物理学科物理演示实验教学策略研究.doc

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1、物理论文之物理演示实验教学策略研究 演示实验是为了展示物理现象，提示所研究征询题的发生、开展过程，引导学生进展观察、考虑，并配合教学内容而由老师操作示范的实验。它具有化抽象为详细、化单调为生动、化平淡为奇异的功能。演示实验的目的是引导学生观察，使学生对某个物理现象有明晰的理解，这是老师讲解物理概念、规律的根底，是培养学生科学素养的重要手段。演示实验也为学生实验、操作仪器做出了示范。老师在做演示实验时，必须把精确无误的物理现象明晰地展如今学生面前，让每个学生看明晰，使学生确信定律、概念的客观性和科学性。（1）目的性演示实验是物理教学的一个重要手段，具有新奇、生动、直观的特点，容易激发学生的学习兴

2、趣。演示实验的目的是为教学效劳的，为的是在实验中觉察规律、理解规律，从而掌握规律。因而按照不同的教学内容和要求，选择适宜的实验配合物理教学，以便让学生明晰认识物理规律与概念。（2）直观性演示实验要现象明晰易见，力求简单明了、直观，能充分说明征询题，有足够可见度，便于学生观察。这就要务实验装置要恰当地优化规划，力争大型化、简单化，并充分利用多媒体手段，突出其根本的构造原理，而不被次要的复杂构造所干扰；显示要明晰醒目，要加强比照度以突出观察目的。例如，在做电学演示实验时，假设需要观察某一物理过程中的电流变化，显然不能用小型安培计，而应采纳大型演示电表。（3）科学性演示实验是协助学生认识自然现象、提

3、示客观规律的手段。因而，从实验的设计、操作到分析都必须坚持实事求是的科学态度，老师在操作仪器、连接和装配仪器及演示现象时动作要精确、标准、标准、科学。对真实物理图像的近似或模仿，在演示时要向学生说明，以免误解。不能为了使演示的效果明显而违犯了科学性，更不能故弄玄虚。如在使用托盘天平时，取用砝码、挪动游码必须用镊子而不能用手；电路的连接应先接线路后接电源，拆卸时先断电源，后拆线路等等。老师的一举一动都会给学生留下深化的印象，起到潜移默化的作用。老师的操作科学标准，不仅是实验成功的前提，而且会使学生养成严谨务实的良好实验习惯。（4）稳定性演示实验的实验装置要牢靠稳定，经得起反复操作和细微震动；要有

4、特别好的现象重复性，到达一次就能成功的程度。老师在课堂上演示实验必须确保成功。实验成功的先决条件是掌握实验原理。只有撑握实验的原理才能精确地抓住关键条件，从而成功地进展演示。比方，静电实验比拟难做，不断是教学的难点， 也成了学生学习的难点。事实上静电实验的关键是由于静电电压高而电量少。因而从这个关键的原理上分析，就能够找到改良静电实验的措施处理绝缘征询题。其次是课前认真预备。课堂上演示不能保证万无一失，一旦出现征询题， 由于课前有充分的预备，做过几遍， 就会明白征询题的缘故，从而迅速排除缺点。一般来说，演示实验所占课堂的时间都不会特别长，因而要求老师一定在五分钟内排除实验缺点。（5）启发性演示

5、实验能提供丰富多彩的感性材料，变抽象为形象。但它的最终目的是要通过观察现象启发学生的思维，使学生能更好地认识客观规律，开展才能，培养兴趣。因而，在设计和进展演示实验时，必须在启发性上下功夫。首先通过生动的演示实验现象出人预料地展如今学生面前，启发学消费生征询题；其次通过老师的不断引导，进一步明确征询题产生的缘故，如何处理征询题，从而启发学生进展探究，使学生在不断的思索、讨论中逐步掌握物理规律与知识。（6）指导性老师在进展演示实验的同时，要指导学生进展观察和考虑。关于观察到的现象，分析所说明的征询题，以致引出规律性的认识，应尽可能由学生进展，培养学生的观察、分析才能。一、课堂演示实验教学设计加涅

