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摘 要：传统的演示方法及其功能已不再适应新课程的要求，本文就演示实验的本质功能与激活策略作了一些探究，揭示了“萌发学习动力”“构建理想模型”“展示认知冲突”“体现自主探究”“克服思维定势”“突破教学难点”“展示知识过程”等演示实验的本质特征及激活策略。
关键词：初中科学；演示实验；本质功能；开发研究
演示实验以其直观具体、形象生动和低成本、高效率等优势，成为初中科学学科教学的重要形式和手段，受到教师的青眯，在创设学习环境和学生养成认知能力中起着重要的作用。怎样才能体现演示实验的本质功能，激活演示实验的功能？要使初中演示实验真正符合初中生的心理特点和认知规律，在激发学生兴趣的同时，养成学生的观察能力、分析能力、动手能力、自主探究能力和创新能力，还有待于我们教育工作者共同努力。
一、初中科学演示实验的本质探究
1.演示实验是一个萌发学生学习内驱力的过程
演示实验的本质不仅仅在于展示科学实验的现象，而应借助科学实验所要显示的现象激发学生的学习兴趣和学习动力。据统计，98%的学生对科学演示实验是感兴趣的。因此，我们要创造条件让学生来欣赏科学实验，从中感悟它的神奇与精彩，进而萌发学好科学的强大动力。
案例展示：“大气压课题引入”
【案例分析】学生不但欣赏了神奇的实验，还产生了如下疑问：(1)为什么大试管中没有水时，小试管不会向上运动到大试管顶端？(2)难道同样体积的水会比同样体积的空气还要轻？(3)气体压强的产生原因与液体压强产生的原因相同吗？
设计该类演示实验时一般要注意以下几点：一是实验原理的思维性；二是实验装置的简单性；三是实验呈现的新颖性。由于教师的演示带有神奇色彩，极大地激发了学生的观察兴趣，萌发了其探究原因的内驱力。
2.演示实验是一个举一反三构建理想模型的过程
在我们的数学教学中，常常有“数学模型”的构建，同样在我们的初中科学实验里也有“理想模型”。因为在科学教学中，教师不能为了告诉学生“怎样实验”而演示，这种为了“实验”而“演示”的演示实验是显示不出其演示的真正功效的；演示实验应该根据研究对象和问题的特点，舍弃次要的、非本质的因素，从而建立的一个易于研究的、能反映研究对象主要特征的新现象。
案例展示：“理想电表”
【案例分析】师生共同构建了电流表和电压表的理想模型，同时它还具备了以下功能：
（1）学生学会了分析问题的一种非常重要的思想方法，即等效法。（2）学生学会了分析含电表的电路问题。
设计该演示实验的注意了以下几点：一是精心构思实验流程；二是归纳想象实验趋势；三是理性选择实验种类(如：“光滑”“牛顿第一定律”“匀速直线运动”等)。学生通过观察，能达到举一反三的实验功效，对于类似的内容就能通过构建的“电流表和电压表”的理想模型进行应用。
3.演示实验是一个展示冲突激活认知思维的过程
根据现代心理学研究表明，如果在课堂教学中设置有效的问题情境，不仅以为学生提供真实的学习背景，而且也是学生模拟情境解决实际问题的过程。所以，教师的课堂演示实验，不仅仅是为了给学生起一个实验的示范作用，更应该在演示的过程中形成认知冲突，激活学生的认知思维。
案例展示：“摩擦力方向”
【案例分析】该演示实验通过设置认知冲突，让学生体会了摩擦力的正确方向，该实验的功能还可以作出以下深入开发：
(1)手拿试管竖直向下匀速运动，此时摩擦力方向与运动方向相反，是阻力。为进一步学习高中物理中“摩擦力可以做负功”做好铺垫。
(2)手拿试管水平向右(或斜向上)匀速运动，得出“摩擦力与运动方向可以不在一条直线上”。
(3)两次用不同大小的力去握住试管，使试管都竖直向上匀速运动，试管受到的静摩擦力大小相同。
通过以上五个演示实验，学生获得的体验是：
