鄭冰瑩

摘 要：高中物理教材中，設(shè)計(jì)有大量的演示實(shí)驗(yàn)，目的是為了揭示所研究問(wèn)題的發(fā)生、發(fā)展，為了引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察、思考，由教師做給學(xué)生看的示范實(shí)驗(yàn)。演示實(shí)驗(yàn)固然主要由教師操作，但是為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力服務(wù)的教學(xué)活動(dòng)，教師針對(duì)教材的某些內(nèi)容做出精心設(shè)計(jì)，促使學(xué)生在掌握科學(xué)知識(shí)的同時(shí)，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣，認(rèn)識(shí)科學(xué)思想觀念，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究；演示實(shí)驗(yàn)；教學(xué)有效性

物理學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的學(xué)科。中學(xué)物理教學(xué)以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)早已成為物理教育領(lǐng)域的共識(shí)。然而，在實(shí)際教學(xué)中，題海戰(zhàn)術(shù)盛行，黑板上講實(shí)驗(yàn)，習(xí)題中“做”實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象普遍存在。我所任教的中學(xué)是一所農(nóng)村薄弱校，學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差，沒(méi)有養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)意識(shí)和科學(xué)探究習(xí)慣。在課堂上，學(xué)生并不重視知識(shí)的由來(lái)，而是等著知道結(jié)論和公式。對(duì)知識(shí)“知其然而不知其所以然”的情況明顯，和現(xiàn)代教育的要求脫節(jié)。

高中物理課程改革提出了三維目標(biāo)，重視對(duì)學(xué)生科學(xué)探究和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng) [1 ]。高中物理教材中設(shè)計(jì)大量的演示實(shí)驗(yàn)，目的是為了揭示所研究問(wèn)題的發(fā)生、發(fā)展，為了引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察、思考，由教師做給學(xué)生看的示范實(shí)驗(yàn)。演示實(shí)驗(yàn)固然主要由教師操作，但是為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力服務(wù)的教學(xué)活動(dòng)，教師可針對(duì)教材的某些內(nèi)容做出精心設(shè)計(jì)，促使學(xué)生在掌握科學(xué)知識(shí)的同時(shí)，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣，認(rèn)識(shí)科學(xué)思想觀念，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。

新課改的教育目的，不僅僅是為傳授給學(xué)生知識(shí)，更主要的是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與能力 [1 ]，即不僅讓學(xué)生知道“是什么”，而且要知道“為什么”，更重要的懂得“怎么做”，要學(xué)會(huì)收集信息，加工知識(shí)，動(dòng)手實(shí)踐探究，學(xué)會(huì)自我增長(zhǎng)知識(shí)和擴(kuò)展知識(shí)。為此，物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式發(fā)生了重大的改變。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)的對(duì)比如表1。

下面就以我聽(tīng)過(guò)得一節(jié)周邊某縣一中（市級(jí)教學(xué)開(kāi)放日）公開(kāi)課“振動(dòng)的描述”中所截取得演示實(shí)驗(yàn)部分的課堂片段做分析，整理如下與大家分享。

1 案例：利用彈簧振子進(jìn)行振動(dòng)圖像的教學(xué)

【教學(xué)設(shè)計(jì)思考】

（1）振動(dòng)的特點(diǎn)，如振動(dòng)物體的位移、速度變化情況等，怎樣在彈簧振子中得以反映。

（2）引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)氣墊導(dǎo)軌減小摩擦力的作用，建立彈簧振子的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)模型。

（3）本節(jié)課的目的是獲得振動(dòng)圖像，即振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，但實(shí)驗(yàn)中并沒(méi)有計(jì)時(shí)裝置，如何促使學(xué)生體會(huì)頻閃照相設(shè)備中應(yīng)用視頻逐幀播放記錄不同時(shí)刻的信息。

【實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的】

（1）利用氣墊導(dǎo)軌上彈簧振子的運(yùn)動(dòng)，分析并描繪出簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移圖像。

（2）利用視頻逐幀播放所記錄不同時(shí)刻的位移信息，培養(yǎng)學(xué)生描繪圖像的能力和演示探究之后的思考。

【實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程】

【實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器】

（1）帶有毫米刻度尺的氣墊導(dǎo)軌

（2）彈簧振子

（3）頻閃照相

（4）投影儀，多媒體視頻

【實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)示例】

（1）首先打開(kāi)實(shí)物投影儀將實(shí)驗(yàn)裝置投放在大屏幕，請(qǐng)學(xué)生觀察并敘述看到的裝置。（目的在于介紹靜態(tài)實(shí)物的觀察方法——按順序進(jìn)行觀察）