6、把知识分成陈述性知识（言语信息）和程序性知识（智慧技能和认知策略）两种，皮连生在智育心理学中提出了“六步三阶段教学两分支”的学与教过程模型。模型如图表10所示，左边为陈述性知识的学与教，右边为程序性知识的学与教。14步为学与教的第一阶段，这一阶段是处理新知识的理解征询题，第5步代表知识的稳定或转化阶段，第6步代表知识的提取与运用阶段。演示实验教学过程能够参考六步三阶段教学法。教育心理学有一个著名公式：学习成绩f（M，IQ，K），M代表学习动机，IQ代表智商分数，K代表原有知识技能，因而应用其指导教学设计时应满足以下原则：1.好的教学应有利于鼓舞学生的学习动机2.好的教学应充分利用学生的原有知识

7、根底3.好的教学应习惯学生的个别差异4.用详细教学目的指导老师的教、学生的学以及学习结果测量与评价。5.通过任务分析，为不同的教学目的选择最优教学步骤、方法和技术。图表 “六步三阶段教学两分支”的学与教过程模型演示实验课堂教学构造方式分成如下几种：引入型、逻辑演绎型、逻辑归纳型、探究觉察型、练习型。（一）、引入型引入型演示实验一般在课堂教学开场时使用，作用是引起学生对将要学习的物理知识的兴趣，设置疑难点，激发学生主动学习和探究的热情。引入型演示实验能提高学生的观察才能，对演示实验的要求一般为实验现象美丽新奇，多为定性实验。用演示实验引入课堂教学，这种教学方法一般在新课上使用。老师应留意在教学过

8、程中紧扣演示实验，做到在课堂中逐步解释演示实验现象，课堂完毕时能完全解释实验现象。假设在演示实验引入课堂后就把实验抛开，演示实验所能起的教学作用将大大降低。利用压强的演示；用砖、啤酒瓶、沙盘等；用四脚凳、纸、砖等。（二）、逻辑演绎型逻辑演绎型演示实验主要应用于课堂教学过程中，老师利用演示实验进展分析、推理、演绎，促使学生进展知识迁移，使旧知识与新知识结合，引起学生认知构造的重组。演示方法有特别多种，如由量的关系推出质的关系，原理与现象之间互相推理等，培养学生的观察才能。逻辑演绎型为演示实验中老师最常使用的类型，一般应用于概念和原理的学习。如：分析和讲解楞次定律。（三）、逻辑归纳型逻辑归纳型主要

9、在应用性演示实验中使用，通过详细实验仪器的使用或物理知识在实践中的应用举例，促使学生发散思维，稳定新知识。利用逻辑归纳型演示实验介绍理论知识的开发和应用，有助于协助学生认识到理论的有用性，而不只是空洞的逻辑数学演绎，有助于协助学生理解仪器的使用方法、原理，及如何改良，是理论于现实的桥梁。例如：电磁感应定律的演示。（四）、探究觉察型科学探究包括以下几个根本要素：提出征询题，猜测与假设，制定计划与设计实验，进展实验与搜集证据，分析与论证，评估，交流与合作。在探究觉察型演示实验教学过程中，演示实验所起的作用是向学生提供典型的现象和过程。探究觉察型演示实验教学有利于组织学生观察，引导考虑，激发争辩，探

10、究缘故，分析特征，寻找规律。通过探究式学习，学生能够获得科学探究的才能和方法，能协助学生自发地探究复杂现象的本质，觉察它们之间的互相关系，从而掌握探究自然规律的科学方法。（五）、练习型传统的习题课一般不会有演示实验，老师在课堂上主要是讲解作业答疑。而实际上特别多的习题事实上确实是一个个有趣的实验。在习题课上假设能适当参加演示实验，有利于学生对习题的理解，并能提高学生对做习题的兴趣。例题：如以下图，A、B叠放在一起漂在杯中的水面上，假设把A取下扔入杯中，则杯中水面会上升、下降，仍然不变？1、设置情景、提出猜测老师活动：在一个平静的湖中央，有一个人坐在装有石块的小船上，当他把石头往水中丢时，湖面将

