演示仪器的性能及演示效果，并对预设进行进一步的充实完善，也使教师自己能够熟练操作实验，避免课堂演示中出现无效教学。
2.细致、规范的课堂演示操作是根本。演示实验操作要做到以下几点：①严格规范。严格规范是演示实验最基本的要求，演示时一定要按照仪器的使用规则，实验的操作规则进行，操作必须做到准确、清晰、科学、有序。并且基于演示实验的示范性，教师严格规范的实验操作对培养学生科学、严谨的学习态度和实验能力是大有好处的。②关注细节。一般演示实验过程并不复杂，可是一旦某一操作细节稍有不慎就会导致实验失败，或者观察不到细节也会导致实验无效。因此，演示实验特别要关注细节，包括操作过程的细节和观察过程的细节两个方面。对于观察过程中的细节需要教师的特别说明和提醒，避免由于观察不到而重复多次实验的现象。③注重方法、技巧。其一，就是处理好大与小的关系；处理好主要仪器与次要仪器的关系；处理好对象与背景的关系等，比如在实验装置后面配上适当颜色的衬板，把被观察的实验现象衬托出来。其二，就是利用投影、实物展台、幻灯机等一些能够放大实验现象的教学手段。
3.关注演示实验的生成是关键。演示实验的“生成”是最关键、最具价值的。根据演示实验的生成在教学中的作用的不同，我们把演示实验的生成概括为四种情形：一是知识性生成。也就是对实验目标的实现，即建立概念和规律，让学生理解和掌握物理基本知识。二是方法性生成。就是演示实验中仪器的使用方法，实验的操作方法、观察方法等，这些方法都可以通过演示实验让学生得到正确的掌握和运用。三是能力性生成。就是学生通过参与演示实验的操作、观察，以及对实验现象进行分析总结，提高学生的动手能力、观察能力和逻辑思维能力。因此，在演示实验中要尽量让学生参与实验的准备，实验的演示操作；要引导学生学会观察和善于观察；启发学生对实验现象、实验误差及影响实验的因素进行分析。四是非智力性生成。也就是通过演示实验对学生的态度、情感和价值观进行有效培养与提高。利用演示实验的趣味性、奇特性，可以激发学生学习物理的兴趣和探究物理现象的欲望；利用演示实验严格的操作规则培养学生严谨的学习态度和科学方法；通过对实验误差及影响因素的分析，培养学生实事求是的科学态度和价值观。
甘肃省定西市“十二五”教育科学规划课题
一、演示实验中无效教学行为的具体表现
1.无效操作。造成无效操作的情形主要有：①仪器放置位置不当。其一，由于讲台位置所限，有些教师课前预设不充分，没有考虑到仪器放置的位置对学生观察造成的障碍；其二，教师安装演示仪器时没有注意仪器的大小、高低分布，从而造成仪器放置层次不清，出现大仪器遮挡小仪器的情况，或者仪器主次分布不清，主要观察现象的仪器被放在不突出的位置，等等。②缺乏有效的提示和强调。演示实验的观察有主次、过程和现象之分，如果教师在演示时缺乏对观察内容的有效提示和强调说明，就会造成学生观察的目标性缺失，造成教师操作的无效结果。③教师缺乏演示经验。课堂演示实验应注意的方面很多，操作的角度、高度及教室里的光线、湿度等对实验现象都可能造成影响。例如做静电实验时教室内湿度较大，就会造成现象不明显的后果。如果教师缺乏经验对这些方面提前不做防范，就会造成无效操作。
2.无效过程。演示实验的无效过程主要有：①替代演示。利用多媒体模拟或者视频代替课堂演示实验，这是当今课堂教学大量存在的现象，由于缺少教师或学生的实际操作和主动参与过程，使得演示实验缺乏对学生思维的启发及对学生动手能力的培养，教学效果不显著。②可视度不高。由于教师对演示实验的可见度在备课时没有进行充分考虑，只是上课时教师在讲台上简单地操作完成而已，致使演示实验中出现后排同学观察不清楚；演示现象不明显、不突出；微小变化观察不到；参照不够引起对比性差等无效过程。比如观察“单摆摆动高度”的演示，如果教师不设置高度对比的标识，那么学生其实并不能清楚地观察到单摆第一次摆动左右高度相同，而是看到越摆越低的现象。③画实验、讲实验。课堂教学中还存在教师不组织演示实验，根本没有实验过程，而是在黑板上“画实验”或者是对照课本内容和课本实验插图讲实验的现象。
