江翔

摘 要：在今天新課程背景下，演示實(shí)驗(yàn)已不僅僅是為了引出概念、驗(yàn)證規(guī)律、提高感性認(rèn)識(shí)。演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中除了要展示物理概念和規(guī)律，而且要展示通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立概念、規(guī)律的過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，使學(xué)生對(duì)物理科學(xué)有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)。本文以課本“觀察超重現(xiàn)象”演示實(shí)驗(yàn)為例，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究，促進(jìn)有效課堂教學(xué)。

關(guān)鍵詞：演示實(shí)驗(yàn)；拓展內(nèi)容；教學(xué)設(shè)計(jì)；自主探究；培養(yǎng)能力

高中物理（必修1）中“超重與失重”是在學(xué)完牛頓運(yùn)動(dòng)定律的基礎(chǔ)上來(lái)探索和研究超重和失重的問(wèn)題。本文對(duì)教材中的演示實(shí)驗(yàn)——“觀察超重現(xiàn)象” （如圖1）進(jìn)行拓展，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，以使教學(xué)過(guò)程符合由感性到理性的認(rèn)識(shí)規(guī)律，讓學(xué)生充分全面探究規(guī)律，有利于學(xué)生對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律知識(shí)的理解和深化，有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能是培養(yǎng)學(xué)生的興趣和激發(fā)學(xué)生的求知欲；創(chuàng)設(shè)學(xué)生有效掌握知識(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境；訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法；培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng) [1 ]。

1 創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，激發(fā)認(rèn)知沖突

教學(xué)中，通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)機(jī)，起輔墊作用。在此實(shí)驗(yàn)前，先不急用彈簧測(cè)力計(jì)來(lái)拉鉤碼，而是用細(xì)線(xiàn)掛上一個(gè)大鉤碼，然后迅速向上提，如圖2所示，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：線(xiàn)斷了。通過(guò)細(xì)線(xiàn)斷掉使學(xué)生心理產(chǎn)生一定震憾，又有點(diǎn)驚愕，從認(rèn)知角度看，打破學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，使他們思維活躍起來(lái)，有效調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的積極性。但是這還不夠，可以通過(guò)已經(jīng)創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題情境，進(jìn)一步引導(dǎo)，及時(shí)抓住學(xué)生閃現(xiàn)出來(lái)的認(rèn)知矛盾，激發(fā)學(xué)生思維，為什么細(xì)線(xiàn)會(huì)斷？自然而然就想進(jìn)一步探究是否真得是細(xì)線(xiàn)承受拉力增大了？接著引導(dǎo)學(xué)生將細(xì)線(xiàn)換成彈簧測(cè)力計(jì)來(lái)測(cè)拉力大小。

2 提高感知效果，培養(yǎng)觀察能力

從心理學(xué)的角度分析，第一，演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要求有明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ぐl(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，讓演示實(shí)驗(yàn)和一定教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)過(guò)程等相結(jié)合，才能發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)的功能。第二，觀察是有目的、有計(jì)劃、比較持久的知覺(jué)。在觀察演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要現(xiàn)象直觀明顯，突出觀察重點(diǎn)、教給觀察的方法、引導(dǎo)學(xué)生從整體到局部，再?gòu)木植康秸w進(jìn)行觀察思考，培養(yǎng)觀察的思路，使學(xué)生觀察和思維活動(dòng)結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生觀察和思維的能力 [2 ]。在用彈簧測(cè)力計(jì)做超重實(shí)驗(yàn)之前，可先用橡皮筋代替彈簧測(cè)力計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程，將這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)改為分組實(shí)驗(yàn)，便于觀察，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，讓學(xué)生通過(guò)觀察皮筋形變來(lái)體會(huì)彈力大小變化，這樣現(xiàn)象直觀，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)各階段觀察結(jié)果進(jìn)行比較，旨在引導(dǎo)學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行分段觀察，明確觀察的過(guò)程，突出觀察重點(diǎn)，同時(shí)獲得直觀形象拉力變化的感性過(guò)程。對(duì)于后面用彈簧測(cè)力計(jì)分組實(shí)驗(yàn)要注意分段觀察打下基礎(chǔ)。

3 拓展內(nèi)容探究，培養(yǎng)思維能力

這部分演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生分組探究，手向上提測(cè)力計(jì)，如圖3，鉤碼由靜止向上運(yùn)動(dòng)再到靜止，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如何變？（演示過(guò)程時(shí)間比較短，為了看清讀數(shù)變化，也可將此裝置稍做改造，在彈簧測(cè)力計(jì)指針的行程槽上加一塊泡沫方塊，拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，方塊跟著指針一起運(yùn)動(dòng)，具有記憶功能），這階段要注意引導(dǎo)學(xué)生分階段觀察，為了能讓學(xué)生全面深層次探究，實(shí)驗(yàn)中拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，再將鉤碼，由靜止向下運(yùn)動(dòng)再到靜止，讓學(xué)生觀察彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如何變？與前面一次測(cè)力計(jì)讀數(shù)有什么不同？為了能夠正確理解超失重的概念，糾正學(xué)生認(rèn)為向上運(yùn)動(dòng)就是超重，向下運(yùn)動(dòng)的就是失重的錯(cuò)誤觀念，教學(xué)中設(shè)計(jì)了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)、引導(dǎo)，讓學(xué)生對(duì)各階段觀察的現(xiàn)象進(jìn)行比較、分析，歸納，抽象出超、失重的本質(zhì)規(guī)律，并填下表1。