11、上升仍然下降？假设小船上装的是水或者是木块，湖面又将如何变化？学生活动：按照情境，提出本人的猜测。2、演示实验老师活动：用大烧杯代替湖，用小烧杯代替小船。在大烧杯中参加半杯水左右，将装有小石头的小烧杯放入大烧杯中（石头不能放太多，必须保重小烧杯是漂浮的），接着往烧杯中加水直至刚好满杯，将石头扔入水中。学生活动：细心观察并记录实验现象。老师活动：将小石头分别换成水和木块，重复上面的实验。3、验证猜测老师活动：你的猜测正确吗？液面上升下降仍然不变？这道题需要灵敏运用阿基米德原理来推导。学生活动：验证本人的猜测。4、总结习题学生活动：交流本人所观察到的实验现象和验证猜测的推理过程。老师活动：（1）对

12、学生所观察到的实验现象现行总结：当小烧杯内装的是小石块是，液面下降。当小烧杯内装的是小木块和水时，液面不变。（2）讲解习题：关于石头，当石头在小烧杯中漂浮的时候，排开水的重力等于石头重力，扔入水中后，排开水的重力小于石头重力（浮力小于重力），因而排开水的量减少，液面下降。关于木块，由于不管是在小烧杯内仍然小烧杯外，所受浮力一样，排开的水也一样多，因而液面不变。关于水，在小烧杯内遭到的浮力等于重力，倒入大烧杯后，刚好弥补排开水的减少量，因而液面不变。因而题中，要考虑物块A的密度，液面可能下降也可能不变。（3）引导学生总结归纳知识点：阿基米德原理，物体遭到浮力的大小等于物体排开液体遭到的重力；物体

13、的沉浮条件。5、评价反思引导学生反思以下几个征询题：明白阿基米德原理吗？是否真正理解阿基米德原理？明白什么是轮船的排水量吗？轮船在江中和海中的排水量一样吗？二、演示-观察-解释（DOE）策略演示实验包括实验演示、实验观察、实验解释三个过程，常规演示实验教学是老师演示实验，学生观察实验，老师对实验进展解释。这种演示策略能够称为演示-观察-解释（demonstrate-observe-explain，缩写为DOE）策略。在演示-观察-解释策略中，演示主要是老师操作表演实验，有时候也能够请学生充当老师的助手或在老师的指导下让学生在讲台上操作实验。观察是在实验操作的过程中，学生在老师的引导下，对实验器

14、材、实验方法、实验过程和实验现象等进展观察和记录。解释不单单是老师对实验现象的分析，得出实验结论，从结论中总结物理规律或理论，还包括对器材的选用、器材的使用、实验方法的选择进展必要的说明和讲解。在实际演示实验教学中，这三种活动一般都是同时进展的。为了使学生获得丰富的感性认识，加深对物理概念、原理和定律的理解，激发学生学习物理学的兴趣；为了培养学生的观察和实验才能，开展学生的智力；为了使学生初步理解物理学的研究方法，培养学生实事求是的科学态度和遵纪守法、保护仪器的优良质量，在DOE的施行过程中，老师应该做到操作标准、演示成功、实验现象明晰、明确有效的引导和逻辑缜密的讲解。1.操作标准。学生所接触

15、的实验大部分是演示实验，学生对物理仪器初次接触绝大多数是在演示实验中完成的，因而，老师在演示实验中的操作对学生的阻碍特别重要，甚至砝码的拿取、天平的放置、温度计的读数、导线的连接等等这些琐碎的细节也将阻碍学生对物理仪器的理解和他们实验操作才能的提高。2.演示成功。演示实验是物理课堂教学的有机组成部分，实验演示成功是有效教学的重要环节，因而要确保实验演示成功。成功地进展演示实验的首要条件是掌握实验原理。只有掌握原理，才能精确地抓住关键，成功的进展演示实验。例如，用毛皮摩擦橡胶棒，或用丝绸摩擦玻璃棒，要获得较多的电量，须明白摩擦起电的原理。摩擦起电的本质是接触带电，当两种物质接触时，由于不同物质的

