课堂演示实验教学设计的模式与程序

PAGEPAGE6课堂演示实验教学设计的模式与程序徐中勇（台州初级中学浙江省临海市31700）课堂演示实验，是在课堂上主要由教师操作，并通过教师的启发引导，帮助学生对实验进行观察思考，以达到一定教学目的的实验教学方式。因此，演示实验的教学效果并不仅仅取决于实验本身（实验能否出现预期的物理过程和现象），还取决于教师主导作用的充分发挥。而主导作用能否充分发挥，不仅取决于教师自身的实验技能和教学的基本素质，还取于教师对演示实验所采取的教学策略以及对教学过程（程序）的设计。一、课堂演示实验教学模式课堂演示实验教学的设计思路：第一，必须选择实验教学目标，确定方向。第二，必须选择能够达到这些目标的教学策略。第三，必须选择能实施和实现上述教学策略的教学手段和方法。第四，必须选择适当的手段和方法来评价和检查所做的工作。在上述设计的基本思路中，确定怎样的教学策略是关键。作为教学策略的一部分，运用怎样的教学模式是至关重要的。教学模式不仅直接决定了教学过程的结构，而且还决定了教学活动的基本程序。引入实验观察结论思维观察结论观察结论引入实验观察结论思维观察结论观察结论观察实验结论思维实验结论实验结论思维实验结论AB在这个教学模式中，实验操作是基础；而教师的操作又必须通过学生的有效观察而起作用，观察是关键。思维不仅是得到实验结论之必需，而且还可提高观察的各种品质、提高观察的质量，可使操作更具目的性和条理性，思维是核心。例如：浮力的大小与哪些因素有关。“浮力的大小与哪些因素有关”的实验，可以作为“阿基米德定律”实验的前置实验，以引出“浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有怎样的关系”这一研究课题。实验引入操作：将挂在弹簧秤上的长条物体慢慢浸入水中观察：物体逐渐浸入水中，弹簧秤读数逐渐减小思维(分析)：……排开水的体积逐渐增大。……浮力逐渐增大观察结论：……浮力的大小与排开水的体积有关思维(分析)：实验对液体没有特殊要求…实验引入操作：将挂在弹簧秤上的长条物体慢慢浸入水中观察：物体逐渐浸入水中，弹簧秤读数逐渐减小思维(分析)：……排开水的体积逐渐增大。……浮力逐渐增大观察结论：……浮力的大小与排开水的体积有关思维(分析)：实验对液体没有特殊要求…对其他液体结论也应如此实验结论：……浮力的大小与排开液体的体积有关①②③④⑤⑥最后，将对各因素研究的结论进行归纳、综合，得到实验的最后结论（如图下图所示）。1.1.……浮力的大小与排开液体的体积有关2.……浮力的大小与……有关3.……浮力的大小与液体的密度有关n.……浮力的大小与……无关思维思维（归纳、综合）实验结论：实验结论：物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积以及液体的密度有关二、课堂演示实验教学设计的基本程序演示实验教学（软件）设计一般需经过选题与实验教学目标制订、实验方案的设计与选择、局部设计和总体设计、方案评价（以及试教与修改定型）等阶段。设计的一般程度如下图所示。1.选题1.选题2.制订实验教学目标3.设计与选择实验方案4.决定教学策略、总体构思5.确定局部课题6.局部设计7.确定总体设计方案9.试教11.定型（可实施）否否选题与实验教学目标制订实验方案的设计与选择局部设计与总体设计方案评价试教与修改定型是是 1、选题根据课堂教学的目的、要求和内容，确定实验教学课题。2、制订实验教学目标简单地讲，实验教学目标主要着眼于：（1）知识（物理基础知识、实验现象及实验基础知识、实验研究方法等）；（2）能力（观察能力、思维能力、实验操作能力等）；（3）个性、素养（兴趣、动机、态度、习惯等）。3、设计与选择实验方案一个实验内容往往可以有不同的实验方法。选择实验方案的依据主要有：（1）所选课题的实验目的、要求、内容；（2）演示实验（硬件）的基本要求（如：目的性、科学性、简便性、明显性、趣味性等）；（3）学校实验设备情况；（4）学生的情况（物理知识、接触过的实验、实验知识和技能、思维与生理心理特征等）；（5）实验时间和教学所允许的时间；（6）是否与实验体系和演示实验教学体系相协调。