蔡新如

【摘要】教育改革的不斷深入，對各個教育階段、各科教學(xué)的各個方面均帶來一定影響，自然也涉及高中物理實驗教學(xué).在高中物理課程體系中，實驗教學(xué)既屬于常規(guī)構(gòu)成部分，也是學(xué)生學(xué)習(xí)與探究物理原理的重要途徑.教師應(yīng)巧用實驗激活物理課堂，充分發(fā)揮實驗的作用，引導(dǎo)學(xué)生在實驗助力下思維得以發(fā)散，使學(xué)生高效率地學(xué)習(xí)物理.本文針對如何巧用實驗激活高中物理課堂作分析和探討，同時提出部分建議.

【關(guān)鍵詞】實驗教學(xué);高中物理;課堂教學(xué)

在我國課程體系中，物理學(xué)科比較特殊，屬于自然科學(xué)范疇，很多理論均由科學(xué)家們經(jīng)過實驗反復(fù)探索出來的.實驗是人們研究物理學(xué)的常規(guī)手段之一，其重要性不言而喻，與理論教學(xué)一起構(gòu)成完整的物理教學(xué)體系，兩者相互依存，不可割裂.在眼下的高中物理教學(xué)中，教師巧用實驗創(chuàng)新課堂教學(xué)形式和內(nèi)容，激活物理課堂，借助實驗輔助理論知識的教學(xué)，為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)契機，帶領(lǐng)學(xué)生在實驗輔助下更好地探索物理原理.

1 巧用層次實驗，激活物理課堂

1.1 巧妙設(shè)計趣味實驗，逐步增加實驗難度

當(dāng)前，雖然高中物理教科書中提供有大量的實驗，但是這些實驗比較傳統(tǒng)，要想巧用實驗激活物理課堂，教師首先應(yīng)巧用一些趣味實驗，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時激活思維，吸引他們主動學(xué)習(xí)新知識.不過高中物理教師巧用層次實驗時要意識到這是一項長期工作，根據(jù)需求逐步增加實驗難度，維系學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓他們的學(xué)習(xí)注意力始終處于高度集中狀態(tài)［1］.

例如

在進行“自由落體運動”教學(xué)時，教師可先設(shè)計一個趣味性小實驗，拿出一把10cm的鋼尺，隨機邀請一位學(xué)生用手緊握鋼尺的上端，同地面有一定的距離且保持垂直關(guān)系，另外一位學(xué)生則把鋼尺下端圍在兩根手指中間，留有一定空隙，當(dāng)前一位學(xué)生松手時，下面這位學(xué)生要馬上夾住鋼尺，看是否能夠成功.經(jīng)過多人實驗，不少學(xué)生都難以順利夾住鋼尺.據(jù)此引出問題：當(dāng)將手指放在哪個位置時能夠夾住鋼尺？引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)上述實驗展開思考，引發(fā)他們的認知沖突，使其產(chǎn)生學(xué)習(xí)新知識的渴望.之后，教師提升趣味實驗難度，拿出一根羽毛與一個小鐵片，現(xiàn)場演示物體自由下落實驗，學(xué)生能夠看到鐵片比羽毛先著地，使其思考原因所在，大部分學(xué)生都認為是鐵片比羽毛重，然后操作鐵片與羽毛在真空中進行自由下落的實驗，搭配問題：在真空里面，兩者同時落地，但是在空氣中為何鐵片會先落地？學(xué)生猜測到可能受到空氣阻力的影響.隨后教師操作讓牛頓管中進入適量的空氣，學(xué)生可以聽到氣流發(fā)出的短暫聲音，看到羽毛被空氣吹至另外一端，引領(lǐng)學(xué)生深入探討，使其繼續(xù)研究自由落體運動現(xiàn)象及規(guī)律.

