鐘維炳
[摘 要]文章結(jié)合普通中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題,探討了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性問題。具體結(jié)合高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)際,從演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn),學(xué)生實(shí)驗(yàn)的挖掘,實(shí)驗(yàn)習(xí)題的開發(fā)三個(gè)方面進(jìn)行分析探討,期望以后的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加有效,從而能更好地培養(yǎng)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?dòng)手操作能力。
[關(guān)鍵詞]高中物理 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 有效性
[中圖分類號(hào)]G633.7[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)] 16746058(2016)260050
物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的基礎(chǔ),是物理教學(xué)的重要內(nèi)容,是學(xué)生掌握物理知識(shí)的重要方法,是物理教學(xué)中必不可少的重要手段,在物理教學(xué)中具有不可替代的作用,中學(xué)物理課程目標(biāo)明確指出:“中學(xué)物理教學(xué)要注意培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能、思維能力以及運(yùn)用科學(xué)原理和科學(xué)研究方法解決物理問題的能力?!惫P者在物理教學(xué)中基于讓學(xué)生“動(dòng)手動(dòng)腦相結(jié)合,探究感悟相結(jié)合”的理念,使學(xué)生能夠主動(dòng)學(xué)習(xí)物理知識(shí)和發(fā)展能力,促進(jìn)學(xué)生科學(xué)品質(zhì)和世界觀的形成,體現(xiàn)新課改 “以學(xué)生發(fā)展為本” 的教育理念,提出了下列一些提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的策略。
要上好高中物理實(shí)驗(yàn)課,就要按《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本要求,圍繞“三維目標(biāo)”,結(jié)合校情、學(xué)情進(jìn)行細(xì)化和分解,詳細(xì)制定每單元的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo),嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)程序,規(guī)范操作,注重過程,關(guān)注細(xì)節(jié),讓學(xué)生親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn),不是講實(shí)驗(yàn),看實(shí)驗(yàn),放實(shí)驗(yàn)視頻。動(dòng)手做才是硬道理,才能使學(xué)生真正有所收獲。
物理學(xué)的絕大多數(shù)理論都要用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn),許多物理知識(shí)的教學(xué)(或?qū)W習(xí))是從觀察實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)操作開始的。在具體教學(xué)中,先讓學(xué)生有一個(gè)感性認(rèn)識(shí),再進(jìn)行分析研究,進(jìn)而上升到理性認(rèn)識(shí),是非常有效的教學(xué)方法。為了盡快扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不利局面,提高高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。近幾年來,筆者做一些分析探索,認(rèn)為在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師需要改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)、挖掘?qū)W生實(shí)驗(yàn);研究實(shí)驗(yàn)習(xí)題,這樣才能有效提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
一、演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)
1.對(duì)教材上的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)
教材上的演示實(shí)驗(yàn),大多數(shù)都是經(jīng)過好幾輩的專家學(xué)者們精心設(shè)計(jì),多次改進(jìn)的,原理簡(jiǎn)單,操作方便,現(xiàn)象明顯,效果良好。這些實(shí)驗(yàn)一定要給學(xué)生當(dāng)堂演示,不能用仿真課件演示來替代實(shí)物演示。實(shí)物演示實(shí)驗(yàn),既是一個(gè)實(shí)驗(yàn)方法技能的示范,又是一個(gè)求真、求實(shí)科學(xué)精神的傳承。而對(duì)那些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯,可視度不高的演示實(shí)驗(yàn),需要我們因地制宜地加以改進(jìn),以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果。