（1）静摩擦力的方向与物体运动方向无关，而与物体相对运动趋势的方向相反。
（2）运动的物体也可以受静摩擦力。
该演示实验在设计的技巧上注意到这样几点：一是明确学生在认知上的“不足与错误之处”；二是在“不足與错误之处”精心设计演示实验，为学生的认知思维提供差异和矛盾情境，激活了学生的探究情趣。
4.演示实验是一个体现学生自主探究学习的过程
按照人们的一般理解，教师在课堂中的演示，主要是一个教师动手操作而学生观察的过程；学生是通过观察教师的演示而获得自己的理解，是一种被动学习的过程。而自主探究学习是当今新课程理念所倡导的一种重要学习方式，它要求学生调动各种感觉器官，通过动手、动眼、动嘴、动脑，主动地去获取知识。那么教师在课堂中的演示，能否转化为一种学生自主探究学习的过程呢？
案例展示：“探究金属活动性”
【案例分析】该演示实验有以下几个特点：一是教师语言的启发性；二是教师身份的配角性；三是实验内涵的探究性；四是实验原理的认知性。该演示实验不仅让学生在自主探究中学习了钠的性质，还增强了学生的观察能力、提问能力和分析能力。而教师始终是一个“旁观者”，只是巧妙地把学生的问题抛向学生，“逼”着学生在不断的质疑中探究与发现。
5.演示实验是一个克服思维定势、深化记忆的过程
“思维定势”对于科学课堂教学的作用是有好有坏；积极的思维定势可以加深学生的记忆功能，而消极的思维定势却是束缚创造性思维的一大枷锁。如果教师能有效运用演示实验的形象性、直观性和生动性，就可以消除思维定势的负面影响。
案例展示：“额定功率和实际功率”教学
【案例分析】该演示实验可以让学生很好地体会到额定功率和实际功率的区别，也是一般教师常用的演示方法。由于教师打破常规，另辟新径，更换旧的实验思路，给学生增强实验的新刺激；同时注意剖析错例，深化概念；使思维定势这个不利因素变为了有利因素。
6.演示实验是一个观察实例突破教学难点的过程 初中科学的课堂教学，几乎每一节课都有教学难点，对于如何抓住关键、突破难点、提高效率，始终是教师在教学设计时考虑的一个问题。例如在学习地球“两极稍扁，赤道略鼓”的形状特点，就是学生学习的一个难点，因为学生没法從自己的生活经验里领悟这个特征。为了给学生提供一个观察和思考问题的载体，请看下面的案例。
案例展示：“两极稍扁，赤道略鼓”
【案例分析】由于该演示实验蕴含着如下功能：（1）球体自转速度越快，两极会越扁。（2）学生极易理解“经线”的概念，所以该演示实验将地球“两极稍扁，赤道略鼓”这一不可见的科学现象形象、生动地呈现在学生面前，对学生体验科学过程，掌握科学研究方法，形成科学探究能力具有良好的引导作用，能最大限度地发挥实验教学的教育功能。
教师在设计该演示实验时能够抓住学生的认知难点，实验原理突破思维难点，有明确的目的性。
7.演示实验是一个体验知识的形成和发展的过程
布鲁纳认为“所谓求知，是过程，不是结果”。演示实验的本质就是引导学生通过观察、质疑、思考、分析、综合等思维过程，自己发现问题、解决问题和得出结论，在亲自体验知识的形成和发展过程中，学会科学探究、发展科学思维。
案例展示：“串、并联电路”新课
【案例分析】该演示实验的设计，让学生亲自参与了并联电路这一知识的形成过程，发展了学生的发散性思维能力，并且在后续的学习过程中表现出以下功能：
（1）体验了什么是用电器短路。
（2）体会了“接在灯泡两端叫并联，接在电源两端也叫并联”。
（3）领悟了一种“利用开关的闭合与断开来设计电路”的方法，突破了电路设计这一学习难点。
（4）等效了开关的闭合与断开。
由于该演示实验在设计时，首先是明确了学生在学习科学过程中认知的困难所在，所以按照有效的实验流程进行中得以充分展示学生的思维。
二、演示实验功能的激活策略
1.借用同一器材，改变实验目的，培养学生发散思维能力
