改进实验可视性,消除学生思维障碍

1、改进实验可视性，消除学生思维障碍作者：陈雅文章来源：网络点击数：228更新时间：2008-7-1改进实验可视性，消除学生思维障碍作者：陈雅 文章来源：网络物理学是以实验为基础的科学，而中小学阶段是一个人接受科学启蒙的重要阶 段。中学生学习兴趣的发展水平涉及到实验教学的有直觉兴趣、操作兴趣和探索兴趣， 心理学研究告诉我们，直觉兴趣是产生学习动机最活跃的成分，引起学生直觉兴趣的重要因素是新奇和生动的物理现象。这一过程，就需要通过观察，使学生获得直观、感性 的感受。有了观察，才可能发现问题、提出猜想，进而设计实验方案进行实验验证、做 出结论，完成探究过程，所以说观察是一切探究过程的起始点。信息论的观

2、点认为：观 察是使外部信息通过感观输送到大脑皮层，经过加工处理、感知外部世界的过程，它包 含对信息的感知和加工阶段。从心理过程来看，观察是一种有目的、有计划的知觉，是 与积极思维相联系的。因此拓展信息渠道，运用感知规律，降低接受信息的不确定性和 提高储存信息的有序化程度是提高感知效果的前提。然而在物理学习过程中常有这样的情况，本质的因素隐蔽着，不易被学生认识， 这给学习带来困难。因此我们必须设法使本质的东西显现出来。放大是使本质因素得以显现的一种途径，可以用直接放大和模拟放大的方法，从而达到实验现象“可视”的目 的，消除学生的思维障碍。1 探究静摩擦力方向实验的可视性改进静摩擦力方向的判别是学

3、生学习的难点，其主要原因是学生日常生活中缺乏这方面的感性认识，难以想象两个相对静止而又有相对运动趋势的物体接触面间的情况。一 般我们会通过对物体受力平衡的分析，来得到静摩擦力的方向，这种方法是纯理论的， 学生难有直观感受。当然也可以让学生用手在桌面上用力推，感受静摩擦力的作用。这 虽然有了一定的改进，学生有了感觉，但还不能直接观察到。针对这一缺陷，可以采用 模拟的手段，把接触面间的情况加以“透视”，达到“可视”的效果，使学生能获得直观感受例如要分析如图1所示的两物体之间的静摩擦力方向，取两只鞋刷，使刷毛相对地迭放在粗糙的水平桌面上， 水平推上面的一只鞋刷， 可以看到上下物体间刷毛形变的方向相反

4、（如图2所示）。由此可以推想出上、下物体所受静摩擦力的情况。也可以在软泡 沫塑料的一面切出矩形槽口，以代替毛刷（如图3所示）。通过这种模拟放大的手段，给学生提供了一个表象思维的模型，因此学生在解决此类问题时，思维的障碍也就随之 消除。2 微小形变实验的可视性改进物体在受到压力或拉力时， 在一定范围内会发生弹性形变。 对弹簧、海绵等物体, 其形变程度较大，我们可以直接观察到，但是对于硬质玻璃瓶、桌面等物体，其形变程 度很小，一般难以直接观察。此时，需要通过一些特殊方法，把这种微小形变放大，达 到“可视”的效果。例如对椭圆形玻璃瓶的微小形变（图 4所示），可以在密封玻璃瓶的橡皮塞中插 入一玻璃管，

5、并在玻璃瓶中注入适量有色液体（如水中滴入红墨水），然后分别沿椭圆 玻璃瓶的长轴和短轴方向挤压瓶子，将分别看到玻璃管中的液面下降和上升。这是通过 挤压改变玻璃瓶的体积， 从而改变液面高度，把玻璃瓶微小弹性形变引起的微小体积变 化，转化为玻璃管内液体高度的较大变化，达到“可视”的效果。对桌面的微小形变，通常借助光的反射来完成。如图5所示。当桌面受力发生微小形变时，平面镜 M N随之倾斜，从而使反射到墙上的光点向下移动。光点的移动放 大了桌面的微小形变，使得桌面的微小形变变得“可视”了。3 光传播路径的可视性演示光在空气中传播时基本上是沿直线传播的，为了显示光在空气中的传播路径（光路），通常向空气里

6、喷空气清新剂等气雾状物体，通过光（一般用小型激光笔产生）在 喷出的液滴上的反射而显现光的传播路径，达到“可视”的效果。另外，也常常需要展示光在不均匀媒质中传播的现象， 以反衬出直线传播的条件。 将浓葡萄糖溶液（接近饱和）倒入有机玻璃水槽中，液深约 1. 5cm,在糖水表面轻轻铺 上一层塑料薄膜，膜的一边要搭在容器一侧并略长。然后在薄膜上注入清水，水顺着薄膜流到糖溶液的界面上， 水深约1cm,待水稳定后，将薄膜沿水平方向慢慢从水中拉出，由于扩散，液体的折射率随深度有一定梯度的分布，深处的折射率较大。将激光束在离 液面约 1 5cm 处（折射率较大的区域,可通过上下移动激光束而定）沿水平略向上射 入配好的溶液中,在液槽的侧面就能看到光线明显向下弯曲,如图 6 所示。4 振动的可视性演示在初中物理“声音的产生”中,提到一切发声的物体都在振动,例如被敲打的鼓 面、音叉等。但是这些物体的振动幅度较小,学生难以直接观察到,为此通过适当的转 化、放大等措施,使得这些振动得以“可视”。在鼓面上洒一些纸屑或剪成小人形状的 纸人,当击打鼓面时,纸屑或纸人就会随着鼓面的振动而跳跃。在音叉旁边悬挂一个轻 质小球（如乒乓球）,悬线竖直时球恰好与音叉接触,当音叉开始振动后,轻质小球会 被弹开。类似这种通过放大使本质因素得