路喜鋒

摘 ? 要：在一些公開(kāi)課和比賽課中，老師們常常經(jīng)過(guò)精心的準(zhǔn)備和利用先進(jìn)的儀器來(lái)展示一堂質(zhì)量高氛圍好的示范課，由于時(shí)間和精力的限制這樣的課在常態(tài)化教學(xué)中很難展示給學(xué)生，因此常態(tài)化教學(xué)的設(shè)計(jì)才是真正決定是否可以提高學(xué)生的物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。本文主要闡述了在常態(tài)化教學(xué)中針對(duì)突發(fā)事件的非常規(guī)處理結(jié)果而看到了不一樣的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：演示實(shí)驗(yàn);數(shù)據(jù)處理;數(shù)學(xué)推導(dǎo);有效值; 科學(xué)思維

物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)既能使學(xué)生對(duì)物理產(chǎn)生濃厚的興趣，又是教學(xué)的一種輔助語(yǔ)言，能夠使學(xué)生更形象直觀理解物理定理、定律。課堂演示實(shí)驗(yàn)是一節(jié)物理課最精彩部分，也是學(xué)生注意力最集中的時(shí)間段。作為教師在課堂演示中最想提高實(shí)驗(yàn)的成功性，只有可靠成功的實(shí)驗(yàn)才可以對(duì)物理定理、定律提供有力的支持，更能引起學(xué)生對(duì)所講內(nèi)容的信任，有利于學(xué)生的知識(shí)掌握;作為學(xué)生最卻很希望看到課堂演示實(shí)驗(yàn)的失敗而不是實(shí)驗(yàn)的成功，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)失敗了會(huì)看到老師尷尬的場(chǎng)面并能當(dāng)成他們課后聊天的話(huà)題， 作為教師也可偶爾抓住學(xué)生的這種心理來(lái)提升課堂教學(xué)效果。

1 ?利用“錯(cuò)誤”數(shù)據(jù)逆向思考，激發(fā)求知欲望

以下是驗(yàn)證玻意耳定律過(guò)程中一次“失誤”的操作對(duì)課堂產(chǎn)生的影響。

1.1 ?利用DIS實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中把封閉在注射器內(nèi)空氣看成一定質(zhì)量的理想氣體，注射器和壓強(qiáng)傳感器的測(cè)口通過(guò)軟管緊密連接，拉動(dòng)注射器活塞來(lái)改變體積并記錄體積V（傳感器與注射器連接的軟管內(nèi)大約有1 mL氣體，因此V應(yīng)該是注射器的讀數(shù)+1 mL），同時(shí)壓強(qiáng)傳感器測(cè)出注射器內(nèi)氣體壓強(qiáng)并記錄壓強(qiáng)P（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖1所示）。

1.2 ?發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行驗(yàn)證

但是在記錄第四組體積數(shù)據(jù)時(shí)無(wú)意中漏掉了傳感器與注射器連接的軟管內(nèi)大約1 mL的體積。還好班上幾個(gè)細(xì)心的學(xué)生及時(shí)的指出這個(gè)”失誤”的數(shù)據(jù)。而此時(shí)筆者并沒(méi)有按照教案預(yù)設(shè)的內(nèi)容去修改這個(gè)數(shù)據(jù)，反而讓班級(jí)同學(xué)去思考如果就采用這個(gè)數(shù)據(jù)繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)會(huì)得到什么樣的結(jié)果？班上同學(xué)先是一愣（因?yàn)槲锢韺?shí)驗(yàn)課上也從未用過(guò)已知錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)）這不是在浪費(fèi)時(shí)間嗎？頓時(shí)整個(gè)班級(jí)炸開(kāi)了鍋，那些平時(shí)對(duì)物理毫無(wú)興趣的同學(xué)也參與到激烈的討論中，最終大部分同學(xué)都能夠分析出：如果以P為縱坐標(biāo)，以1/V為橫坐標(biāo)，得到的是一條傾斜的直線，其它的點(diǎn)都應(yīng)該在一條直線上，由于第四組數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的點(diǎn)會(huì)明顯的偏離直線。