16、原子核对核外电子的束缚力不同，而实现电子的转移的，因而只要把毛皮紧握在橡胶棒上，把橡胶棒用力抽出，就能使物体带电。但有的老师误认为起电的缘故是摩擦温度升高导致核外电子逸出，因而不停地摩擦橡胶棒，尽管用了不少的力气，但是效果并不理想。成功地进展演示实验除了在课前充分预备外，还要留意教室环境条件，例如，静电实验的难易跟天气的湿度有特别大的关系。另外实验失败是不可防止的，老师要在课前要有充分的预备确保成功，但是在课堂上一旦失败，千万不能故弄玄虚欺骗学生。3.现象明晰。演示现象务必使全班学生都能看明晰，为此仪器的尺度要足够大，演示仪器要放在适当的高度，务必使全班学生都能看到。关于可见度较差的演示，通常

17、能够采纳光、电或机械等放大装置来加强演示效果。关于不太明显的部分，还能够采纳背景衬托和染色的措施。4.有效引导。演示实验从出示仪器到进展表演的全过程，都将给学生以多方面视听感官刺激。但刺激有主次之分，有本质非本质之分，老师预期学生所观察的现象不一定都明显突出。有的可能稍纵即逝，以致在演示中出现的某些重要现象，学生往往视而不见。这就要指导学生观察，例如，在水的沸腾实验中，除了指导学生观察和记录水的温度外，还要引导学生观察在不同温度下，气泡产生的部位，气泡的数量、大小，气泡在上升时的体积变化等等。5.缜密讲解。演示实验不是单纯的实验操作，它还离不开老师内容科学、逻辑缜密的讲解。在学生观察时，为了使

18、学生获得丰富的感性认识，加深对物理概念、原理和定律的理解，老师除了引导学生观察外，还需要对演示实验的目的、仪器的选择、实验方法、实验现象、实验结论，以及由实验得出的物理规律或定律进展科学的、逻辑性的讲解。三、主体探究性教学策略1新课程标准里面明确提出科学探究要素包括以下七个方面：提出征询题、猜测与假设、制定计划与设计实验、进展实验与搜集数据、分析与论证、评估、合作与交流。演示实验注重培养学生观察才能、分析实验现象的才能和探究才能，通过整合科学探究的七个要素，将探究演示实验的操作程序分为五个阶段，每个阶段都有相应的老师活动、策略体系和学生活动。“老师活动”表达出老师处于指导和引导的地位，“策略体

19、系”表达出主体教育的理念，“学生活动”则表达出以学生为主体的探究教学理念，每一个环节紧紧相连、环环相扣，构成一个完好的探究过程。图5 主体探究性演示实验教学的操作程序1、第一阶段：提出征询题、确立目的。主要包括主体参与和联络生活，目的在于突出学生的主体地位，让学生在详细情境中提出征询题。主体参与是指学生积极主动地参与各种教育教学活动的行为，能够从以下几个方面来施行。第一，创设征询题情境，激发学生兴趣。情境能够从现实生活中来，也能够从物理学史中来。按照情境，学生本人提出或老师引导提出有序、有层次性、难度要适度的征询题；第二，营建宽松、愉悦气氛，让学生主动参与。学生能够针对老师提供的情境，发表本人

20、的见解，老师应努力做到：延缓推断，不急于评论提出的看法孰优孰劣，更要严禁武断否认；对标新立异、思维闪光点要尽可能给予鼓舞性的评价；在一些学生“说”出本人的观点以后，让全体学生“写”下本人的见解，确立本人需要处理的征询题或本人的学习目的。联络生活是指老师的教学设计、施行和测评，要与现实生活相联络。能够按照师生的经历，自由制造、自由发挥。利用日常用品让学生获得感知，学生熟悉日常用品和容易接受用它们制成的教具，比起复杂而且精心设计过的实验仪器，它们简单、有效、方便预备，学生们有时机从多个感官得到体验。2、第二阶段：观察实验、记录信息。主要包括主体参与和差异开展，让学生主动参与进来，实现不同层次的开展

