根據(jù)筆者觀察,當前階段的高中物理實驗教學(xué)主要存在以下幾方面的問題。1.學(xué)生對實驗的參與較為片面,往往只是參與了實際操作環(huán)節(jié),對于問題的提出、實驗的設(shè)計和實驗結(jié)果的計算和得出的結(jié)論都沒有完整地落實。2.學(xué)生在進行物理實驗的過程中缺乏團隊合作的意識,往往只是一個學(xué)生做,幾個學(xué)生看,沒有讓所有的學(xué)生都參與到實驗的操作過程中。3.實驗教學(xué)模式比較單一,往往只是教師的課堂演示和在物理實驗室進行幾次操作,沒有把物理實驗的精神帶入到生活中。對于以上問題,筆者認為需要探究物理實驗教學(xué)的多樣化模式,改善物理實驗的組織方法,應(yīng)用多種資源和途徑幫助學(xué)生通過物理實驗學(xué)習(xí)和理解物理知識,從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和核心素養(yǎng)。
在物理實驗教學(xué)中,由于許多實驗所需要的器材多樣且步驟繁多,因此學(xué)生進行自主實驗操作較為困難。這時,可以用一個模擬仿真的多媒體演示實驗來展示實驗過程,讓學(xué)生能夠跟隨模擬演示的步驟探究物理問題。多媒體演示實驗的應(yīng)用,可以幫助學(xué)生理解實驗研究的步驟和過程,讓學(xué)生盡量跟隨多媒體演示進行實驗探究。
例如,在進行“打點計時器”實驗操作的過程中,首先需要幫助學(xué)生理解打點計時器的相關(guān)知識,如打點計時器的種類、結(jié)構(gòu)、操作方法和使用原理等。在實驗操作之前,可以通過多媒體演示來多方面展示打點計時器的結(jié)構(gòu)組成,這里主要使用的是電磁打點計時器。通過多媒體展示電磁打點計時器的圖片,并用線條指出不同的零部件,要求學(xué)生通過看書辨認出零部件的名稱并簡述它的工作原理。接下來引導(dǎo)學(xué)生利用多媒體進行一次模擬打點計時器測量速度的過程。首先進行實驗設(shè)計。在多媒體上顯示出電磁打點計時器、紙帶、刻度尺、導(dǎo)線等。多媒體通過模擬自動化操作在紙帶上打出了一系列的點,并顯示各個點之間的距離。隨后要求學(xué)生通過模擬系統(tǒng)展示出的數(shù)據(jù)描畫圖像,隨后通過觀察圖像找出相關(guān)規(guī)律。通過這一多媒體展示模擬電磁打點計時器的實驗過程,使學(xué)生更加形象地了解了打點計時器的使用方法,也熟悉了物理實驗的完整步驟。在模擬實驗的過程中,加強了與學(xué)生之間的互動和溝通,通過引導(dǎo)學(xué)生猜測接下來的步驟以及得出的結(jié)論吸引學(xué)生的注意力,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
物理實驗的目的在于提高學(xué)生的實際操作能力和利用實驗進行物理探究的能力。因此,教師必須要通過引導(dǎo)學(xué)生進行實際的物理實驗操作幫助學(xué)生提高動手能力,使學(xué)生真正體會到物理實驗所要求的精確度和探究精神。然而,在物理實驗探究的過程中,學(xué)生往往不能實現(xiàn)人人參與,很多學(xué)生都持觀望的態(tài)度,沒有積極地參與到實驗的過程中。筆者認為可以通過采用小組合作探究的方式在小組中分配任務(wù),以此實現(xiàn)對所有學(xué)生積極性的調(diào)動。
在小組合作實驗過程中,教師需要通過認命小組長的方式使小組長組織組內(nèi)成員進行合作探究。擔任小組長的學(xué)生往往需要物理基礎(chǔ)較好,能夠完整地理解實驗步驟和過程,并掌控好實驗節(jié)奏。小組長需要通過合理地評估組內(nèi)成員的物理水平給他們安排適當?shù)娜蝿?wù),然后通過合作完成整個物理實驗。例如,在進行打點計時器的物理實驗操作中,筆者將班級學(xué)生分為十個小組,每個小組五位成員,然后認命十個小組長進行物理實驗。小組成員需要共同填寫并完成物理實驗記錄表,然后教師再對十個小組的物理實驗過程進行評比。這五個成員需要分別擔任實驗步驟設(shè)計、打點計時器操作、數(shù)據(jù)記錄、完成實驗表等實驗任務(wù),教師通過觀察小組之中成員完成任務(wù)的情況對小組成績進行綜合評估。這種小組評比的方式不僅能夠充分激發(fā)學(xué)生的競爭欲,讓學(xué)生能夠認真完成實驗探究任務(wù),還能夠鍛煉學(xué)生的實驗組織能力、動手能力和團隊合作能力等核心素養(yǎng)。
對于學(xué)生來說,物理實驗都非常高端,只有在實驗室才能完成,因此學(xué)生對物理實驗探究的機會較少,這其中一個根本的原因在于學(xué)生沒有理解物理實驗與我們生活的聯(lián)系,沒有將物理實驗生活化。因此,在教學(xué)過程中要通過鼓勵學(xué)生利用生活中的簡單儀器進行物理實驗的簡單模擬,以此體會物理的樂趣,這樣不需要使用復(fù)雜的實驗儀器就可以體會到物理的原理,何樂而不為?
例如,在學(xué)習(xí)“物體掉落的速度和什么因素有關(guān)”時,就可以引導(dǎo)學(xué)生進行簡單的物理小實驗。我們都知道比薩斜塔的實驗,那么今天就在課堂上用簡單的兩個物體來驗證一下,物體掉落的速度究竟和質(zhì)量是否相關(guān)。我們利用一支粉筆和一個橡皮擦來讓它們從相同的高度落下,大家能夠觀察到它們幾乎是同時掉落在地上。但是我們利用一張紙和一個橡皮擦?xí)l(fā)現(xiàn)橡皮擦的掉落速度快。這其中究竟蘊含怎么樣的物理知識,又為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?通過接下來的學(xué)習(xí)就可以清楚地學(xué)習(xí)到了。
以上就是筆者對于物理實驗中相關(guān)問題進行的教學(xué)探討,主要針對物理實驗教學(xué)存在的相關(guān)問題,利用多媒體模擬教學(xué)、小組合作實驗和物理實驗生活化,以此促使學(xué)生將物理實驗充分貫徹到物理學(xué)習(xí)過程中,從而提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。