1.3 ?教學(xué)感悟

當(dāng)啟動(dòng)“ 繪圖”功能，設(shè)定相應(yīng)的x軸y軸得到如圖2所示的圖象時(shí)，學(xué)生又激動(dòng)又興奮，興趣大增，從學(xué)生們欣喜目光中體會(huì)到一種很難得的成就感，如一道閃電照亮了學(xué)生的思維。無(wú)論是基礎(chǔ)好的學(xué)生還是基礎(chǔ)薄弱學(xué)生，都能獲得新的收獲和體會(huì)。對(duì)于課堂上這個(gè)“失誤”的演示實(shí)驗(yàn)沒(méi)有及時(shí)的去更改，反而將這個(gè)”失誤”進(jìn)行到底。課后回想起來(lái)也有點(diǎn)后怕，萬(wàn)一得不到我想要的課堂效果那么不僅會(huì)失去演示實(shí)驗(yàn)的可信度，也對(duì)老師的權(quán)威性大打折扣，最終從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以看出這個(gè)冒險(xiǎn)是值得的。以這個(gè)“失誤”的實(shí)驗(yàn)為契機(jī)筆者認(rèn)為至少讓學(xué)生在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理有了全新的認(rèn)識(shí)，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用建立座標(biāo)畫(huà)圖象不僅能夠直觀地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，更能夠最大程度的減少實(shí)驗(yàn)誤差，也可以使學(xué)生很自然地接受在其它物理實(shí)驗(yàn)中利用圖象來(lái)處理問(wèn)題。例如用單擺測(cè)重力加速度實(shí)驗(yàn)處理數(shù)據(jù)為什么要采用以周期T2為縱坐標(biāo)以擺長(zhǎng)L為橫坐標(biāo)畫(huà)圖象（如圖3），測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)為什么要采用以路端電壓U為縱坐標(biāo)以電流I為橫坐標(biāo)畫(huà)圖象（如圖4），而不是通過(guò)公式聯(lián)立方程求解得到結(jié)果。

有句臺(tái)詞是“用謊言去驗(yàn)證謊言你得到的一定是謊言”，而在物理實(shí)驗(yàn)中有時(shí)用錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)去驗(yàn)證結(jié)果，或許我們收獲的會(huì)更多。人們常說(shuō)：“垃圾是放錯(cuò)地方的寶貝”，如果我們能夠從這樣的視角來(lái)看待實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的失誤，那么失誤、錯(cuò)誤就是一個(gè)值得深度開(kāi)發(fā)的教學(xué)資源[ 1 ]。這種資源要發(fā)揮真正的教育價(jià)值，教師必須具備隨機(jī)處理問(wèn)題的能力，要學(xué)會(huì)判斷，學(xué)會(huì)取舍，讓常態(tài)課因“失誤”而更精彩。

2 ?利用數(shù)形結(jié)合注重過(guò)程，提升對(duì)物理概念的理解

常態(tài)課不僅僅通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以綻放思維火花，借助于其它方法、手段也可以在常態(tài)課上觸碰學(xué)生心靈，以下是筆者在課堂上講解交流電時(shí)的教學(xué)過(guò)程。

2.1 ?根據(jù)學(xué)生課堂反應(yīng)及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

當(dāng)照如圖5所示的模型推導(dǎo)出交流電的瞬時(shí)值e=Emsinωt，學(xué)生很自然的明白什么是交流電的最大值，但當(dāng)筆者按照教材直接給出I有=還沒(méi)有來(lái)得及說(shuō)出適用條件時(shí)，班級(jí)有幾個(gè)很好問(wèn)的學(xué)生立刻提出為什么有效值和最大值之間是而不是其它關(guān)系？這個(gè)關(guān)系是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出來(lái)的嗎？此時(shí)筆者并沒(méi)有按照教案中預(yù)設(shè)的那樣告訴學(xué)生憑我們現(xiàn)有數(shù)學(xué)知識(shí)無(wú)法證明只能記住這個(gè)結(jié)論，反而在一時(shí)沖動(dòng)下告訴學(xué)生用他們所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)幫助筆者一起嘗試的完成證明。沒(méi)想到全班學(xué)生大喊好，以下是筆者在部分學(xué)生的幫助下用數(shù)學(xué)知識(shí)做的一次證明。