21、。该阶段的主体参与主要表如今学生要积极主动地观察实验，记录下本人认为重要的现象或与本人确定的学习目的相关的事实，并以信息的方式表述出来。老师能够按照学生的需求进展反复演示实验，不必要对演示实验进展阐述和说明，更多地留意力应该集中在引导学生留意观察，记录下有意义的信息上。学生记录完信息后，能够让学生发表本人的信息，这个时候老师一定要作好信息整合的工作。差异开展的本质在于提示学生作为单个个体的独特性，不仅使每个学生都能够得到充分、自由的开展，而且能够觉察和培养具有鲜明个性特色的人。在观察实验时，能够让那些特别快理解了演示实验的学生开场记录他们的信息，同时鼓舞他们能够尽量多的挖掘信息，并将其概括、精

22、练。有的同学可能观察才能比拟弱或教室空间分布的缘故，不能有效地观察实验，老师能够提供书上相应的内容，让学生研读，记录信息。老师应要求学生本人分清信息的孰轻孰重，而不是老师评判。3、第三阶段：逻辑考虑、建立假说。主要包括主体参与和差异开展，同样表达了以学生为主体和实现差异开展的教学思想。第三阶段是在前两个阶段的根底上的接着，老师能够让学生按照持有的或可利用的信息对要到达的学习目的进展猜测，然后建立简约、精练、明晰的假说。在建立假说时，要有必要的实验现象或信息作支持，不能胡编乱造或盲目猜测，充分利用前两个阶段的成果，让学生以图表推理的方式表达出本人的推理过程或思维过程，并鼓舞学生调动已有的经历和知

23、识来尝试检验本人的假说。然后能够让学生发表本人的猜测，与全体同学一起分享。在该阶段，主要会在以下几个方面表现差异：第一，学生在整合重要信息的时候，表现出来对处理信息才能的差异；第二，学生在分析信息酝酿猜测时，运用逻辑思维的才能存在着差异；第三，在提出假说的时候，学生会提出参差不齐、层次明晰的各类假说，也同样存在着差异。第四，各种假说提出来之后，学生在选择验证假说的时候，存在着差异。在以学生为主体的教学中，老师要不断提示学生围绕本人的学习目的来自主选择，自主选择让学生差异开展。老师让学生自主选择一个或多个的假设进展检验，如此能够实现学生的差异开展。4、第四阶段：搜集证据、验证假说。主要包括主体参

24、与和合作学习，提供时机让学生主动与别人合作和分享与交流本人的见解。在该阶段，学生已经自主选择了要检验的一个或几个假说预备检验。检验的方式中能够有两种方式，一是按照材料进展检验，二是按照实验进展检验。在演示实验的探究中，一般选择第一种方式来进展检验假设，即学生通过搜集、整理有关支持假说的材料，经分析、概括而得出结论，老师能够提示学生本人前面获得的信息也能够作为证据加以利用。老师能够提供一些图表或坐标图来说明各个物理量之间的关系，也能够提示学生利用教科书作为重要的证据来源，还能够利用计算机辅助教学来为学生提供需要的事实或数据。合作学习主要建立在科学的交往观的根底之上的。这个阶段的任务有一定的难度，

25、要求学生验证本人的假设，老师这个时候不发表任何对检验过程的评论，完全让学生本人验证，因而具有一定的挑战性。老师能够采取两种方式，一种是配成两人小组，互相讨论，互相补充；另一种是将学生分成46人“组内异质，组间同质”的小组，老师应关注学生的小组研讨是否民主、有序和有效，老师应要求每个小组的组长搜集和整理组员的检验假设的按照和最后得到的结论，进展归类和统计，然后记录在本人的实验报告中，老师能够按照这个记录和在课堂上的观察对合作学习进展评价。5、第五阶段：反思过程、总结评价。主要包括主体参与和联络生活，以培养学生的主体认识和自我总结与反思的习惯。实验的总结和反思是探究演示实验的最后一个阶段，能够引导