（2）這里有一個(gè)氣墊導(dǎo)軌，上置一固定毫米刻度尺，零刻度線位于尺的中央。在其左端固定一彈簧振子，并觀察其靜止于零刻度線處。

（3） 把彈簧振子從平衡位置即零刻線處水平向右拉移一定位移（如6cm），讓其運(yùn)動(dòng)。

（4）打開(kāi)多媒體視頻準(zhǔn)備頻閃照相，并且告訴學(xué)生相隔三十份之一秒攝下一幀。

（5）讓彈簧振子重新靜止在零刻度線處，由一名同學(xué)拉移到最大位移放手，教師準(zhǔn)備視頻開(kāi)始攝像，同時(shí)用投影儀播放振子的運(yùn)動(dòng)。

（6）觀察拍攝彈簧振子運(yùn)動(dòng)兩個(gè)周期停止。再在投影儀中逐幀播放，并讓學(xué)生記錄每?jī)蓭奈灰?，記錄于?中。

（7）指導(dǎo)學(xué)生在坐標(biāo)紙上描繪振動(dòng)位移圖像。

（8）教師利用excel圖表功能做出振動(dòng)圖像驗(yàn)證。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移圖像都是正弦或余弦曲線。

2 評(píng)價(jià)：注重科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)和技能的訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)科學(xué)過(guò)程和科學(xué)方法的學(xué)習(xí)

（1）提出問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的問(wèn)題信息“振動(dòng)的物體的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律”。

（2）猜想與假設(shè)。盡管所提出的猜想不一定是最終的科學(xué)結(jié)論，但這一過(guò)程的培養(yǎng)是創(chuàng)新的源泉。

（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。確定使用的實(shí)驗(yàn)方法，確定使用哪些實(shí)驗(yàn)器材，構(gòu)思實(shí)驗(yàn)的步驟，把探究的猜想具體化、程序化。

（4）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和收集數(shù)據(jù)。這是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、觀察能力的重要環(huán)節(jié)。而本環(huán)節(jié)教師已經(jīng)做到在課堂教學(xué)中對(duì)學(xué)生的有效引導(dǎo)與培養(yǎng)。

（5）分析論證。教師恰當(dāng)?shù)厥褂枚嗝襟w設(shè)備論證了科學(xué)結(jié)論。

（6）交流與合作。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，師生之間、學(xué)生之間對(duì)所探究的問(wèn)題進(jìn)行交流與合作，共同完成探究任務(wù)。

3 賞析：突破傳統(tǒng)，有效探究

（1）教材中用沙擺演示簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振動(dòng)圖像 [2 ]，即利用盛沙漏斗下面的薄木板被勻速拉出時(shí)，擺著的漏斗中漏出的沙子在板上形成的曲線顯示出擺的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系。這個(gè)實(shí)驗(yàn)存在不足之處：木板很難在手的拉動(dòng)中做到勻速移動(dòng)；隨著沙子的減少，沙擺的重心的降低影響擺長(zhǎng)，進(jìn)而影響沙擺的周期。本案例中設(shè)計(jì)氣墊導(dǎo)軌上的滑塊系在一端固定的彈簧上，可以沿導(dǎo)軌做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。

（2）雖為演示實(shí)驗(yàn)，卻達(dá)到了探究式分組實(shí)驗(yàn)的效果，學(xué)生觀察測(cè)量、記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理而親自探究出結(jié)論。采取這種方法學(xué)生通過(guò)自己動(dòng)手學(xué)習(xí)知識(shí)，積極性高，有利于發(fā)揮學(xué)生的主體作用，也有效地克服課堂教學(xué)滿(mǎn)堂灌的現(xiàn)象，能夠提供更多的機(jī)會(huì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和讓學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法。

（3）在教學(xué)效果方面，學(xué)生親自把讀取的位移隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程：建立坐標(biāo)系，包括橫縱軸的選擇、標(biāo)度的選??；描點(diǎn)連線；得出結(jié)論。在高考中對(duì)圖像的考察再經(jīng)常不過(guò)了，學(xué)生往往存在對(duì)圖像的觀察不細(xì)致，以致于錯(cuò)誤解答。本設(shè)計(jì)把這方面的訓(xùn)練放在課堂上，獲得很好的教學(xué)效果。

高中物理課可以說(shuō)是由演示實(shí)驗(yàn)帶路的一門(mén)課程，精心設(shè)計(jì)成功的演示實(shí)驗(yàn)，不僅能夠活躍課堂氣氛，獲得良好的教學(xué)效果，而且會(huì)給學(xué)生留下難以磨滅的印象，激起學(xué)生學(xué)習(xí)物理的持續(xù)熱情，奠定其獻(xiàn)身科學(xué)事業(yè)的信心，正是如物理學(xué)家勞厄所說(shuō)：“重要的不是獲得知識(shí)，而是發(fā)展思維能力，教育給予人們的無(wú)非是已學(xué)過(guò)的東西都遺忘掉的時(shí)候所剩下來(lái)的東西?！?[2 ]

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部. 普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)） [S] . 北京：人民教育出版社，2003.

[2]馮杰. 高中物理探究實(shí)驗(yàn)及案例教學(xué)設(shè)計(jì)[M]. 北京：北京大學(xué)出版社，2011.