小议演示实验对学生认知建构的意义

物理教学是以观察、实验为基础的。进行演示实验，能够使学生对物理事实获得具体的明确的认识，这种认识是理解物理概念和规律的必要基础。观察和实验，对培养学生的观察和实验能力、实事求是的科学态度、引起学习兴趣都有不可替代的作用。因此，在物理教学中要重视让学生观察有关的现象，要大力加强演示实验。但是在实际的教学中，我们往往只注重演示实验引发学生兴趣的功能，而缺乏演示实验对学生认知建构意义的研究。因此，本文主要对此进行有意的探索。
　　
　　一、演示实验的认知建构功能
　　
　　营造教学场，诱发“智力风暴”教学场是指适宜于认知和知觉的环境，它有知觉上对学生有刺激的作用，而且在学生心理上也能产生影响，包括信念、情感和目的等，就如同放进电场和磁场中的物质受到影响一样。如果演示实验设计得非常成功，提出的问题又非常有针对性，会使所有的同学参与到问题的讨论中来，即使游离于课堂之外的学生，也会被课堂上热烈讨论的气氛所感染，自觉地投人学习。当积极参与思维活动时，能对其他同学表述的看法进行筛选、评价，并从中汲取经验，构建自己的认识，创造性地提出自己处理问题的意见，而自己的意见又会引起其他同学信息的反馈，被称为“智力风暴”。如果教师提出问题之后，眼神充满神秘和期待，言语上又具有鼓励性的话，则学生很可能不会在课堂上显得拘束，避免由于答错问题而引起尴尬。
　　
　　引起思维冲突，促进认知建构演示实验一般放在课堂的开始，目的是引起学生的注意，激发学生的求知欲望。利用演示实验的结果与学生原有认知的冲突就能达到这种目的，究其原因，是因为当学生原有的知识与当前的知识信息发生矛盾时，学生便会产生一种心理距离，而学生想利用已有的经验和知识试图解析、分析时，由于遇到了困难，学生争先解决问题的心理期待，会使学生能积极、能动地展开思维，主动构建新的知识。利用皮亚杰的理论，就是演示实验使学生心理产生了不平衡，而要重新达到平衡状态，就必须去创造一个能容纳新刺激物的新图式，引起主体原有认知结构的变化，实现质的飞跃。
　　
　　例如在介绍电磁感应定理时，可以用类似魔术的方法。如图1，在一个木箱(木箱里放有磁铁)上放有一个试管，制作一个铜丝圈，圈可套在试管外面，与铜丝串连一个闭合电路，电路上有一个小功率的电珠。当离开箱子时，圈从试管上端滑下，电珠没有发亮，这时，教师装作发功的样子给试管发功，放到箱子上，这时，铜圈从试管上端滑下时，电珠竟奇迹般地发亮了，世界真有如此神功?学生也不相信，但一时否定不了，使学生处于欲罢不能的状态，积极、主动地投入到新知识的学习中。
　　

　　呈现物理现象，丰富学生表象物理表象建立在物理现象感知过程的基础上，它是感知过程的物理客体在头脑中重新呈现的影像，处于理性与感性的过渡阶段。按照皮亚杰的理论，表象经过进一步的抽象、概括就形成了物理概念。有证据表明，丰富的表象是发展物理思维的必要条件，这种内化的语言，由于自身的概括性，具有更广泛的迁移能力。
　　
　　例如学习弹性形变时，学生对比较明显的形变，如弹簧、海绵，都容易接受，但说到“放在水平面上的书，受到桌面的支持力就是由于受到书的挤压发生形变的弹力”便觉茫然。对此，教师可以利用演示玻璃瓶的形变实验，或者利用光杠杆等放大的方法，使实验现象明显地表现出采。在吸气球的实验中，先在空瓶(如盐水瓶、三角瓶)里倒人1/4容积的热水，晃动一下瓶子，将水倒出，随后迅速将一只气球套在瓶口上，让瓶内的空气与瓶外空气隔开，然后把瓶子放在盆里，用冷水浇瓶的四周，使瓶内的空气较快地冷却，气球先吸人瓶内，然后又逐渐增大，用以说明大气压的存在(如图2)
　　

　　二、针对以上的分析，在演示实验中应注意哪些方面呢?
　　
　　演示实验时，教师不能只是演示，要有言语指导。在演示实验前，教师应对实验的器材一一作介绍，在实验过程中，要求指出学生着重观察什么，哪些设备是辅助性的，要交代清楚。如果条件允许，可利用幻灯机、投影仪、电视和录像等现代教学设备。在一些关键的问题处，教师要提出问题，启发学生思考，有效提高学生的参与程度，演示实验中，学生不应是被动的参与者，而应是知识的主动构建者。演示实验不光是展示“新、奇、特”的现象，更重要的是促进学生的思考，教师要善于抓住学生的期待心理，“即物说理”，提高课堂效率。
　　
　　教师在演示实验时，要留出适当的时间给学生思考演示实验的最终目的是要通过演示，引导学生思维、分析、总结规律；因此教师在演示实验教学中要留给学生足够的时间和空间，让学生思考、分析，提高学生的认识水平。例如在做“验证机械能守恒定律”的实验中，尽管实验的装置、操作无误，但实验的结果往往总是重力势能的减小量大于动能的增加量，这时应引导学生分析其中的缘由。在用验电器验证电荷的种类时，如果遇到相异电荷，当检验棒快速地靠近验电器时，检验器锡箔的张角并不是一直变小，而是先变小，然后又有所增加。教师抓住疑点让学生思考，即所谓“悟物穷理”，促进学生的认知水平的提高。
　　
　　确保演示实验的成功，紧紧抓住学生的“心”。演示实验事前应该有充足的准备，包括材料的选择、操作的步骤、操作的注意事项等。演示得成功能使学生尽快进人角色，演示得不成功，轻者使学生兴趣大大降低，重者使学生对实验的真实性产生怀疑。所以说，课堂演示实验要尽量保证一次成功、现象明显，这样才能给学生留下深刻的印象，达到演示实验教学的预期目的。