每个实验都有一定的实验目的，利用一定的实验器材，往往可设计出多个不同目的的实验。若在教学中能启发学生利用相同器材自行设计不同目的的实验方案进行实验，可以发展学生的发散性思维能力。
【案例展示】“一把塑料尺的功能”
画直线；测长度；作杠杆；做光的折射实验；做摩擦生电实验；做力的形变实验；作被称质量的物体；测人的反应时间(如图2)等。
2.改变实验原理，聚焦多个角度，提高学生分析推理能力
为达到同一实验目的，可依据不同的实验原理进行实验。在教学中常用多个实验从不同角度、不同侧面进行同一教学内容的教学，通过分析和推理建立概念或导出规律。若在教学中能启发学生采用不同的方案进行实验，能很好地提高学生的思维水平。当然，所选用的实验原理要符合学生的认知水平。
【案例展示】“微小形变实验”
(1)如图3甲：用瓶子演示微小形变的原理是“用玻璃细管中的液柱放大微小形变”。
(2)如图3乙：用激光笔演示微小形变的原理是“光杠杆放大微小形变”。
(3)方案评价：①对于图3甲实验，所选的瓶子横截面积形状必须是椭圆形的，否则很难消除学生的前概念——“形变是由液体的热胀冷缩”引起的；图甲实验取材比图3乙实验简单。②对于图3乙实验，光放大的原理对于初中学生来说较难理解，可以将实验改成：将激光笔直接放在讲台上，然后手压讲台的中央，看激光笔光点在教室墙壁上的大幅度移动。
3.改变实验器材，产生相同结果，促进学生比对反思能力。
相同的实验可采用不同的器材进行。我们一般会根据材料特性如何、价廉与否以及取材是否方便来选择。我们首倡利用随手可得的实物进行演示实验。
4.改变实验设计，探究同一原理，激活学生动脑动手能力。
相同的实验目的与原理，我们也可以有不同的设计方案，通过改进实验设计方案，使实验取得更好的教学效果。
参考文献：
[1]查有梁,苏明义.中学物理教学.[M]广西：教育出版社，2003.
[2]王后雄.新概念化学教学论.[M]北京：北京大学出版社，2009.
[3]蔡铁权，姜旭英.科学课程与教学研究.[M]浙江：浙江大学出版社，2008.
[4]吴瑛翰.初高中物理衔接教材.[M]浙江：浙江大学出版社，2006.
关键词：初中科学；演示实验；本质功能；开发研究
演示实验以其直观具体、形象生动和低成本、高效率等优势，成为初中科学学科教学的重要形式和手段，受到教师的青眯，在创设学习环境和学生养成认知能力中起着重要的作用。怎样才能体现演示实验的本质功能，激活演示实验的功能？要使初中演示实验真正符合初中生的心理特点和认知规律，在激发学生兴趣的同时，养成学生的观察能力、分析能力、动手能力、自主探究能力和创新能力，还有待于我们教育工作者共同努力。
一、初中科学演示实验的本质探究
1.演示实验是一个萌发学生学习内驱力的过程
演示实验的本质不仅仅在于展示科学实验的现象，而应借助科学实验所要显示的现象激发学生的学习兴趣和学习动力。据统计，98%的学生对科学演示实验是感兴趣的。因此，我们要创造条件让学生来欣赏科学实验，从中感悟它的神奇与精彩，进而萌发学好科学的强大动力。
案例展示：“大气压课题引入”
【案例分析】学生不但欣赏了神奇的实验，还产生了如下疑问：(1)为什么大试管中没有水时，小试管不会向上运动到大试管顶端？(2)难道同样体积的水会比同样体积的空气还要轻？(3)气体压强的产生原因与液体压强产生的原因相同吗？
设计该类演示实验时一般要注意以下几点：一是实验原理的思维性；二是实验装置的简单性；三是实验呈现的新颖性。由于教师的演示带有神奇色彩，极大地激发了学生的观察兴趣，萌发了其探究原因的内驱力。
2.演示实验是一个举一反三构建理想模型的过程
在我们的数学教学中，常常有“数学模型”的构建，同样在我们的初中科学实验里也有“理想模型”。因为在科学教学中，教师不能为了告诉学生“怎样实验”而演示，这种为了“实验”而“演示”的演示实验是显示不出其演示的真正功效的；演示实验应该根据研究对象和问题的特点，舍弃次要的、非本质的因素，从而建立的一个易于研究的、能反映研究对象主要特征的新现象。