通過(guò)列表讓學(xué)生交流分析，得出超重條件是加速度方向向上，與速度方向無(wú)關(guān)。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，拓展探究，并比較實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)果，可以培養(yǎng)學(xué)生分析，歸納能力，促進(jìn)學(xué)生思維從感性到理性的升華，加深對(duì)超失重現(xiàn)象物理規(guī)律的理解，訓(xùn)練了科學(xué)研究方法，同時(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也培養(yǎng)學(xué)生交流合作精神 [3 ]。

4 引導(dǎo)學(xué)以致用，關(guān)注社會(huì)生活

在課前布置學(xué)生乘坐電梯，課上讓學(xué)生談體驗(yàn)超失重狀態(tài)現(xiàn)象，再播放乘坐電梯超失重現(xiàn)象視頻，為了能讓學(xué)生知其然，還要知其所以然，要求學(xué)生能否利用所學(xué)的牛頓運(yùn)動(dòng)定律的知識(shí)理論分析為什么會(huì)產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象？使演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能進(jìn)一步更深層次發(fā)揮，培養(yǎng)學(xué)生分析處理數(shù)據(jù)的能力及應(yīng)用物理知識(shí)解決有關(guān)問(wèn)題的能力。理論分析如下：以向上加速為例：受力如圖4。

根據(jù)牛頓第二定律F合=ma可得F-G=ma，

可得F=mg+ma ，由牛頓第三定律可知F ′=F=mg+ma>mg，物體超重。

將電梯視頻中臺(tái)秤數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，使學(xué)生更清晰、直觀地體會(huì)上升和下降過(guò)程的超失重現(xiàn)象，并且引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析問(wèn)題，利用所學(xué)知識(shí)來(lái)定量分析超失重的原因，達(dá)到學(xué)以致用，鞏固所學(xué)知識(shí)。當(dāng)然，為了更好地倡導(dǎo)“從物理走向社會(huì)”的教學(xué)理念，可讓學(xué)生課外探究體驗(yàn)稱(chēng)體重過(guò)程中的超失重現(xiàn)象，通過(guò)課外探究實(shí)驗(yàn)，拓展了探究的時(shí)間和空間，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度 [4 ]。

5 變式創(chuàng)新儀器，激發(fā)積極情感

為了能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，可以自制教具，創(chuàng)新超失重演示的儀器，如圖5裝置，不用指針指示超、失重現(xiàn)象，而在長(zhǎng)方體重物的一邊裝一個(gè)電刷，在其旁邊分上、中、下依次安裝紅、黃、綠三個(gè)小電珠，使它按圖6連接著（電池可安在板后面），重物處于常態(tài)時(shí)，電刷與B銅片接觸，黃燈亮；當(dāng)重物處于失重狀態(tài)（達(dá)一定程度）時(shí)，電刷與A銅片接觸，紅燈亮，當(dāng)重物處于超重狀態(tài)時(shí)，電刷與C銅片接觸，綠燈亮。這樣當(dāng)向上提彈簧一端時(shí)，就會(huì)看到不同顏色的燈亮。

此演示實(shí)驗(yàn)可用來(lái)在課尾讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)的超失重知識(shí)來(lái)解釋?zhuān)瑧?yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，達(dá)到學(xué)以致用。同時(shí)不同顏色的燈亮暗，給學(xué)生以美的視覺(jué)享受，達(dá)到美育功能，激發(fā)積極情感。當(dāng)然此演示實(shí)驗(yàn)也可用在引入新課上，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和求知欲。

總之，教師設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)該緊密聯(lián)系教學(xué)內(nèi)容和明確演示實(shí)驗(yàn)的目的，一切從學(xué)生出發(fā)，應(yīng)注重創(chuàng)設(shè)物理學(xué)習(xí)的良好情境和學(xué)生的參與，突出學(xué)生的主體地位，在課堂教學(xué)的不同環(huán)節(jié)，適當(dāng)拓寬演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，合理設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)，使教學(xué)內(nèi)容層層遞進(jìn)，逐漸深入培養(yǎng)學(xué)生思維；適當(dāng)?shù)貙⑻骄拷虒W(xué)的思想滲透到演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，讓學(xué)生主動(dòng)體驗(yàn)獲得知識(shí)過(guò)程。注重實(shí)驗(yàn)資源豐富化，通過(guò)利用身邊的物品改進(jìn)和設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)掘物理演示實(shí)驗(yàn)中巧妙的構(gòu)思和方法，以激發(fā)學(xué)生興趣，突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，深化理解知識(shí)，使學(xué)生多方面都得到發(fā)展；注重教學(xué)形式的多樣化，并讓多媒體技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)整合，互相補(bǔ)充，發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)的功效，提高課堂教學(xué)效果；注重情感教育，知情并進(jìn)，構(gòu)建知、情、意、行的合諧統(tǒng)一的教學(xué)氛圍；注重將所學(xué)知識(shí)與生活聯(lián)系，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，體現(xiàn)從“物理走向社會(huì)”，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 閻金鐸 主編，陶洪著.物理實(shí)驗(yàn)論[M]. 南寧：廣西教育出版社，1996.

[2]胡衛(wèi)平， 孫枝蓮 ，劉建偉.物理課程與教學(xué)論研究[M] .北京：高等教育出版社，2007.

[3]張德啟，李新鄉(xiāng)，陶洪，王崇光.物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[4] 江 翔.高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能認(rèn)識(shí)及實(shí)踐研究 [D].福建師范大學(xué)，2010.