摘要：课堂演示实验是学生探究物质及其变化的本质和规律的一种重要途径，可激发学生学习物理的兴趣，对培养学生的实验探究能力和创新意识起着积极的作用。粤教版高中物理教材中约有137个的演示实验，约占总实验个数的62%，这些演示实验对于提高学生核心素养有着不可替代的作用。本人经过多年来的思考、实践和总结，对粤教版高中物理教材中许多实验进行了实验仪器和实验方法的合理改进，针对不同的课堂合理引入演示实验，充分发挥演示实验的作用。不仅激发学生学习物理的兴趣，对培养学生的实验探究能力和创新意识起着积极的作用，更有利于培养学生的科学素养等各种核心素养。
关键词：合理设计；演示实验；物理教学；核心素养
物理学是一门以实验为基础的自然科学，在日常教学中，实验探究是物理学科研究物质及其规律的重要方式， 是学生研习物理学科的必备品质和关键能力。粤教版高中物理教材中约有137个的演示实验，约占总实验个数的62%，这些演示实验对于提高学生学习物理兴趣，把学生培养成有较高科学素养的人，有着不可替代的作用。 但由于长期受传统教学方式和应试教育的影响，一线老师急于达成教学目标，课堂教学强调知识传授，不重视演示实验教学，把演示实验仅仅作为理论教学的工具和手段，忽视了学生主动参与探究演示实验的必要性。使演示实验失去了提升学生核心素养的重要功能。
中学物理演示实验具有形象、真实、生动和有趣的特点，在特定的环境条件下, 为学生创设一个最直观的物理情景，以便于启发学生的思维，是学生形成物理概念、理解物理规律的基础；提高学生发现问题、分析问题和解决问题能力的有效途径。所以，科学合理地开展高中物理演示实验教学就成为当务之急，针对不同的课堂合理引入演示实验，充分发挥演示实验的作用。才能使课堂教学达到事半功倍的效果，更有利于培养学生的科学素养等各种核心素养。
一、巧引演示实验，激发学生的学习兴趣
俗话说，良好的开端是成功的一半。一个精彩、引人注目、令人印象深刻的课堂引入，往往是一堂好课的标志之一。精彩的引入往往令人难以忘记，印象深刻。在课堂教学中老师若根据课堂内容的需要，选取一些比较生动、有趣、能够引起学生好奇或感到意外的演示实验引入课题，容易激发起学生强烈的好奇心，将可促进学生更集中精力听课，能更有效地激发学生的求知欲。
例如，在教授摩擦力这一知识点时，可以利用“滚乒乓球”演示实验引入新课，用铁丝或木条做好一个导轨，如图1所示，导轨宽度约2cm，稍比乒乓球直径小 ,实验演示时可以将导轨的一端垫高，有一个小的倾斜角，将乒乓球放在导轨的顶端由静止释放，乒乓球会向下滚动，这是一个自然现象。再将乒乓球置于导轨的顶端，用手按住乒乓球按图1中箭头方向用力，乒乓球会旋转着向下运动，学生会惊奇地发现乒乓球运动到底端之前会反向滚回来，即先从高处到低处，后从低处向高处运动，这样的实验现象很容易激发起学生强烈的好奇心，紧接着引出摩擦力的课题，带着悬念去听课，这样的课堂效果会很好。
再如，在教授离心运动一节课时，教师可以演示“空筒搬运乒乓球” 实验。首先我提出问题：“哪位同学不用手，能把乒乓球从一处运到另一处呢？”先让同学们讨论一会，同学们都动起了脑筋，沉浸于思考中。接着老师演示实验：（见图2），将一只广口瓶子（瓶颈处收缩）倒扣住乒乓球，然后旋转瓶子，让乒乓球在瓶内作圆周运动，球便不会从瓶内掉下来，就可以任你把球搬到别处。学生充满了好奇并产生疑问：老师是怎么做到的呢？
二、妙设演示实验，创设优质的物理情景
物理过程分析相对来讲比较复杂，一些老师为了节省时间将一些复杂的过程简单化，变成结论教学，学生获得知识比较生硬，接受起来比较吃力。而过程学习不仅是一个接受知识的过程，还是一个发现问题、分析问题、解决问题的过程。忽略过程研究不仅减少了学习兴趣，还对学生能力、智慧的发展加以限制。用演示实验将一些比较复杂的物理过程展现在学生面前或让学生根据实验现象自己分析出过程，不但培养了学生的探究能力、提高学生的参与度，有利于培养学生的科学素养。
如研究失重、超重现象时，可用弹簧秤钩砝码进行以下的演示。过程１：静止或匀速上升、下降时，观察弹簧秤读数。过程２：加速上升或减速下降时，观察弹簧秤读数变化情况。过程３：加速下降或减速上升时，观察弹簧秤读数变化情况。实验完毕，引导学生对三个过程进行对比，得出结论：平衡状态弹簧秤读数等于砝码重力；加速上升，减速下降，读数大于砝码重力；加速下降，减速上升，读数小砝码重力。最后把这些结论归纳、综合起来，使学生弄清，有向上加速度时出现超重现象，有向下加速度时出现失重现象。