2.2 ?建立模型利用微積分推導(dǎo)過(guò)程

如圖6所示電流隨時(shí)間變化，按照交流電有效值定義有：

即當(dāng)t=T時(shí)：

2.3 ?教學(xué)感悟

當(dāng)I有=結(jié)果呈現(xiàn)在黑板上時(shí)，班級(jí)學(xué)生立馬鼓起了熱烈的掌聲，這個(gè)掌聲不僅僅是學(xué)生對(duì)筆者的認(rèn)可，也是學(xué)生對(duì)自己在這節(jié)課堂上收獲的一種肯定。這個(gè)推導(dǎo)過(guò)程花費(fèi)了課堂將近四分之一的時(shí)間，或許班級(jí)有半數(shù)的學(xué)生由于數(shù)學(xué)知識(shí)欠缺而聽(tīng)的懵懵懂懂的，或許這個(gè)推導(dǎo)過(guò)程過(guò)不了幾天學(xué)生們都忘記啦，但筆者堅(jiān)信只要讓學(xué)生經(jīng)歷這么一個(gè)推導(dǎo)過(guò)程，學(xué)生不僅會(huì)對(duì)有效值的定義和I有=適用條件有了更深刻的理解，也學(xué)會(huì)了對(duì)其它形式的交流電有效值推導(dǎo)方法，也更好地理解時(shí)間t為什么一般要按照一個(gè)周期T來(lái)計(jì)算等。

當(dāng)然還有少部分基礎(chǔ)很扎實(shí)的同學(xué)也一臉茫然，課后經(jīng)過(guò)和個(gè)別同學(xué)交流才知道：他們不懂為什么要這樣積分？積分不就是圖形所圍成的面積嗎？當(dāng)時(shí)筆者也不知道如何回答學(xué)生這個(gè)問(wèn)題，后來(lái)通過(guò)翻閱學(xué)生數(shù)學(xué)書(shū)才知道數(shù)學(xué)上引入積分的目的是為了計(jì)算不規(guī)則體面積而引入的。而學(xué)生沒(méi)有真正理解積分的意義，只是簡(jiǎn)單的記得圖形圍成的面積就是積分的結(jié)果，才會(huì)導(dǎo)致部分同學(xué)一臉茫然。這雖然這是個(gè)小問(wèn)題，但讓筆者更加體會(huì)到：在學(xué)習(xí)物理上學(xué)生何嘗不是這樣的，因此作為老師不僅僅傳授的是知識(shí)，更重要的是通過(guò)什么方式讓學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)內(nèi)涵和外延，把課堂引向縱深，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中享受到了科學(xué)思維的樂(lè)趣，體驗(yàn)到物理學(xué)科的獨(dú)特魅力。

3 ?結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在常態(tài)化教學(xué)中作為教師要利用身邊的一切資源，重視實(shí)驗(yàn)、關(guān)注過(guò)程才能吸引學(xué)生自主走進(jìn)物理課堂，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，才能觸動(dòng)學(xué)生心靈，提高學(xué)生核心素養(yǎng)。同時(shí)以學(xué)生為主體，關(guān)注學(xué)生課堂表現(xiàn)，及時(shí)對(duì)物理教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，促使學(xué)生發(fā)揮自身的主動(dòng)積極性，感受物理世界的奧秘。

參考文獻(xiàn)：

[1]凌瑞初. “錯(cuò)誤”一個(gè)值得深度開(kāi)發(fā)的教學(xué)資源[J].物理教師，2010（3）：16-17.