两次运用等效替代法加强学生对托里拆利试验的理解在学习《大气压强》这一节内容时，我们通过托里拆利实验，利用水银柱的液体压强等效大气压强，计算出了大气压强的数值。翻阅大量期刊杂志，笔者发现针对该实验,很多教师都提出过各种各样的措施加以改进，但是这些改进措施主要都是对实验仪器的改进,而学生仍然在大气压把水银柱支撑起来这一知识点上存在困惑,为什么水银的液体压强可以用大气压强进行等效。所以，不论怎样改进实验仪器，不管教师如何给学生讲解，都无法从根本上解决学生的困惑。这就是因为存在思维定势的原因，学生从日常生活中取得的经验就是大气压是向下的，那它又是如何把水银柱托向上托起来的呢？此时，大气压是向下的就是学生头脑中原有的认识，而这个认识是片面的。如何改变学生原有的错误概念，帮助其建立正确的概念呢?针对这个问题,笔者在进行托里拆利实验之后加入了一个验证实验,给学生一个确凿的实验证据，让实验事实来证明是大气压把水银柱支撑起来的。这样，在实验事实和学生头脑中原有的概念发生冲突的时候,引发学生的对原有错误概念的质疑，从而突破障碍，再根据所获得新认知能促使学生加深印象，也更有利于学生的理解和掌握。该实验是放在托里拆利实验之后进行的，虽然托里拆利实验测出了大气压强的具体数值，但解决不了学生的困惑。对此，教师在做完托里拆利实验后可以说，在托里拆利实验中，我们说是大气压强把水银柱支撑起来的口说无凭，那我们就来做个实验证明一下。由此，引出验证实验对原实验进行优化改进后的验证实验方案。实验器材烧杯、试管、真空玻璃罩、水银、泡沫塑料（1）实验过程设计把泡沫塑料剪成直径与烧杯直径相等的圆，中间再剪个圆孔使其刚好能放下试管（此步骤课前完成）。把真空罩的盖子拿开，把空烧杯放入真空罩中，往烧杯中倒上水银。先放烧杯再倒水银，是因为若先倒水银水银密度太大端烧杯时可能会把烧杯底压掉。将试管里装满水银，用戴上实验手套的食指堵住试管口，将装满水银的试管倒置放入装有水银的烧杯中，松开手指用泡沫塑料套上试管并将试管固定。让学生观察试管中水银柱的变化，试管中的水银柱没有下降。盖上真空罩的盖子将真空罩里的空气抽光，让学生观察水银柱的变化，观察到水银柱逐渐下降直到与烧杯里的水银面相平。再逐渐往真空罩里放入空气，让学生观察水银柱的变化，可以看到水银柱逐渐上升直至将试管填满。这样就促使学生理解为什么可以用水银柱的液体压强来等效大气压强。1（2）改进后的验证实验优点实验结束之后，教师可以向学生提问：空气抽光的时候水银柱下降，有空气的时候水银面又上升，是什么在支撑着水银柱呢？学生无一例外地会回答是空气。这时候不管学生还有什么疑问，在实验事实面前他们会非常肯定支撑水银柱的力来自大气压。这个时候学生对大气压把水银柱支撑起来这一事实深信不疑了。但究竟是怎么支撑的呢？他们还是不清楚此时教师和学生可以共同探讨用多种方式来解释。笔者将验证实验应用到课堂之后，发现学生的学习兴趣更加浓厚课堂表现更加积极活跃学习过程更加顺畅，课后测试和作业的情况也反映出学生对知识的把握更加牢固。（3）验证实验后的学生概念转变建构主义者认为，知识或意义不是简单地由外部信息决定的。外部信息本身没有意义，意义是学习者通过新旧知识经验间反复的，双向的相互作用过程而建构成的。也就是说每个学生都有自己的原有经验系统，当他们接触到新的信息时，他们就会在原有经验系统上对新的信息进行编码建构自己的理解，原有的知识也会不断调整和改变。在验证实验当中，学生原有的知识经验就是认为大气压是向下的。而通过实验得出是大气压把水银柱支撑起来的结论时，他们的新旧经验会产生冲突，由此便会引发学生的观念转变和结构重组。教师的作用就是引导学生，从原有的知识经验中生长出新的知识经验。该验证实验正是很好地利用了这种认知冲突引起学生思考，让学生对自身的原有知识进行转变和重组从而完成概念转变。1籍金艳，马丽：“改进托里拆利实验促进学生概念转变”，载《实验教学与仪器》，2010年第11期；P22
