【摘 要】物理實(shí)驗(yàn)即是物理教學(xué)的重要基礎(chǔ)，又是物理教學(xué)的重要內(nèi)容、方法和手段。讓學(xué)生學(xué)習(xí)和探索物理實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ直匾猍1]。劉炳昇教授較早就提出了物理實(shí)驗(yàn)在激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、培養(yǎng)觀察能力、發(fā)展探究能力、提升創(chuàng)造能力等方面的作用。本文就自己在教學(xué)中踐行劉炳昇物理教育思想做了一些反思。

【關(guān)鍵詞】劉炳昇教育思想;物理實(shí)驗(yàn);自由落體

【中圖分類號(hào)】G633.7? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? 【文章編號(hào)】1671-8437（2019）34-0074-02

1? ?研究劉炳昇物理教育思想的意義

劉炳昇教授對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的定義為：“物理實(shí)驗(yàn)是物理工作者在人為控制條件下，運(yùn)用儀器、設(shè)備使物理現(xiàn)象反復(fù)再現(xiàn)，從而有目的地進(jìn)行觀測(cè)研究的一種方法”。[2]劉炳昇教授簡(jiǎn)要概括了物理實(shí)驗(yàn)所具有的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)是一種重要的科學(xué)研究方法，具有簡(jiǎn)化、純化、強(qiáng)化、加速或延緩、再現(xiàn)物理過程的作用?；谖锢韺?shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的重要意義，劉炳昇教授多年來一直對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行潛心研究，既從理論上分析了物理實(shí)驗(yàn)的教育教學(xué)價(jià)值，還深入研究了國(guó)內(nèi)外中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，親自動(dòng)手制作實(shí)驗(yàn)器具，開發(fā)低成本趣味實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)物理教學(xué)活動(dòng)的開展。劉炳昇教授較早就提出了物理實(shí)驗(yàn)在激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、培養(yǎng)觀察能力、發(fā)展探究能力、提升創(chuàng)造能力等方面的作用。在中學(xué)大力倡導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，堅(jiān)信物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有不可替代的教育價(jià)值，對(duì)學(xué)生身心全面發(fā)展和終身學(xué)習(xí)起到奠定基礎(chǔ)的作用。研究、學(xué)習(xí)、實(shí)踐劉炳昇物理實(shí)驗(yàn)教育思想既有助于快速提升中學(xué)物理教師專業(yè)素養(yǎng)，也有助于培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

2? ?一次踐行劉炳昇物理教育思想的活動(dòng)

筆者2017年在南通有幸聆聽劉炳昇教授關(guān)于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的講座。會(huì)后，向劉教授請(qǐng)教了關(guān)于用數(shù)碼相機(jī)研究落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一些想法。劉教授說：“此實(shí)驗(yàn)手段目前已不具有創(chuàng)新性，但此實(shí)驗(yàn)很適合在中學(xué)物理教學(xué)中開展?！钡玫絼⒔淌诘狞c(diǎn)撥和啟發(fā)，筆者備受鼓舞，返校后就帶領(lǐng)物理實(shí)驗(yàn)興趣社的學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在物理教材必修一第二章第六節(jié)《伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究》的“做一做”欄目中，書本上提供了一種使用數(shù)碼相機(jī)研究自由落體運(yùn)動(dòng)的方法，同學(xué)們照著書上的方法使用家用尼康coolpix s6300拍攝視頻短片，并使用播放軟件逐幀觀察小球在各個(gè)時(shí)刻的位置。經(jīng)過反復(fù)研究發(fā)現(xiàn)，即便在光線較強(qiáng)的條件下，每一幀圖像的清晰度明顯差于單獨(dú)拍攝照片時(shí)的清晰度。另外拍攝所得的小球影像也是模糊的，和同學(xué)們分析后得出結(jié)論：實(shí)驗(yàn)中相機(jī)的拍攝能力和相機(jī)運(yùn)算能力不夠強(qiáng)大，無法拍攝出符合實(shí)驗(yàn)要求的影像。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的思路很好，實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象也很直觀。就這樣放棄實(shí)驗(yàn)方案也很可惜，怎么解決這個(gè)問題呢？同學(xué)們?cè)诮涣?、討論、查資料的過程中，發(fā)現(xiàn)使用數(shù)碼相機(jī)的60fps連拍模式能拍出符合要求的圖像。

