巧用趣味實(shí)驗(yàn) 成就有效課堂

韓耀強(qiáng)

(海鹽縣教研室,浙江 海鹽 314300)

觀察現(xiàn)階段物理課堂教學(xué),普遍重課件輕實(shí)驗(yàn)、重做題輕體驗(yàn).究其原因,一方面是各級(jí)各類課堂教學(xué)評(píng)比中評(píng)價(jià)指標(biāo)的導(dǎo)引作用;另一方面則是網(wǎng)絡(luò)課件能輕而易舉的下載.導(dǎo)致的結(jié)果是學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的降低和教師實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ南魅?

物理概念和規(guī)律往往比較抽象,而教科書難以設(shè)計(jì)出有呼有應(yīng)的學(xué)習(xí)過程,不可能把問題分析得透徹、詳細(xì),這給學(xué)生增加了學(xué)習(xí)難度,需要教師通過創(chuàng)造性勞動(dòng)來合理運(yùn)用資源、整合教學(xué)內(nèi)容并選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法.教師若能根據(jù)教學(xué)內(nèi)容利用身邊的日常用品等資源作實(shí)驗(yàn)器材,做一些趣味實(shí)驗(yàn),讓原本平實(shí)的教材內(nèi)容豐富化,不僅能夠起到形象、直觀、化難為易的作用,更能發(fā)揮激情、育人、培趣釋疑的功效.

1 創(chuàng)設(shè)問題情景,激疑培趣

問題是教與學(xué)的載體,是探究之本,思維之源.實(shí)驗(yàn)是最能揭示知識(shí)本質(zhì)的典型材料.教師應(yīng)善于根據(jù)教學(xué)目標(biāo)利用實(shí)驗(yàn)的趣味性、直觀性和形象性,設(shè)計(jì)問題情景,誘發(fā)學(xué)生產(chǎn)生疑問并進(jìn)行探究學(xué)習(xí).

教學(xué)案例1.“力的分解”的引入

圖1

實(shí)驗(yàn)演示:如圖 1所示,一塑料電動(dòng)小雞玩具上拴著一根線,通過一定滑輪在線的另一端固定一塑料球.將小雞放在平整的桌面上,讓小球垂下.讓小雞蹣跚前行,當(dāng)學(xué)生們以為快要掉下去時(shí),它卻每次都能在桌邊停下,懸崖勒馬,化險(xiǎn)為夷.

產(chǎn)生疑問:為什么小雞不會(huì)掉下來呢?

激發(fā)思考:有些學(xué)生目瞪口呆,有些學(xué)生說雞到桌邊時(shí)肯定里面有東西把線卡住了,有些學(xué)生說看到線的傾斜度在變化.

拆開裝置,里面部件只是一個(gè)普通電動(dòng)玩具.教師引導(dǎo)學(xué)生:剛才有學(xué)生觀察得很細(xì)致,看到線的傾斜度在變化,這說明什么?有學(xué)生質(zhì)疑:小雞越靠近桌邊,拉力與水平面間的夾角越小,是不是拉力越來越大了?教師肯定:你的想法很好!上節(jié)課我們學(xué)了“力的合成”,那么逆向思考,力能不能分解?這就是今天學(xué)習(xí)的課題.

教學(xué)案例2.茶葉罐重心的探究

在“重力 基本相互作用”教學(xué)中,當(dāng)研究重心與哪些因素有關(guān)時(shí),教師讓學(xué)生觀察茶葉罐放在斜面上的現(xiàn)象:圓柱形的茶葉罐在斜面上竟然不滾下來,靜止在斜面上;向下輕推茶葉罐,茶葉罐并沒有沿斜面向下滾而是向上滾動(dòng)了一段距離(圖2).學(xué)生們是又驚訝又納悶!這是很多學(xué)生想不到的,也很想知道茶葉罐為什么不滾下來?它里面裝了什么?然后教師打開茶葉罐與學(xué)生一起探究……

圖2

其實(shí)茶葉罐就幾張廢紙和石塊,只是利用廢紙把石塊固定在茶葉罐的邊上而已.如果利用這幾張廢紙把石塊固定在茶葉罐的中央,即改變石塊的位置以改變整體的質(zhì)量分布,再次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)茶葉罐又能從斜面上滾下來了.原來石塊的位置改變了,整個(gè)物體的重心也就改變,當(dāng)石塊固定在邊上時(shí),重心靠近邊上,因?yàn)橹匦脑谶吷隙共枞~罐不滾下來,當(dāng)把石塊固定在中央時(shí),重心又回到中間,物體又可以滾下來了.