1.2 設(shè)計循序漸進實驗，逐步增強物理認知

在高中物理課堂教學(xué)實踐中，學(xué)生的注意力很難長時間地保持集中，巧用實驗可以調(diào)節(jié)課堂氣氛，使學(xué)生在實驗活力下始終保持學(xué)習(xí)熱情，讓他們高效完成學(xué)習(xí)任務(wù).因此，教師可設(shè)計循序漸進實驗，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地探究物理原理，使其全身心參與到各項學(xué)習(xí)活動中，由此把物理課堂激活，為學(xué)生帶來不錯的學(xué)習(xí)體驗，逐步增強個人物理認知［2］.

例如

在開展“摩擦力”教學(xué)時，當(dāng)學(xué)習(xí)“動摩擦因數(shù)”這部分內(nèi)容時，教師可以安排一個估測紙與一元硬幣之間動摩擦因數(shù)的實驗，鼓勵學(xué)生自由討論、設(shè)計和制定實驗方案.如把一把50cm長的尺子一端放在木塊上形成斜面，紙張則平整地鋪到斜面上面，斜面在合適的傾斜角度下對這枚一元硬幣產(chǎn)生一定推力，使得硬幣在斜面上面以均勻的速度往下滑，通過測量斜面高度與底邊長度等相關(guān)數(shù)據(jù)，求得紙張與一元硬幣之間的動摩擦因數(shù)，即mgsinθ=μmgcosθ，μ=tanθ=hl＝6.423.0=0.28.接著，教師繼續(xù)操作實驗：讓這枚一元硬幣從尺子上面以均勻的速度滑下來以后，在水平放置的紙張上進行減速滑行，直到停止，假設(shè)μ是0.28，從理論上計算一元硬幣在水平面上的位移，且同實驗測得的數(shù)據(jù)做對比.本實驗再次用到塑料直尺，不過面對這一情境習(xí)題大部分學(xué)生都會覺得難度較大，假如可以采用實驗來找到切入點，就可以有效消除他們的畏難心理.之后，教師指導(dǎo)學(xué)生親自動手操作如下實驗：先把紙張平整地鋪到尺子上面，同樣利用木塊組建斜面，而且紙沿超出尺子部位和水平面的銜接之處出現(xiàn)一個小圓弧，測量以后發(fā)現(xiàn)高h為7.5cm，底邊長度b為10cm，硬幣和斜面底端之間的距離s1為12.5cm，這枚硬幣在斜面上進行下滑時，經(jīng)過多次實驗操作計算后得出平均水平滑行距離s2為15.3cm，因為銜接的地方動能會出現(xiàn)損失情況，故而實驗結(jié)果和理論結(jié)果大致相當(dāng).

2 巧用思維實驗，激活物理課堂

2.1 激活學(xué)生沖突思維，深度探索物理原理

在高中物理課程教學(xué)中，當(dāng)巧用實驗激活課堂時，教師可將實驗流程進行拆分，助推學(xué)生深層次理解物理知識，使其將實驗內(nèi)容同理論知識相關(guān)聯(lián)起來，通過兩者的結(jié)合來訓(xùn)練學(xué)生的物理思維，使其掌握思考與解決物理問題的竅門.教師可利用實驗激活學(xué)生沖突思維，使其在整體實驗操作中都能夠做到全神貫注，推動他們?nèi)硇牡靥骄课锢硪?guī)律［3］.

例如

以“楞次定律”教學(xué)為例，教師先把環(huán)跳實驗演示出來，借機發(fā)問：金屬環(huán)能夠跳起來的原因是什么？學(xué)生結(jié)合看到的現(xiàn)象簡單思考以后指出可能是受到感應(yīng)電流的影響.教師順勢引出問題：感應(yīng)電流方向會受到哪些因素的影響？鼓勵學(xué)生大膽思考與想象，主動發(fā)表各自的看法與見解，且進行逐一點評，找到一個大多數(shù)同學(xué)都提到的猜想，即：磁通量發(fā)生變化會對感應(yīng)電流方向產(chǎn)生影響.接著，教師設(shè)計教學(xué)語言：磁場方向和運動狀態(tài)將對磁通量的變化情況產(chǎn)生直接影響，那么感應(yīng)電流的方向?qū)芎斡绊?？因為這是兩個完全不同的物理量，教師可提示學(xué)生想方設(shè)法建立聯(lián)系，學(xué)生將會聯(lián)想到對原磁場方向與感應(yīng)電流磁場方向進行對比.之后，學(xué)生結(jié)合受到的思維啟發(fā)自主設(shè)計實驗，準備好導(dǎo)線、條形磁鐵、線圈和電流計材料組建實驗裝置，繪制電路圖，設(shè)計記錄數(shù)據(jù)的表格，規(guī)劃好具體實驗操作步驟，并結(jié)合心中疑問進行猜測.在這一環(huán)節(jié)，教師應(yīng)做好巡視工作，挑選幾個代表性實驗簡單說明與講解，同步借助多媒體工具展示到大屏幕上，與學(xué)生共同分析和探討，最終得到一個易于操作的實驗規(guī)劃，讓他們結(jié)合相應(yīng)方案展開操作，使其在表格中認真記錄實驗中出現(xiàn)的數(shù)據(jù).