4、进行总体构思根据教学目标和所选实验方案，设计或选择适当的教学策略，建立（选择）教学模式（结构模式）；对整个教学过程进行总体构思，决定主要的教学环节和大致的教学程序。5、确定局部（子）课题根据所选定的教学策略（及总体结构模式），逐一分析实验要点，分析学生学习的重点、难点，分析判断学生在观察与思考时可能产生的问题和困难。在此基础上确定教学过程中需重点解决的若干局部（子）课题。6、局部设计对确定的各子课题分别进行分析，初步定下在实验、观察、思考等方面的相应对策。如分析：（1）实验时应重点显示（或测量）什么？重点表演什么？表演时应注意什么？（2）指导观察时，应指出什么？交待什么？提醒什么？指导什么（观察方法）？得到什么观察结论？（3）启发引导学生积极思维得到实验结论时，应讲解什么？提问什么？讨论什么？启发什么？分析归纳什么？怎样从观察结论得到实验结论？实验结论应是什么？等等。初步确定所要采用的教学手段与教学方法，初步确定具体的实施方案。7、确定总体设计方案根据总体构思，将局部设计方案汇合、串接，接整、加工成为一个完整的总体设计方案。这里需注意：（1）各局部设计、各环节的“接口”（过渡、衔接）须自然、恰当。（2）教学方法和教学手段的选用须与演示实验内容相融洽、与实验操作相配合，并以实验内容和实验操作为中心。在围绕一个实验内容的教学中，教学方法和教学手段的种类不宜用得太多。8、评价根据实验教学目标，对总体方案进行必要的评价和判断，看其能否达到拟定的实验教学目标，如没达标，则须从第3步开始重新设计（或修改）；如达标了，实验教学设计通常可算完成了。就完整的设计而言，还要进行试教（试验），根据试教的情况再进行评价、修改、定型。例如：“保险丝作用”的演示1、课题：保险丝作用的演示2、实验教学目标（1）便于模拟（如烧）、便于对比（如没有、有保险丝的后果）；（2）便于更换保险丝；（3）便于进行短路操作；（4）操作安全。为此，初步选择如图上所示的实验装置（示教板）。图中A~H为接线柱，M~Q为香蕉插座（另备两根香蕉插头连线），L为6~8V的汽车灯泡，G，H之间连接一根电炉丝，C，D和E，F之间可连接铜丝和保险丝等。4、确定教学策略、建立（选择）教学模式和总体构思（1）利用真实+模拟的方法和对比演示的方法，形象、直观地表明保险丝的作用。（2）利用演示实验教学模式，通过生动、明显的演示，指导学生进行全面、细致的观察，并配合简明的讲解，引导学生进行形象的思维，以建立清晰的物理图像，得到直观（理性的具体）的结论。（3）实验的主要程序应依次说明：①电路中没有保险丝……怎样？②电路中有了保险丝……怎样？③为什么要选择一定规格的保险丝？④保险丝能用铜丝代替吗？5、确定局部课题从演示效果和学生可能产生的问题来看，可确定下述子课题：（1）怎样模拟电流过大后电线（电器、设备）被“烧”？（2）怎样让学生看清保险丝断？（3）保险丝为什么能“保险”（容易断）？（4）保险丝是怎样熔断的（过程怎样）？（5）为什么要选用合适规格的保险丝？6、局部设计对上述各课题，可分别进行局部设计（简述）。（1）在半根电炉丝上搁上数层“∧”形塑料纸（用夹子夹住塑料纸下边）。这样，当大电流流过时，半根电炉丝逐渐变红，另半根上的塑料纸逐渐冒烟、燃烧。（2）在保险丝上挂标志物：若保险丝红、挂件垂；保险丝断、挂件掉下。（3）加辅助实验说明保险丝：①电阻率大（实验方案略，也可直接用电阻率表上的数据来比较）；②比热小（可从固体比热表上的数据大致说明）；③熔点低（可用酒精灯或火柴烧，也可对物质的熔点表上的数据进行比较说明）。图7-6由此可（大致）说明保险丝为什么易断（关键词）：电阻大、易发热，比热小、易升温，熔点低、易熔断。图7-6（4）将装置中一盏灯改为并联数盏灯（如图右所示）：逐渐增加并入灯数保险丝逐渐变红……直至熔断。（5）对比演示：粗保险丝……不断……细铜丝……断……进而说明之。7、确定总体设计方案（这里纲要性说明大致程序）（1）没有保险丝（或用一般铜丝和铁丝代替保险丝）……（短路或过载）……“烧”……（2）有了保险丝……“断”（起保护作用）。（3）保险丝怎样熔断的（过程）。（4）保险丝为什么能起“保险”作用（容易断）。（5）为什么要选用合适规格的保险丝（对比实验）……怎样选择……（6）家庭电路保险盒、闸刀保险丝