26、学生从两个方面进展反思，一是对获得结论的整个过程进展反思，检验推理是否合理，逻辑是否正确，结论是否处理了学习目的中提出的征询题；二是对处理一个征询题后，反思从该征询题中可得出哪些经历和教训，值得以后借鉴。在反思的阶段，让学生把本人的结论运用到实际生活中去检验，解释生活中的征询题或现象，让学生获得对本人结论更深化的认识或更进一步的讨论。四、预测-观察-解释（POE）策略预测-观察-解释策略（predict-observe-explain，缩写为POE）是在“观察浸透理论”哲学观念和建构主义、前概念、概念转变等教育理论根底上提出的一种新型演示策略。这种策略是在实验演示前，学生按照本人已有的知识先对

27、实验现象进展预测，老师演示实验时，学生观察实验，然后学生对所观察的现象进展解释。有研究说明这种演示策略对学生对实验现象的预测和解释才能的提高具有特别好的效果。预测-观察-解释（POE）策略首先是作为一种勘察学生理解科学的研究方法被提出的。为了提示学生的前概念，1980年Champagne、Klopfer和Anderson提出了用演示-观察-解释（demonstrate-observe-explain）来勘察学生对运动学的理解。在研究中，研究者利用阿特武德机演示自由落体的各种方式，学生在观察演示现象后，解释有关的运动学征询题。这确实是POE的雏形。为了更有效地勘察学生的前概念，1981年Guns

28、tone、White 把这种方法改为预测-观察-解释（POE）。他用自行车车轮作为轮轴制造阿特武德机，一边挂一木块，另一边挂一装有沙子的桶来研究学生对力、运动和重力的理解。如今POE策略仍然是测查学生对科学概念理解的有效手段。1985年Champagne等人把POE做为教学策略进展自由落体的教学。他们让学生预测以下四种情形下所发生的现象：让直径为10厘米的铅球和塑料球先后同时从2米和10米处落下、让两个体积一样，质量不同的方形物体先后同时落入装有0.25米高的水中和油中。学生预测后进展讨论，观察实验后再对预测和观察的结果进展解释。1992年White和Gunstone正式提出了POE教学策略，

29、并把这一策略分为预测、观察和解释三个阶段。随着计算机和摄像技术的普及，POE教学环境从实物演示扩展到视频素材的利用和计算机软件的操作，例如：用自由落体（在地球、航行的船上和月球上）、上抛、平抛、斜抛等这些视频材料进展教学，在预测阶段学生观看抛体的开场阶段，在学生预测后再让学生观看抛体的视频材料。在POE策略中，预测、观察和解释的详细内容如下：在预测阶段，老师介绍实验内容，学生预测实验现象，学生在小组内讨论预测的现象，并在全班解释本人的观点。在演示阶段，老师演示实验，学生观察、记录实验现象，小组内讨论实验现象。在解释阶段，学生在全班解释实验现象、预测与实验的差异，并对学生的不同观点进展讨论，最后

30、老师进展总结。POE是建立在“观察浸透理论”根底之上的，不同学生由于经历上的差异，他们在观看同一现象得出的结论也会有差异。建构主义认为，学生在学习科学概念之前就已构本钱人的前概念。他们学习新概念的过程是通过自主建构而实现概念转变的过程，有效的教学是向学生提供恰当的教学环境促使学生的概念发生转变。POE通过预测、观察和解释让学生自由地表达他们的前概念，造成认知冲突，学生在与环境、老师和其他学生互相作用的过程中实现概念转变。因而POE策略也是建立在建构主义理论根底之上的。从上面分析能够看出，POE策略是建立在学生具有前概念根底之上。学生的知识获得过程是自主建构的过程，也是不断自我否认的过程；教学目

