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高中物理實驗教學(xué)作為物理教學(xué)的基本手段,可以激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲,培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ龠M學(xué)生掌握物理知識;幫助學(xué)生從理性物理知識向感性認識轉(zhuǎn)化,形成科學(xué)的思維方法。因此,在教學(xué)中,教師應(yīng)重視使用實驗教學(xué),突出實驗的程序性和規(guī)范性,教會學(xué)生控制實驗條件、收集和處理數(shù)據(jù),利用數(shù)據(jù)解決問題。
高中物理涉及到的實驗包括學(xué)生實驗、課堂演示實驗、自制實驗、“做一做”小實驗以及以實驗為背景的“問題與練習(xí)”“課題研究”等。教材在編排上給每一個物理規(guī)律配有對應(yīng)的一個或者幾個物理實驗??梢姡咧形锢韺嶒炦€是極其豐富的。然而,在高考壓力及課時緊張的情況下,多數(shù)教師往往不夠重視實驗教學(xué)。針對高中物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀,筆者進行了以下分析。
1.習(xí)題實驗?,F(xiàn)行考試制度對物理實驗的考核是筆試形式,因此,教學(xué)中學(xué)生會解答要比會做實驗更能拿高分。為了更有效地應(yīng)對考試,教師最直接的做法就是在課堂上多講解實驗題。學(xué)生經(jīng)過“題海戰(zhàn)術(shù)”訓(xùn)練,確實也能應(yīng)對這幾個實驗的考查。然而,遇到創(chuàng)新實驗題時,卻無從下手。因此,只要對實驗題稍加改編,就會難住那些不懂實驗原理,缺乏實際操作的學(xué)生。
2.視頻實驗?,F(xiàn)代技術(shù)運用于課堂,對促進有效學(xué)習(xí)顯然有非常積極的效果。但一味地依賴多媒體,反而適得其反。如果所有的物理實驗都通過“視頻”“課件”“Flash動畫”等多媒體技術(shù)來展示其實驗過程和現(xiàn)象。對于學(xué)生來說,雖然也能了解實驗過程、現(xiàn)象及結(jié)論,但是他們沒有獲得基本經(jīng)歷,缺乏實際操作。這樣的課堂也就失去了實驗的意義,達不到實驗教學(xué)的目的。
3.機械實驗。一般是教師先講解實驗?zāi)康暮驮?,介紹儀器,示范操作以及注意事項,然后學(xué)生依照現(xiàn)成的實驗步驟進行機械化操作,測量記錄數(shù)據(jù),實驗就算完成了。而不需要學(xué)生思考實驗為什么要這樣做,怎樣去做,存在什么問題以及如何解決問題,把“探究性”實驗做成“驗證性”實驗。這樣做實驗,對于學(xué)生能力的培養(yǎng)沒有實際效果。
(1)將演示實驗變?yōu)閷W(xué)生實驗。演示實驗是教師在課堂上示范,學(xué)生觀察現(xiàn)象,得出實驗結(jié)論。演示實驗?zāi)苡行Т龠M課堂效果,然而學(xué)生只能看、不能做,對某些感受還是不好體會。比如,對于“按重力的效果分解”實驗教學(xué),教師可讓學(xué)生使用鉛筆進行實驗(如圖所示),讓學(xué)生感受中指受拉力不斷增加的情況下,掌心和手指的受力情況,從而感受到力分解的效果及方向。
按重力的效果分解實驗
(2)選用生活中常見材料進行實驗。實驗材料取自生活,拉近學(xué)科與生活的距離,同時學(xué)生也可以動手反復(fù)實驗。比如,對于“自由落體運動”實驗教學(xué),教師可以選擇一張紙巾和一枚硬幣同時在等高的位置釋放,觀察它們的下落情況;然后將紙巾揉成團,再次和硬幣在等高位置同時釋放,觀察實驗現(xiàn)象。不同形態(tài)的紙巾下落的情況不同,從而引發(fā)學(xué)生對影響落體運動快慢因素的思考。
(3)使用教具模型進行演示教學(xué)。比如,在“磁場、磁感線”教學(xué)中,為了使學(xué)生形成磁感線是立體的意識,多數(shù)教師使用三維動畫模擬磁體周圍磁感線的分布情況,用動態(tài)的視覺效果來達到教學(xué)目的。實驗室有現(xiàn)成的教具模型,筆者在教學(xué)中注意到這要比用動畫演示給學(xué)生造成的視覺沖擊要強烈得多。學(xué)生可以在課后觸摸磁場及磁感線,對磁場及磁感線并非存在于某個平面,而是存在于整個立體空間模型的認識更加深刻。
實驗數(shù)據(jù)處理,不僅是實驗教學(xué)的重要環(huán)節(jié),更是學(xué)生必須掌握的實驗技能。當(dāng)前常用實驗數(shù)據(jù)處理方法及技巧有算術(shù)平均值法、逐差法、列表法、圖解法等。比如,在“自由落體運動規(guī)律”實驗教學(xué)中,首先讓學(xué)生通過實驗及測量收集數(shù)據(jù),得出規(guī)律;再利用Excel計算功能簡化數(shù)據(jù)處理。學(xué)生只需將測量獲得的數(shù)據(jù)分別代入相應(yīng)的表格,即可直接獲得一條傾斜直線的v-t圖像,即說明其加速度是恒定的并可直接獲得。
在當(dāng)前新課程改革背景下,選修課程已成為學(xué)生學(xué)習(xí)的樂土,我們可以開展讓學(xué)生制作一些簡單的實驗儀器,來感受實驗的魅力,如簡易電動機、水火箭等。同時,對于有興趣設(shè)計實驗解決問題的學(xué)生,教師可以讓其在課外時間分小組進行實驗活動。通過課內(nèi)、課外的學(xué)生實驗,建立立體交叉體系的物理實驗教學(xué)模式。比如,筆者所在學(xué)校開發(fā)的校本選修課程《趣味物理實驗》,經(jīng)過幾輪的實踐,逐步完善。通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生既鞏固了高中物理知識,又掌握了各實驗工具的使用方法,更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生利用物理解決實際問題的能力。
學(xué)生可以通過預(yù)約進入實驗室,在實驗教師的指導(dǎo)下,自主選擇實驗器材,自主設(shè)計實驗方案,規(guī)范使用工具,可以將學(xué)生實驗、演示實驗甚至習(xí)題上的實驗進行深入研究。特別是對于高三學(xué)生,讓他們再次進入實驗室動手做實驗感受一下,往往比做很多的實驗題目更有效。當(dāng)前,教育部門也在積極倡導(dǎo)各中小學(xué)創(chuàng)建學(xué)科教室和創(chuàng)新實驗室。比如,筆者所在學(xué)校建成的“自制物理實驗中心”,配有齊全的工具和材料,給筆者所在學(xué)校師生提供了既能改進又能創(chuàng)作物理實驗的平臺,有效地提升了筆者所在學(xué)校的物理課堂教學(xué)效果。