【案例1】 教材3-1,80頁安培力的演示,原有實(shí)驗(yàn)儀器是用通電的金屬棒做實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)由于安培力較小,金屬棒擺動(dòng)不明顯,如果把金屬棒用抽煙盒里的錫紙筒代替則擺動(dòng)非常明顯,學(xué)生就很容易觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)很成功,教學(xué)效果提高。
【案例2】 選修3-3,25頁演示實(shí)驗(yàn),模擬氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生,實(shí)驗(yàn)室很少有小滾珠,很多教師也很難找到小滾珠做空氣分子模型。所以很多教師不做此實(shí)驗(yàn)或用多媒體放映觀看,效果不夠理想。我們把小滾珠用乒乓球代替,問題就迎刃而解了。演示時(shí)先讓學(xué)生觀測(cè)乒乓球靜止時(shí)秤的示數(shù)(非常?。?,幾乎沒有;接下來單個(gè)乒乓球以比較小的速度撞擊秤,觀察示數(shù),大量乒乓球以基本相同速度撞擊秤,觀察示數(shù),然后進(jìn)行比較分析,得出結(jié)論;之后再以比較大的速度撞擊秤,觀測(cè)示數(shù)進(jìn)行比較分析。通過這樣的觀察分析討論,學(xué)生就很容易理解氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因和相關(guān)因素了。 可見,一個(gè)成功的改進(jìn)是很重要的。
有一些涉及微觀領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn),我們確實(shí)無法給學(xué)生演示,如原子物理學(xué)中原子結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)、分子熱運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)等等,只能借助仿真實(shí)驗(yàn)或其他多媒體視頻來完成。
2.巧設(shè)隨堂演示實(shí)驗(yàn),增加趣味實(shí)驗(yàn)
高中學(xué)生活潑好動(dòng)、思維敏捷,對(duì)一切新生事物充滿好奇,表現(xiàn)出強(qiáng)烈的探秘欲望。教學(xué)過程中,教師應(yīng)充分利用這個(gè)積極的心理因素,創(chuàng)造條件,結(jié)合教材內(nèi)容,巧妙安排現(xiàn)象顯著、趣味性強(qiáng)的演示實(shí)驗(yàn),增強(qiáng)學(xué)生的興趣,提高課堂教學(xué)的有效性。
【案例3】 在必修中講解《超重與失重》時(shí),為了讓學(xué)生容易觀察接受,教師可以用一個(gè)塑料飲料瓶做實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生觀察失重現(xiàn)象,在靠近底部的側(cè)面打2個(gè)小孔,用2個(gè)手指分別按住2個(gè)小孔,在里面裝上水。移開手指,水就從小孔中射出來。如果放開手,同時(shí),讓飲料瓶自由下落,在下落的過程中,觀察水出射的速度變化。再讓學(xué)生猜想飲料瓶作平拋、斜拋或豎直上拋時(shí),又會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?先給學(xué)生設(shè)想、提問的空間,再分別做實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生觀察。并在此基礎(chǔ)上,讓學(xué)生討論總結(jié),得出盛水的飲料瓶做平拋、斜拋和自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí),水都不會(huì)流出的結(jié)論。它們的加速度都為重力加速度,重力都用來產(chǎn)生重力加速度,沒有用來產(chǎn)生壓力,屬于完全失重現(xiàn)象。課堂氛圍熱烈,教學(xué)效果很好。
【案例4】 在必修2離心運(yùn)動(dòng)教學(xué)中,按照課本中的圖進(jìn)行教學(xué),發(fā)現(xiàn)效果很不好。之后改為甲同學(xué)拉著乙同學(xué)的手,乙同學(xué)繞著甲同學(xué)做圓周運(yùn)動(dòng)的演示,讓學(xué)生分析什么力提供向心力?再問,甲同學(xué):突然放手會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?若甲同學(xué)拉力變小了,出現(xiàn)什么現(xiàn)象?甲同學(xué)的拉力增大,又會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?甲乙兩個(gè)同學(xué)做好配合演示,其他同學(xué)積極思考,得出:所能提供的向心力等于所需要的力時(shí),則恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng);所提供的向心力大于所需要的力時(shí),則做向心運(yùn)動(dòng);所提供的向心力小于所需要的力時(shí),則做離心運(yùn)動(dòng)。學(xué)生做了演示后課堂非?;钴S積極,效果非常好。再返回來解釋火車轉(zhuǎn)彎問題,就非常容易了,以后解釋衛(wèi)星的變軌問題學(xué)生也很容易接受。
二、挖掘?qū)W生實(shí)驗(yàn)
1.挖掘?qū)W生實(shí)驗(yàn)的探究功能
注重學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)一定要目標(biāo)明確,步驟清晰,讓學(xué)生按“預(yù)習(xí)─實(shí)驗(yàn)─觀察記錄─分析討論─總結(jié)報(bào)告”的要求進(jìn)行。對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題,教師要組織學(xué)生認(rèn)真討論,分析原因,找出解決問題的方法。根據(jù)實(shí)際情況寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真,實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。