再如“运动的分成与分解”，很多学生在学习的时候很难理解合运动与分运动的关系，老师在上课时也经常利用红蜡烛在玻璃管中的运动进行演示和分析，但红蜡烛在竖直方向上运动得太快，大部分学生还不能很好地进行分析。如果能让学生自己动手实验，更直观更形象，将会促进学生对运动合成和分解的进一步理解，因此可引进此实验，（图3），利用手边的胶带和笔，笔尖拖着胶带在水平方向运动，胶圈一方面向上运动，一方面向水平方向运动，最终合运动为斜向上运动。整个实验过程呈现在面前，学生理解起来就容易多了。
三、灵用演示实验，培养学生的探究能力
有些探究性实验可以安排在一节课的最后几分钟内，能留给学生足够的思考空间，有利于自主设计实验，便于合作、动手，这样很容易激发学生主动探究学习兴趣，达到学中玩，玩中学的效果。
例如，在学习完自由落体运动后，教师可以引导学生利用手头的刻度尺探究各自的反应时间。如图4，很多时候这个实验被老师们忽略了，但从实际教学来看，每一节课以这个实验结束时，学生们的热情都被点燃了，教室中充满了学生的笑声、争论声、尺子掉地上的啪啪声，更多的学生集中精力去夹住尺子，再利用自由落体运动的规律计算自己的反应时间。这个实验若安排在下课前几分钟效果会很好，课后这个小实验就成为他们课间休息的娱乐项目了，乐在学中，学在乐里。
又如，教师可以引导学生在课后自主设计实验验证楞次定律。如图5，在一个铝制易拉罐上剪出两个1cm左右的圆环，将两圆环贴在一根吸管的两端。在吸管的中间剪开一个小口，用一支笔支撑起吸管。当那磁铁靠近某一圆环时会发现圆环被磁铁推着转动，验证了楞次定律。这样很容易激发学生主动探究兴趣。
再如，教师教授完电动势一节课后，引导学生制作水果电池。在《电源电动势》这节课中，教师先在课堂上演示，如图6，在一个苹果两头分别插上铜片和铝片（或锌片），将发光二极管用导线分别连接在铜片和铝片上，发光二极管便发光了，学生们惊呼。引导感兴趣的学生自己回家再重新设计水果电池，换用其它水果进行探究，学生们从中不但得到了许多启示，也获得了很大的乐趣。
以上几个课后实验取材方便，制作简单且容易操作，教学效果明显。很好地激发了学生主动探究的意识和成功感，有利于提高学生的动手、操作等能力，有利于提升学生学习兴趣和学习主动性，更有助于培养学生的探究能力。
四、奇借演示实验，构建和理解物理概念
由于物理学科的独特性，很多问题比较抽象，演示实验重现的物理现象可以化抽象为形象，帮助概括出物理概念，并且还可以帮助学生进一步理解概念，因此演示实验是建立概念、理解概念的重要手段。
如，在教授“电容器充电和放电” 时，可借助石英钟进行演示实验，如图7，使用3300μF电容器，电源电压3V。电容器充电和放电演示教学中经常用发光二极管来演示，由于演示时充电和放电时间非常短，演示效果并不明显。还存在另一问题是即使演示完，学生也很难想象电容器有什么用途，并且不能说明电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量。教学中可借助石英钟进行演示实验，石英钟耗电小，频率稳定，取下石英钟的电池，利用电容器的充电和放电时产生的电流驱动可以使石英钟走动较长时间，延长了充电和放电时间，同时可以使学生联想到利用电容器储存电荷的能力进行某些应用。
再如在教授洛伦兹力这一概念时，由于该力很抽象，我改进了洛伦兹力演示仪来演示实验。如图8，它是一款新型的仪器，与传统的用阴极射线管加磁场的演示有极大的不同。本仪器是利用硫酸铜溶液加磁场来演示的，磁场由线圈提供，在硫酸铜溶液中加一个电场，硫酸铜溶液中的离子在电场力的作用下定向运动，离子是处在磁场中的，受到了洛伦兹力的作用，因为洛伦兹力方向和速度方向垂直，所以离子在匀强磁场中做圆周运动。可以观察到硫酸铜溶液做圆周运动，加大磁场的电流或者加大溶液的电压都能看到液体的转速加大。如果在溶液中加些纸屑或者悬浮物，可以非常清晰明显地看见溶液的旋转。
借助一些简单演示实验可以化抽象为形象，能很好帮助学生建立概念模型，能更好帮助学生进一步地理解概念。
经过多年来的思考、实践，我对粤教版高中物理教材中部分实验进行了实验仪器和实验方法的合理改进并实践于课堂。针对不同的教学环节引入相应的演示实验，这样能很好地激发学生的学习兴趣，帮助学生创设优质的物理情景，构建和理解物理概念，有助于培养学生的探究能力，还能极大地增强教学的趣味性、直观性、形象性和科学性，有利于培养学生的核心素养。作为一名物理教师，需要不断学习，去借鉴和改进演示实验，从而不断的优化课堂演示实验，使演示实验充分发挥它的作用
参考文献：
[1]全日制普通高级中学物理教学大纲[M].北京：人民教育出版社，2003.5.1
[2]普通高中课程标准实验教科书物理必修1、必修2、选修3-1和选修3-2.广州：广东教育出版社，2005.7.1