2.2 聯(lián)系生活設(shè)計實驗，驅(qū)使學(xué)生深入探究

針對高中物理教學(xué)來說，要想通過巧用實驗激活課堂，教師就應(yīng)關(guān)注所授內(nèi)容和實際生活存在的聯(lián)系，掌握好物理和生活之間的銜接點，結(jié)合常用的生活現(xiàn)象或者材料設(shè)計物理實驗，或直接在課外生活中操作物理實驗，開拓物理實驗空間，真正激活物理課堂，使學(xué)生感知到物理和生活的關(guān)系，體會到物理的價值，讓他們能夠運用所學(xué)知識處理一些實際問題［4］.

例如

在“力的合成與分解”教學(xué)中，教師與學(xué)生一起走出教室，在校園中選擇一個恰當(dāng)場地安排拉汽車的實驗.保證場地平整，把一輛汽車行駛至固定臺的前面，確保固定臺和汽車中軸線位于同一條直線之上，而且兩者之間的距離需小于車與牽引繩之間的距離.接著，教師松開汽車手剎，確保牽引繩兩端分別固定在固定臺和汽車拖車鉤之上，尤其是牽引繩需處于水平方向和緊繃狀態(tài)，然后將兩個扁平石頭放到汽車前輪之前，緊緊相貼.之后，教師使用手機對實驗過程進行拍攝，（1）讓一位強壯男生在車尾處用力推車，但不會動；（2）讓一位普通女生用力拉固定處汽車拖車鉤上面的牽引繩的一端，能夠輕松地把汽車給拉動起來，注意不能超過石頭.隨后師生共同分析原因所在，教師帶領(lǐng)學(xué)生分析一個力可以分解為多個對分力，使學(xué)生體會到拉力產(chǎn)生的效果，讓他們根據(jù)平行四邊形定則進行繪圖，結(jié)合幾何知識找到分力方向和大小.

3 巧用改進實驗，激活物理課堂

3.1 改進原有物理實驗，鍛煉學(xué)生動手能力

對于高中物理教學(xué)而言，巧用實驗激活課堂時，教師除直接運用課本中提供的實驗，要對原有的物理實驗進行適當(dāng)?shù)母倪M，將微觀實驗現(xiàn)象以宏觀化形式來呈現(xiàn)，或者易于動手操作，提升實驗結(jié)果精準度等.教師可對之前的實驗裝置、所用材料和操作方式及流程等進行適當(dāng)改進，吸引學(xué)生積極思考、交流和操作，增強他們的動手操作物理實驗的能力［5］.