31、的是实现学生的概念转变；教学应该创设出使学生认知发生冲突的条件，为此在教学中必须创设学生能自由表达个人观点的环境；在课堂上，信息的传递是多元的、双向的，不仅师生之间的信息重要，而且生生之间传递的信息对学生概念转变也特别重要；在这种环境中，学生是课堂的中心，而老师只是教学的组织者和引导者。POE策略的本质是通过预测暴露学生的前概念，通过实验演示使他们的认知发生冲突，通过讨论最终实现概念转变。这符合学生的认知开展规律，按照POE的要求，在教学中，老师要能精确把握学生的前概念，设计具有系统化、生态化的实验，创设民主、宽松的学习气氛和环境，展示科学概念的合理性。1.把握学生的前概念。在预测阶段，学生各

32、种各样的前概念暴露出来，老师应该能精确地推断出各种前概念的本质、产生的缘故及其合理性和局限性。为此，老师应该全面理解和精确把握学生的前概念，为课前实验的设计和课堂上学生认知冲突、概念转变提供按照。理解和把握前概念的途径特别多。近三、四十年来，人们已对前概念进展了系统的研究，理解这些研究成果能够协助老师掌握学生的前概念。对学生的不断观察也能够协助积累学生的前概念。另外，通过学习科学史，理解科学思想的进化历程，特别是历史上“错误”的观点也能够协助理解学生的前概念，由于人类个体的认知开展具有“返祖”现象。例如： “力是物体运动的缘故”、“热质说”、“燃素说”等，也是许多学生所持的观点。2.设计系统化

33、、生态化的实验。为了把学生的前概念充分暴露出来，实验的设计应具有针对性。例如：在失重这一内容的教学中，针对学生对失重的前概念，取一装有水的饮料瓶，在瓶的侧壁用针扎两个孔，让学生预测当瓶从高处落下时，会有什么现象发生。又由于学生的前概念是多种多样的，因而实验的设计还应具有系统化和生态化。例如：针对学生只认为下落的物体才会失重这一前概念，能够让学生预测饮料瓶在上抛、平抛、斜下抛时发生的现象，也能够让学生预测假设这一饮料瓶跟随神州七号载人航天飞船在外太空航行时会发生什么现象。3.创设民主、宽松的学习气氛。为了能让学生充分暴露他们的前概念，在课堂上应该营建民主、宽松的学习气氛。在这种环境中，学生能无拘

34、无束地讨论、发言。为了营建这种环境，老师应该尊重学生的观点，倾听学生的观点，不要对学生的观点过早地评价，更不能对学生的观点进展挖苦和挖苦。与此同时，老师应该及早觉察学生前概念的根源、合理的地点和局限之处，为学生认知发生冲突制造条件。4.展示科学概念的合理性。实现前概念向科学概念转变是教学的最终目的，为了让学生的认知向科学概念转变，除了让学生的认知发生冲突外，老师还要让学生认识到科学概念比学生原有的概念更具合理性，能解释更多的现象，能更精确地预测新现象。Posner认为学生概念转变应具有以下条件：第一、学习者必须对现有概念感到不满意。新的现象不能被原图式同化，原来的平衡被打破。第二、新概念必须是

35、能够理解的。学习者对新概念构成统一、自洽的内部表征。第三、新概念必须是合理的。学习者的其它知识或信念与新概念一致。第四、新的概念必须是有效的。它不仅能处理现有的征询题，而且也能够用来解释和预测新的现象。假设满足上面四个条件，学生就会发生概念转变。实验演示中“预测”效果研究在参考国际科学教育研究成果的根底上，我们把预测-观察-解释（prediction-observation- explanation，简称为POE）用在演示实验教学中。在该策略中，预测是第一个环节，同时是传统演示实验演示策略中所没有的。研究说明，学生在学习物理之前就已对四周的自然现象构成了本人的认识，通过预测，学生的前概念能充分