點(diǎn)評(píng):用趣味實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問題情景,不僅能激勵(lì)學(xué)生用科學(xué)的眼光審視我們周圍的事物,用科學(xué)的思想去探索自然,感受“科學(xué)源于生活,又要服務(wù)于生活”的理念,而且恢復(fù)了物理教學(xué)豐富多彩的本來面目,更能引起情感的共鳴,使學(xué)習(xí)更主動(dòng)有效.

2 建構(gòu)思維模型,釋疑解困

建構(gòu)主義認(rèn)為,實(shí)在、存在無非是人們的心中之物,同樣是一個(gè)客體,需借鑒一個(gè)物體.抽象的物理概念和規(guī)律只有轉(zhuǎn)化為具體、形象的事物才能讓學(xué)生理解和掌握.這需要教師在教學(xué)中盡可能把抽象的概念、規(guī)律與具體的、形象的實(shí)驗(yàn)或可視性較強(qiáng)的圖形建立聯(lián)系.

教學(xué)案例3.靜摩擦力的方向

教科書對(duì)靜摩擦力的方向是這樣敘述的:“靜摩擦力的方向總是沿著接觸面,并且跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反.”學(xué)生缺少相應(yīng)生活經(jīng)驗(yàn),對(duì)靜摩擦力方向的判斷缺乏直接感受,導(dǎo)致做題時(shí)經(jīng)常會(huì)犯錯(cuò)誤.如何突破這一教學(xué)難點(diǎn)?教師做了2個(gè)隨堂小實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生親身感受靜摩擦力的方向,從而自主建構(gòu)概念.

取一表面粗糙的物體(如毛巾)平鋪在桌面上,拿一把鞋刷,用手推鞋刷.讓學(xué)生觀察刷子毛的變化(如果結(jié)合視頻實(shí)物投影,則效果更好).學(xué)生很容易就能判斷出靜摩擦力的方向,而且學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)感興趣,也想親自嘗試.此時(shí),再拿出另一毛刷,刷毛相對(duì),兩者疊放在一起,請(qǐng)學(xué)生推其中之一,能明顯看出上下表面刷毛的變化,從而得出有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的兩個(gè)物體所受的靜摩擦力方向相反.

點(diǎn)評(píng):利用身邊物品,想方設(shè)法創(chuàng)設(shè)物理情景,使學(xué)生獲得了感性認(rèn)識(shí),有助于建立表象思維模型,從中體會(huì)、理解物理概念,掌握物理規(guī)律.

3 引入復(fù)習(xí)主題,激活思維

實(shí)驗(yàn)不是新授課的“專利”.在復(fù)習(xí)課引入時(shí),也要精心設(shè)計(jì)一些蘊(yùn)含復(fù)習(xí)內(nèi)容精髓的信息或問題,將它們改成趣味實(shí)驗(yàn)作為引子,激發(fā)學(xué)生積極思考,主動(dòng)地應(yīng)用知識(shí)、施展才能,變被動(dòng)復(fù)習(xí)為主動(dòng)復(fù)習(xí).

教學(xué)案例4.物體平衡的復(fù)習(xí)引入

在“物體的平衡”復(fù)習(xí)課中,教師花一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間,展示一個(gè)廚房小魔術(shù):在一顆土豆上對(duì)稱地叉兩把叉子,再在中央適當(dāng)位置插一根小牙簽,以牙簽尖為支點(diǎn),整個(gè)“土豆鳥”就能平穩(wěn)地站在一根衛(wèi)生筷上(圖3).學(xué)生感到很好奇:“土豆鳥”為什么能保持平衡?能用學(xué)過的知識(shí)解釋嗎?這樣就順理成章地引出了復(fù)習(xí)課題.

圖3

教學(xué)案例5.牛頓定律的復(fù)習(xí)引入

在“牛頓定律”復(fù)習(xí)課中,教師是這樣組織教學(xué)的:在氣墊導(dǎo)軌的滑塊上固定一電動(dòng)玩具小風(fēng)扇,電扇工作,滑塊就后退,然后在滑塊上(電扇正對(duì)面)再固定一塊擋風(fēng)帆,問學(xué)生電扇一吹風(fēng),將看到什么物理現(xiàn)象?這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中包含了牛頓三大定律涉及的物理情景,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象開放、生動(dòng)、有趣,使學(xué)生對(duì)該課題的復(fù)習(xí)過程充滿趣味和期待.

點(diǎn)評(píng):復(fù)習(xí)課上的趣味實(shí)驗(yàn)引入,雖然花時(shí)不多,卻足以吸引學(xué)生的眼球,吊足胃口,引發(fā)思維沖突,使學(xué)生帶著驚奇和質(zhì)疑的心情,積極愉快地進(jìn)入對(duì)知識(shí)、規(guī)律的復(fù)習(xí)狀態(tài).