3.“生成”无效。在课堂演示实验中，会生成很多有效的教学资源，而教师对这些演示实验的生成不予重视和分析，白白浪费了提高学生科学思维和实验能力的机会，造成生成不能被有效利用的“生成”无效现象。如在演示“自由落体运动”时，通过对打点计时器所打纸带的测量数据进行计算得到加速度a的值，从而比较得出a=g的结论。其实，演示实验计算出来的g值往往小于9.7m/s2，一般教师都会简单地解释为这是实验误差，而对误差产生的原因不引导学生进行深入分析，就会失去培养学生误差分析的习惯及提高学生在实验中减小实验误差的操作技能的良好时机。
二、强化课堂演示实验效果的策略
1.充分的课前准备是保证。课前准备必须做好以下几点：①充分预设。课前必须充分考虑演示实验在教室里的可见范围，演示操作的高度、角度、位置等，还有演示中可能出现的问题和解决的方法，能够让学生参与的演示，还要充分考虑学生在参与演示，操作中可能出现的情况，以及解决的方案，等等。这些都要在课前做出充分预设，并做好各种预案，确保演示实验能够取得最佳效果。②精心准备。每一个演示实验教师都必须做到“不打无准备之仗”。首先要对仪器的灵敏程度、是否完好、是否符合要求等进行认真细致的检查、调试；其次要进行试做演练。教师通过课前试做，再次检验演示仪器的性能及演示效果，并对预设进行进一步的充实完善，也使教师自己能够熟练操作实验，避免课堂演示中出现无效教学。
2.细致、规范的课堂演示操作是根本。演示实验操作要做到以下几点：①严格规范。严格规范是演示实验最基本的要求，演示时一定要按照仪器的使用规则，实验的操作规则进行，操作必须做到准确、清晰、科学、有序。并且基于演示实验的示范性，教师严格规范的实验操作对培养学生科学、严谨的学习态度和实验能力是大有好处的。②关注细节。一般演示实验过程并不复杂，可是一旦某一操作细节稍有不慎就会导致实验失败，或者观察不到细节也会导致实验无效。因此，演示实验特别要关注细节，包括操作过程的细节和观察过程的细节两个方面。对于观察过程中的细节需要教师的特别说明和提醒，避免由于观察不到而重复多次实验的现象。③注重方法、技巧。其一，就是处理好大与小的关系；处理好主要仪器与次要仪器的关系；处理好对象与背景的关系等，比如在实验装置后面配上适当颜色的衬板，把被观察的实验现象衬托出来。其二，就是利用投影、实物展台、幻灯机等一些能够放大实验现象的教学手段。
3.关注演示实验的生成是关键。演示实验的“生成”是最关键、最具价值的。根据演示实验的生成在教学中的作用的不同，我们把演示实验的生成概括为四种情形：一是知识性生成。也就是对实验目标的实现，即建立概念和规律，让学生理解和掌握物理基本知识。二是方法性生成。就是演示实验中仪器的使用方法，实验的操作方法、观察方法等，这些方法都可以通过演示实验让学生得到正确的掌握和运用。三是能力性生成。就是学生通过参与演示实验的操作、观察，以及对实验现象进行分析总结，提高学生的动手能力、观察能力和逻辑思维能力。因此，在演示实验中要尽量让学生参与实验的准备，实验的演示操作；要引导学生学会观察和善于观察；启发学生对实验现象、实验误差及影响实验的因素进行分析。四是非智力性生成。也就是通过演示实验对学生的态度、情感和价值观进行有效培养与提高。利用演示实验的趣味性、奇特性，可以激发学生学习物理的兴趣和探究物理现象的欲望；利用演示实验严格的操作规则培养学生严谨的学习态度和科学方法；通过对实验误差及影响因素的分析，培养学生实事求是的科学态度和价值观。
甘肃省定西市“十二五”教育科学规划课题