【案例5】 如在做牛頓第二定律中“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí),根據(jù)測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上畫a- 1 /m的圖像。原則上測(cè)得的點(diǎn)應(yīng)均勻分布在a -1 /m這條直線的兩邊,但實(shí)際得出的個(gè)別點(diǎn),會(huì)偏離這條直線很遠(yuǎn),這是實(shí)驗(yàn)誤差允許的。不能因追求“科學(xué)性”而要求結(jié)果必須統(tǒng)一準(zhǔn)確,要具體問題具體分析,對(duì)于出現(xiàn)誤差的原因,一定要認(rèn)真分析、總結(jié),找出減小誤差的辦法,盡可能提高實(shí)驗(yàn)的精確性和準(zhǔn)確度。
讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)觀察、探索,發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,獲得知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,掌握科學(xué)方法,養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度。
2.結(jié)合教學(xué)實(shí)際,將某些演示實(shí)驗(yàn)改為探究性學(xué)生實(shí)驗(yàn)
演示實(shí)驗(yàn)是教師做,學(xué)生看,普通中學(xué)的學(xué)生整體素質(zhì)一般,注意力容易分散,致使有些演示實(shí)驗(yàn)效果不理想。但如果把這些演示實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生從觀眾變成演員,學(xué)生的積極性一下子就被調(diào)動(dòng)起來了。
【案例6】 《感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件》教學(xué)中,《感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件》可以改為學(xué)生探究實(shí)驗(yàn),教師設(shè)計(jì)好程序,學(xué)生自主探究,得出結(jié)論,那么學(xué)生就知道了規(guī)律的來龍去脈,也就更容易理解、掌握規(guī)律了。
三、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)習(xí)題的開發(fā)和利用
實(shí)驗(yàn)習(xí)題不應(yīng)總是以教師的講授為主,可以按“設(shè)計(jì)方案─討論方案─選擇方案─實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證─總結(jié)報(bào)告”的程序開展,讓學(xué)生親自參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)及創(chuàng)新能力。
【案例7】 在力的分解教學(xué)時(shí),要根據(jù)力的作用效果確定分力的方向,力的作用效果,學(xué)生往往想不出來,但可以用實(shí)驗(yàn)把它顯示出來。如下圖(a)所示,重物掛在支架上,把重物對(duì)支架的拉力分解,為了啟發(fā)學(xué)生看到力的“效果”,可把支架的A B改用橡皮條A′ B′ 代替,見圖(b),C處改為活動(dòng)的,因而在豎桿中打穿一個(gè)孔,橫桿B′` C′ 插入并在孔的外邊封一塊橡皮,這樣,重物一掛,A′B′被拉伸,C′處橡皮凸出。借助了這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,化解了確定分力方向這一難點(diǎn)。把這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)告訴學(xué)生,可以作為周末作業(yè),讓學(xué)生手工完成,既能變廢為寶,又能科技創(chuàng)新。對(duì)優(yōu)秀的作品予以表彰,留存實(shí)驗(yàn)室作為教具。
【案例8】 在牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用和動(dòng)量守恒定律應(yīng)用中,我們經(jīng)常會(huì)碰到滑塊在長(zhǎng)木板車上滑動(dòng)問題,因而很多教師都是在黑板上畫圖進(jìn)行分析或用仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析,因而很多學(xué)生都有這樣的疑惑,真的是那樣運(yùn)動(dòng)的嗎?
我們教師只要用滑塊在小車上滑動(dòng)模擬就可以了。但是難就難在很多學(xué)校找不到長(zhǎng)小車。這時(shí),我們可以把一塊長(zhǎng)木板和兩輛實(shí)驗(yàn)用的小車用大的透明膠捆綁在一起就可以做成長(zhǎng)小車了,就可以模擬了 。
綜上所述,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn),巧設(shè)隨堂演示實(shí)驗(yàn),增加實(shí)驗(yàn)的趣味性;挖掘?qū)W生實(shí)驗(yàn),盡可能改演示實(shí)驗(yàn)為探究性學(xué)生實(shí)驗(yàn);加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)習(xí)題的開發(fā)和利用,能較好地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。
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(責(zé)任編輯 易志毅)