36、暴露出来，为认知冲突和概念转变做铺垫，因而预测能加强学生对实验的理解；同时，学生在预测后，对实验的观察就成为对本人预测的检验过程，因而预测还能使学生的观察目的明确，能加强观察的精确性。那么预测在演示实验教学中的实际教学效果如何呢？我们对预测对观察精确性的提高和对实验理解的加强两方面进展了实证研究。在借鉴Catherine H. Crouch等人2004年研究的根底上，本研究选取两个同质的班级，在操纵班进展传统的演示实验教学，实验班在实验前先让学生预测，然后进展教学。通过比拟这两个班级对演示实验内容的后测，确定预测在演示实验中的教学效果。在研究中，选取碰撞球（或称为牛顿摆，如图5所示）为教学内容

37、，进展演示实验教学。图5 碰撞球示意图选取某师范学院物理学专业07级两个班级的师范生为研究对象，其中一个班为实验班，另一个为操纵班。这两个班的学生情况一样，能够看作是同质的，他们已学完一般物理和理论物理课程，但没有见过碰撞球。在操纵班，老师先介绍仪器，接着演示碰撞球，学生观察，老师描绘实验现象，利用弹性体模型解释现象。演示内容包括一个球碰四个球；两个球碰三个球；三个球碰两个球；四个球碰一个球；从两边各拿一个球，高度一样；从两边各拿一个球，高度不同六种情况。实验完毕后，进展后测，对实验教学效果进展评价，后测内容如下：1.拿起一个球，松手后一个球碰四个球，碰后的现象是什么？为什么？2.拿起两个球，

38、松手后两个球碰三个球，碰后的现象是什么？为什么？3.拿起三个球，松手后三个球碰两个球，碰后的现象是什么？为什么？4.拿起四个球，松手后四个球碰一个球，碰后的现象是什么？为什么？5.从两边分别拿一个球，从一样的高度放下，碰撞后的现象是什么？为什么？6.从两边分别拿一个球，从不同的高度放下，碰撞后的现象是什么？为什么？7.假设球1的质量大于其余球的质量，用球1碰其余的球，发生的现象是什么？为什么？8.假设球1的质量小于其余球的质量，用球1碰其余的球，发生的现象是什么？为什么？在后测征询卷中，1-6为实验观察精确性的测试，7、8是在教学中没有出现的内容，这两个标题能测试对实验的理解。在实验班，老师先

39、介绍仪器，并说明演示的内容，让学生预测在演示时出现的现象，解释其缘故，并记录下来，预测征询卷的内容与后测征询卷的前六项一样。学生完成预测后，老师演示实验，学生观察，老师讲解，讲解内容与操纵班一样。实验完毕后，进展后测，对实验教学效果进展评价，后测内容与操纵班后测的内容是一样的。1.观察的精确性操纵班44人，回收后测征询卷44份；实验班40人，回收预测征询卷、后测征询卷40份。对征询卷进展分析、统计。实验班预测的正确率，实验班、操纵班后测前六题的正确率见表1。正确率为答复正确的人数占总人数的百分比。表3操纵班后测正确率、实验班预测和后测正确率统计表 组别 操纵组 实验组 工程 操纵班后测的正确率

40、（%） 实验班预测的正确率（%） 实验班后测的正确率（%） 一碰四 100 80 100 两碰三 95.5 52.5 100 三碰两 77.3 32.5 97.5 四碰一 63.6 32.5 100 两边分别一个球，高度一样 90.9 35 100 两边分别一个球，高度不同 63.6 20 100 从表3能够看出，在预测、操纵组的后测、实验组的后测中，实验组后测的正确率极高，除第三题为97.5%外，其余都是100%正确；操纵组后测的正确率次之；预测的正确率最低。这一结论能够说明，观察实验在学生对实验现象的描绘中所起的作用特别大，预测能够提高实验观察的精确性。通过观看老师的演示，学生根本上能够描绘出实验的现象，操纵班后测的正确率明显大于实验班预测的正确率（由于实验班和操纵班是同质的，实验班预测的结果应该与操纵班的预测结果是一样的）；但是学生的观察仍具有随意性，因而学生在观察实验后并不象我们预测的那样都能精确描绘出所观察的现象。预测能够增加观察的指向性，通过预测以后，学生的观察是有目的的，他们都期待证明他们所预测的结果。因而，预测后，学生描绘的结果几乎都是正确的。