采用此連拍模式后，再應(yīng)用圖像處理軟件把小球的各個(gè)時(shí)刻位置圖像合成在一張圖片上，通過對(duì)小球下落的位置坐標(biāo)分析發(fā)現(xiàn)小球做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并求出了小球下落的加速度。

3? ?活動(dòng)收獲

通過此次活動(dòng)，學(xué)生感觸良多。學(xué)生發(fā)現(xiàn)日常用品也可以用來改進(jìn)實(shí)驗(yàn)或開發(fā)新實(shí)驗(yàn)。開發(fā)出的創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)，具有低成本、高質(zhì)量的特點(diǎn)。活動(dòng)收獲簡(jiǎn)要總結(jié)如下。

3.1? 加深對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律理解

對(duì)比傳統(tǒng)的頻閃照相法或連接紙帶間接分析重物下落的過程，使用數(shù)碼相機(jī)的連拍模式替代頻閃照相法，具有操作簡(jiǎn)便、可視性強(qiáng)、現(xiàn)象直觀等特點(diǎn)。在對(duì)拍攝所得各個(gè)時(shí)刻位置數(shù)據(jù)分析后，能夠定量分析出小球下落的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

3.2? 激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

許多學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)后，真切地感受到了小球下落的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，體會(huì)到物理知識(shí)并不是停留在紙上的，物理知識(shí)是活的、有趣的。通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)激起了學(xué)生對(duì)更多實(shí)驗(yàn)、更多物理知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，自發(fā)地想學(xué)好物理。

3.3? 學(xué)生的觀察能力得到了訓(xùn)練

學(xué)生實(shí)驗(yàn)是體驗(yàn)性最強(qiáng)的物理學(xué)習(xí)方式，在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生學(xué)會(huì)了利用數(shù)碼相機(jī)捕捉稍縱即逝的現(xiàn)象，變不可觀察變?yōu)榭捎^察，學(xué)會(huì)了借助合適的器材進(jìn)行有效觀察。

3.4? 學(xué)生的科學(xué)探究能力得到提升

在對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問題進(jìn)行分析、解決的過程中，學(xué)生學(xué)會(huì)了查閱資料、相互交流、評(píng)估、反思制定解決方案可行性并找出解決辦法。實(shí)驗(yàn)過程中，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與動(dòng)手操作、觀察現(xiàn)象與記錄數(shù)據(jù)、分析歸納得出結(jié)論等環(huán)節(jié)，學(xué)生的科學(xué)探究能力得到了全方位提升。

3.5 學(xué)生的創(chuàng)造能力得到了提升

做完實(shí)驗(yàn)后，有的學(xué)生看到數(shù)碼相機(jī)的連拍模式在研究落體運(yùn)動(dòng)時(shí)效果如此明顯，能夠研究短時(shí)間內(nèi)物體位置的快速變化。有的同學(xué)又用數(shù)碼相機(jī)的連拍模式研究了小球做平拋時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)效果也很好。

3.6? 學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任得到了培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)本身是一個(gè)嚴(yán)格的科學(xué)過程，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度能在實(shí)驗(yàn)中潛移默化地培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生形成科學(xué)的態(tài)度和責(zé)任。

4? ?結(jié)語

結(jié)合物理學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)訓(xùn)練學(xué)生的思維、增強(qiáng)科學(xué)研究能力和培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等方面有著極其重要的作用。物理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中有著不可撼動(dòng)的地位。因此，教師應(yīng)重視并大力發(fā)展中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)劉炳昇教授運(yùn)用實(shí)驗(yàn)將教學(xué)各要素有機(jī)串聯(lián)起來的思想，達(dá)到提升課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王肇銘.努力建立以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的物理教學(xué)體系[J].物理教學(xué)探討，2005（5）.

[2]劉炳昇.繼承與創(chuàng)新——新課程理念下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾點(diǎn)建議[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2007（6）.

【作者簡(jiǎn)介】

孫成武（1982～），男，中學(xué)物理一級(jí)教師，研究方向：高中物理教學(xué)工作。