案例展示：“理想电表”
【案例分析】师生共同构建了电流表和电压表的理想模型，同时它还具备了以下功能：
（1）学生学会了分析问题的一种非常重要的思想方法，即等效法。（2）学生学会了分析含电表的电路问题。
设计该演示实验的注意了以下几点：一是精心构思实验流程；二是归纳想象实验趋势；三是理性选择实验种类(如：“光滑”“牛顿第一定律”“匀速直线运动”等)。学生通过观察，能达到举一反三的实验功效，对于类似的内容就能通过构建的“电流表和电压表”的理想模型进行应用。
3.演示实验是一个展示冲突激活认知思维的过程
根据现代心理学研究表明，如果在课堂教学中设置有效的问题情境，不仅以为学生提供真实的学习背景，而且也是学生模拟情境解决实际问题的过程。所以，教师的课堂演示实验，不仅仅是为了给学生起一个实验的示范作用，更应该在演示的过程中形成认知冲突，激活学生的认知思维。
案例展示：“摩擦力方向”
【案例分析】该演示实验通过设置认知冲突，让学生体会了摩擦力的正确方向，该实验的功能还可以作出以下深入开发：
(1)手拿试管竖直向下匀速运动，此时摩擦力方向与运动方向相反，是阻力。为进一步学习高中物理中“摩擦力可以做负功”做好铺垫。
(2)手拿试管水平向右(或斜向上)匀速运动，得出“摩擦力与运动方向可以不在一条直线上”。
(3)两次用不同大小的力去握住试管，使试管都竖直向上匀速运动，试管受到的静摩擦力大小相同。
通过以上五个演示实验，学生获得的体验是：
（1）静摩擦力的方向与物体运动方向无关，而与物体相对运动趋势的方向相反。
（2）运动的物体也可以受静摩擦力。
该演示实验在设计的技巧上注意到这样几点：一是明确学生在认知上的“不足与错误之处”；二是在“不足與错误之处”精心设计演示实验，为学生的认知思维提供差异和矛盾情境，激活了学生的探究情趣。
4.演示实验是一个体现学生自主探究学习的过程
按照人们的一般理解，教师在课堂中的演示，主要是一个教师动手操作而学生观察的过程；学生是通过观察教师的演示而获得自己的理解，是一种被动学习的过程。而自主探究学习是当今新课程理念所倡导的一种重要学习方式，它要求学生调动各种感觉器官，通过动手、动眼、动嘴、动脑，主动地去获取知识。那么教师在课堂中的演示，能否转化为一种学生自主探究学习的过程呢？
案例展示：“探究金属活动性”
【案例分析】该演示实验有以下几个特点：一是教师语言的启发性；二是教师身份的配角性；三是实验内涵的探究性；四是实验原理的认知性。该演示实验不仅让学生在自主探究中学习了钠的性质，还增强了学生的观察能力、提问能力和分析能力。而教师始终是一个“旁观者”，只是巧妙地把学生的问题抛向学生，“逼”着学生在不断的质疑中探究与发现。
5.演示实验是一个克服思维定势、深化记忆的过程
“思维定势”对于科学课堂教学的作用是有好有坏；积极的思维定势可以加深学生的记忆功能，而消极的思维定势却是束缚创造性思维的一大枷锁。如果教师能有效运用演示实验的形象性、直观性和生动性，就可以消除思维定势的负面影响。
案例展示：“额定功率和实际功率”教学
【案例分析】该演示实验可以让学生很好地体会到额定功率和实际功率的区别，也是一般教师常用的演示方法。由于教师打破常规，另辟新径，更换旧的实验思路，给学生增强实验的新刺激；同时注意剖析错例，深化概念；使思维定势这个不利因素变为了有利因素。
6.演示实验是一个观察实例突破教学难点的过程 初中科学的课堂教学，几乎每一节课都有教学难点，对于如何抓住关键、突破难点、提高效率，始终是教师在教学设计时考虑的一个问题。例如在学习地球“两极稍扁，赤道略鼓”的形状特点，就是学生学习的一个难点，因为学生没法從自己的生活经验里领悟这个特征。为了给学生提供一个观察和思考问题的载体，请看下面的案例。