例如

在教學(xué)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”過程中，教師可對之前的實驗進行適當(dāng)改建，不考慮氣墊導(dǎo)軌同滑塊間產(chǎn)生的摩擦力，確?；瑝K做勻速運動，結(jié)合光電門的應(yīng)用和功能分別計算出滑塊經(jīng)過兩道光電門時的實際速度，借助導(dǎo)軌計算出兩道光電門的具體距離，利用公式v22－v21=2as求出a的值.其中研究加速度和力的關(guān)系時，教師可引領(lǐng)學(xué)生進行如下操作：（1）確保氣電導(dǎo)軌位于水平位置，且可以勻速滑動，將兩個光電門都擺放至導(dǎo)軌之上，和控制閘之間的距離是s=40cm，然后接通氣泵；（2）測得滑塊及其他物品總重為M=420g，將它們擺放至導(dǎo)軌之上，利用一條細線的另外一端連接一個小桶（m′=5g）；（3）接通電源，往小桶中里面添加一個m′=5g的小砝碼，將滑塊釋放，記錄該滑塊經(jīng)過這兩道光電門的具體時間t1及t2；（4）往小桶中每次放入一個砝碼，重復(fù)以上操作，認真記錄數(shù)據(jù).之后，學(xué)生對得到的數(shù)據(jù)進行處理，借助物理公式對單位進行統(tǒng)一，結(jié)合工具得到加速度和力的具體數(shù)據(jù)，據(jù)此生成散點圖和線性趨勢線，要求他們認真觀察、分析和研究實驗結(jié)果，能夠直觀發(fā)現(xiàn)各點均位于趨勢線的兩側(cè)，且分布均勻，使其確定物體的加速度與力成正比例關(guān)系.

3.2 借助信息技術(shù)優(yōu)勢，創(chuàng)新物理實驗形式

在新時期的高中物理教學(xué)中，信息技術(shù)已經(jīng)成為常用手段之一，既可用來講解抽象的理論知識，還可輔助實驗教學(xué)的順利開展，帶領(lǐng)學(xué)生在信息技術(shù)下理解實驗原理，增強他們的學(xué)習(xí)效果.教師可借助信息技術(shù)的優(yōu)勢創(chuàng)新實驗形式，搭配視頻、動畫或者計算機工具來操作實驗，激活物理課堂，幫助學(xué)生掃除學(xué)習(xí)障礙，讓他們輕松掌握物理知識.

例如

在“超重和失重”教學(xué)實踐中，教師可借助信息技術(shù)手段把模擬乘坐電梯的情況通過實驗?zāi)M出來，學(xué)生可以親眼看到電梯在下降與上升過程中出現(xiàn)的差異，并以數(shù)字形式表示重力，使學(xué)生直觀發(fā)現(xiàn)重力出現(xiàn)的具體變化，讓他們嘗試總結(jié)超重和失重之間的異同之處和實際特征.之后，教師帶領(lǐng)學(xué)生深入分析超重和失重一般是在什么情況下出現(xiàn)的，且利用信息技術(shù)手段展示出電梯由1樓上升至5樓這一過程中的“速度—加速度”變化圖象，使其意識到當(dāng)電梯在做勻速運動時，出現(xiàn)超重的地方是速度由0開始加速運動，出現(xiàn)失重的地方則是速度減到0，其中超重時是加速度向上，失重則相反.

4 結(jié)語

總的來說，實驗教學(xué)屬于高中物理課程中的特殊構(gòu)成環(huán)節(jié)，同理論知識相輔相成.教師需巧用實驗激活物理課堂，注入更多生機與活力，讓實驗展現(xiàn)出自身應(yīng)有的功效與價值，成為學(xué)生學(xué)習(xí)與探究物理規(guī)律及奧秘的常規(guī)手段之一，讓學(xué)生在實驗設(shè)計和操作等活動中理解與掌握物理理論知識，鍛煉物理學(xué)習(xí)能力與思維能力，培育與發(fā)展他們物理學(xué)科核心素養(yǎng).

參考文獻：

［1］周平.核心素養(yǎng)視域下高中物理實驗教學(xué)的實踐策略研究［J］.天天愛科學(xué)（教學(xué)研究），2023（11）：46-48.

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［3］陳新南.以學(xué)習(xí)進階推動深度學(xué)習(xí)的高中物理單元教學(xué)設(shè)計研究［J］.試題與研究，2023（35）：4-6.

［4］費日慶.核心素養(yǎng)背景下信息技術(shù)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用策略研究［J］.試題與研究，2023（33）：182-184.

［5］張帆.自主探究模式在高中物理實驗教學(xué)中的建構(gòu)及應(yīng)用［J］.高考，2023（29）：78-80.