4 呈現(xiàn)習(xí)題情境,合理建模

在習(xí)題講評(píng)課中,習(xí)題呈現(xiàn)方式的設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵.如果把習(xí)題涉及的物理現(xiàn)象或過程用實(shí)驗(yàn)情境化,使之鮮活、真實(shí)地呈現(xiàn)在學(xué)生面前,不僅能有效激發(fā)學(xué)生做題的熱情,而且通過對(duì)現(xiàn)象的實(shí)際觀察和操作,有利于學(xué)生合理順暢地建立物理模型,掃除原有的認(rèn)知障礙,突破學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)問題.

教學(xué)案例6.測量直流電動(dòng)機(jī)線圈的阻值

對(duì)于純電阻電路與非純電阻電路中電熱與電功的復(fù)習(xí),經(jīng)常會(huì)有關(guān)于電扇(電動(dòng)機(jī))正常工作情況和卡住情況下的計(jì)算問題.

圖4

在“恒定電流”會(huì)考復(fù)習(xí)課上,教師作這樣的習(xí)題呈現(xiàn)嘗試:在學(xué)生面前取下電動(dòng)玩具上的小直流電動(dòng)機(jī),請(qǐng)學(xué)生上講臺(tái)用歐姆表粗測電動(dòng)機(jī)線圈電阻值(實(shí)物投影),用板書記錄.然后,讓該生連接圖4所示的電路,將兩電表進(jìn)行實(shí)物投影.接通電路,第1次手握住轉(zhuǎn)軸不轉(zhuǎn),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電壓表讀數(shù)為0.3 V,學(xué)生記錄此時(shí)電流表讀數(shù);第2次松開轉(zhuǎn)軸,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,加2 V電壓,電動(dòng)機(jī)正常工作,學(xué)生再次記錄電流表讀數(shù).然后請(qǐng)學(xué)生們各自驗(yàn)算兩種情況下的值,并與線圈的電阻值進(jìn)行比較,從中領(lǐng)悟歐姆定律只適用于純電阻電路,而對(duì)非純電阻電路不適用.最后分別計(jì)算兩種情況下電動(dòng)機(jī)的電功率、發(fā)熱功率以及正常工作時(shí)的機(jī)械功率等.學(xué)生經(jīng)歷了這3次數(shù)據(jù)的實(shí)測,對(duì)歐姆定律、純電阻電路與非純電阻電路中能量轉(zhuǎn)化的差異便有了新的、更深刻的理解,教學(xué)效果非常好.

教學(xué)案例7.三角支架上的作用力大小

在“力的分解”習(xí)題講評(píng)課中,教師呈現(xiàn)這樣一道習(xí)題:支架 ABC下端掛重物M,求 AB桿、BC桿上所受作用力的大小.

圖5

圖6

高一學(xué)生第1次碰到這樣的題目,在他們的頭腦中只知道對(duì)繩子表現(xiàn)為拉力,而對(duì)桿子既可以表現(xiàn)為拉力也可以表現(xiàn)為壓力常顯得茫然.一般的教學(xué)處理是:進(jìn)行圖5所示的力的分解,陳述沿圖示方向分解.這在學(xué)生大腦中較難建立起應(yīng)有的物理模型,部分學(xué)生僅憑硬記,遇到題目的情景稍有變化時(shí)就不知道該如何處理了.為了幫助學(xué)生建立一個(gè)具體、直觀的情景,教師讓學(xué)生動(dòng)手用熟悉的圓規(guī)做受力實(shí)驗(yàn)(圖6)作鋪墊,讓他們真切地感受到手指受到的是拉力,手掌受到的是壓力.這樣通過實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn),學(xué)生就易于理解重力產(chǎn)生的實(shí)際效果并能正確進(jìn)行力的分解,從而輕松求得桿上所受作用力大小.

點(diǎn)評(píng):在習(xí)題講評(píng)課中,合理、適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用實(shí)驗(yàn)或模擬,可以使物理表象更為豐富,有利于學(xué)生順利地建立物理模型并培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)素養(yǎng).

美國教育家布朗認(rèn)為,“學(xué)習(xí)的環(huán)境應(yīng)放在真實(shí)問題的背景中,使它對(duì)學(xué)生有意義.”而真實(shí)的問題就存在于學(xué)生的生活中.讓趣味實(shí)驗(yàn)走進(jìn)課堂,充分挖掘貼近學(xué)生生活的信息資源,主題鮮明地為學(xué)生營造一個(gè)個(gè)物理情境,還原知識(shí)產(chǎn)生的背景.這些場景讓學(xué)生感到可親、可信、可行、可用,必將大大激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望,生成更多基于學(xué)生自身而又生動(dòng)鮮活的教學(xué)資源,使他們更積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)與探究,從而成就有效課堂.