案例展示：“两极稍扁，赤道略鼓”
【案例分析】由于该演示实验蕴含着如下功能：（1）球体自转速度越快，两极会越扁。（2）学生极易理解“经线”的概念，所以该演示实验将地球“两极稍扁，赤道略鼓”这一不可见的科学现象形象、生动地呈现在学生面前，对学生体验科学过程，掌握科学研究方法，形成科学探究能力具有良好的引导作用，能最大限度地发挥实验教学的教育功能。
教师在设计该演示实验时能够抓住学生的认知难点，实验原理突破思维难点，有明确的目的性。
7.演示实验是一个体验知识的形成和发展的过程
布鲁纳认为“所谓求知，是过程，不是结果”。演示实验的本质就是引导学生通过观察、质疑、思考、分析、综合等思维过程，自己发现问题、解决问题和得出结论，在亲自体验知识的形成和发展过程中，学会科学探究、发展科学思维。
案例展示：“串、并联电路”新课
【案例分析】该演示实验的设计，让学生亲自参与了并联电路这一知识的形成过程，发展了学生的发散性思维能力，并且在后续的学习过程中表现出以下功能：
（1）体验了什么是用电器短路。
（2）体会了“接在灯泡两端叫并联，接在电源两端也叫并联”。
（3）领悟了一种“利用开关的闭合与断开来设计电路”的方法，突破了电路设计这一学习难点。
（4）等效了开关的闭合与断开。
由于该演示实验在设计时，首先是明确了学生在学习科学过程中认知的困难所在，所以按照有效的实验流程进行中得以充分展示学生的思维。
二、演示实验功能的激活策略
1.借用同一器材，改变实验目的，培养学生发散思维能力
每个实验都有一定的实验目的，利用一定的实验器材，往往可设计出多个不同目的的实验。若在教学中能启发学生利用相同器材自行设计不同目的的实验方案进行实验，可以发展学生的发散性思维能力。
【案例展示】“一把塑料尺的功能”
画直线；测长度；作杠杆；做光的折射实验；做摩擦生电实验；做力的形变实验；作被称质量的物体；测人的反应时间(如图2)等。
2.改变实验原理，聚焦多个角度，提高学生分析推理能力
为达到同一实验目的，可依据不同的实验原理进行实验。在教学中常用多个实验从不同角度、不同侧面进行同一教学内容的教学，通过分析和推理建立概念或导出规律。若在教学中能启发学生采用不同的方案进行实验，能很好地提高学生的思维水平。当然，所选用的实验原理要符合学生的认知水平。
【案例展示】“微小形变实验”
(1)如图3甲：用瓶子演示微小形变的原理是“用玻璃细管中的液柱放大微小形变”。
(2)如图3乙：用激光笔演示微小形变的原理是“光杠杆放大微小形变”。
(3)方案评价：①对于图3甲实验，所选的瓶子横截面积形状必须是椭圆形的，否则很难消除学生的前概念——“形变是由液体的热胀冷缩”引起的；图甲实验取材比图3乙实验简单。②对于图3乙实验，光放大的原理对于初中学生来说较难理解，可以将实验改成：将激光笔直接放在讲台上，然后手压讲台的中央，看激光笔光点在教室墙壁上的大幅度移动。
3.改变实验器材，产生相同结果，促进学生比对反思能力。
相同的实验可采用不同的器材进行。我们一般会根据材料特性如何、价廉与否以及取材是否方便来选择。我们首倡利用随手可得的实物进行演示实验。
4.改变实验设计，探究同一原理，激活学生动脑动手能力。
相同的实验目的与原理，我们也可以有不同的设计方案，通过改进实验设计方案，使实验取得更好的教学效果。
参考文献：
[1]查有梁,苏明义.中学物理教学.[M]广西：教育出版社，2003.
[2]王后雄.新概念化学教学论.[M]北京：北京大学出版社，2009.
[3]蔡铁权，姜旭英.科学课程与教学研究.[M]浙江：浙江大学出版社，2008.
[4]吴瑛翰.初高中物理衔接教材.[M]浙江：浙江大学出版社，2006.