淺析學(xué)生可參與性實(shí)驗(yàn)在高中物理課堂教學(xué)的作用

顏貽良

中學(xué)物理新課程標(biāo)準(zhǔn)提出：要學(xué)生通過(guò)物理學(xué)習(xí)能“體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程”“領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧”，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).而隨著多媒體教學(xué)的普及，目前中學(xué)物理課堂教學(xué)出現(xiàn)了：課堂演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)相對(duì)弱化，利用多媒體課件代替實(shí)際實(shí)驗(yàn)普通存在，造成學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律的可信度降低.

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的重要研究方法，也是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、探究能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的重要手段.我們既要提倡用多媒體技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)，用DIS實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)學(xué)生做模擬探究實(shí)驗(yàn)，又要發(fā)揚(yáng)用實(shí)物做實(shí)驗(yàn)的好傳統(tǒng)，利用隨手可得的物體，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)、制作、改良一些課內(nèi)外小實(shí)驗(yàn)，或者將演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合理的改造，形成學(xué)生可以親自動(dòng)手體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的隨堂實(shí)驗(yàn)既可參與性的實(shí)驗(yàn).下面結(jié)合自己的工作實(shí)踐，談?wù)務(wù)n堂教學(xué)中運(yùn)用學(xué)生可參與性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)物理情景，設(shè)置物理問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生思維品質(zhì)的做法和反思.

1 運(yùn)用實(shí)驗(yàn)演示情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

赫爾巴特曾說(shuō)：“在興趣尚未被喚起之處是難以點(diǎn)燃學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)之火的……一切用強(qiáng)迫手段達(dá)到的目的均毫無(wú)價(jià)值.”從教育心理學(xué)來(lái)說(shuō)，興趣能使學(xué)生主動(dòng)去探究未知的世界，是推動(dòng)學(xué)生發(fā)展的有效的內(nèi)部動(dòng)力.教師讓學(xué)生在參與動(dòng)手制作小實(shí)驗(yàn)過(guò)程中激發(fā)出學(xué)習(xí)興趣，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，明確探究的目的與方向，而且實(shí)驗(yàn)的成功既能鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力，又能讓他們獲得成功的喜悅.

案例1 在 “勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)例——自由落體運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中，提出問(wèn)題：老師給你們一張紙條，只要把這張紙條貼在刻度尺上，就會(huì)讓測(cè)長(zhǎng)度的刻度尺變成測(cè)反應(yīng)時(shí)間的儀器.在學(xué)生不相信的眼光中讓學(xué)生仿照課后作業(yè)第四題用一把長(zhǎng)20 cm長(zhǎng)的直尺來(lái)測(cè)量反應(yīng)時(shí)間，后對(duì)照紙條上的時(shí)間刻度，得出各自的反應(yīng)時(shí)間.實(shí)驗(yàn)后引導(dǎo)學(xué)生思考怎樣得出這些時(shí)間刻度值呢？給學(xué)生設(shè)置了一個(gè)問(wèn)題，為學(xué)生學(xué)習(xí)提高了興趣，在學(xué)生學(xué)習(xí)了自由落體運(yùn)動(dòng)，要求學(xué)生課后自己去改裝一把刻度尺（算時(shí)間，標(biāo)刻度）.

案例2 在學(xué)習(xí)“磁與現(xiàn)代科技”的內(nèi)容時(shí)，本人自制了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效果很明顯，便于學(xué)生觀察.實(shí)驗(yàn)器材：高壓電源（500 V），閉合鋁環(huán)，U型鐵芯，400匝線圈，磁鐵.在講完磁懸浮列車(chē)的原理后，演示該實(shí)驗(yàn)，閉合開(kāi)關(guān)瞬間，閉合鋁環(huán)憑空躍起近40 cm高，后懸空懸浮于某位置處，很好地驗(yàn)證了磁懸浮列車(chē)的原理，演示效果非常精彩，它把課本上抽象的物理知識(shí)與生動(dòng)的實(shí)物內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)，激起學(xué)生心理上的求知欲.再?gòu)闹薪榻B我國(guó)上海的首條商業(yè)運(yùn)行的磁懸浮列車(chē)，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情操，充分讓學(xué)生感受物理知識(shí)的魅力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣.

2 運(yùn)用實(shí)驗(yàn)設(shè)置“懸念”，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力

如何在課堂教學(xué)中牢牢吸引住學(xué)生的注意力，使學(xué)生具有持久的學(xué)習(xí)動(dòng)力？借用實(shí)驗(yàn)情景設(shè)置“懸念”，讓學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中感受物理知識(shí)的魅力，是集中學(xué)生注意力的一個(gè)直接、有效的方法.借“懸念”吸引學(xué)生的“眼球”，用“懸念”激發(fā)他們的求知欲.

案例3 在 “超重與失重”教學(xué)過(guò)程，創(chuàng)設(shè)一個(gè)問(wèn)題情境，在底部側(cè)面開(kāi)有一個(gè)小洞的礦泉水瓶?jī)?nèi)，不用東西堵著洞，水一定會(huì)從小洞內(nèi)流出嗎？接著實(shí)驗(yàn)若由教師演示，則因下落時(shí)間短，后排學(xué)生觀察不到明顯現(xiàn)象的缺點(diǎn).大部分學(xué)生認(rèn)為水會(huì)從洞中流出，那么根據(jù)學(xué)生的思路，靠近下落的地方會(huì)被流出的水淋到.實(shí)驗(yàn)時(shí)讓一個(gè)學(xué)生來(lái)釋放礦泉水瓶，讓另一學(xué)生站在大部分學(xué)生認(rèn)為會(huì)被水淋到的位置，結(jié)果學(xué)生看到這個(gè)意想不到的現(xiàn)象，都感到新奇有趣，接著提出問(wèn)題：水為什么不再流出來(lái)了？是小孔被堵住了嗎？其中隱含什么規(guī)律？實(shí)驗(yàn)結(jié)果讓學(xué)生感到不可思議并與原有的思維定勢(shì)產(chǎn)生沖突，順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生探究超重與失重現(xiàn)象學(xué)生注意力特別集中，且教師的問(wèn)題也恰是他們的疑問(wèn)，易于激發(fā)他們積極動(dòng)腦.

案例4 在 “力的分解”教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，“細(xì)棉線下面掛一重物，物重不變，用一根線時(shí)容易斷，還是兩根線時(shí)容易斷？”學(xué)生大都認(rèn)為用一根線時(shí)線易斷，教師讓學(xué)生自己動(dòng)手試一試，一根線提得起重物，將線對(duì)折提起重物，讓兩線夾角逐漸變大，大到一定程度，線斷了！實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象立即激起學(xué)生的求知欲：為什么有時(shí)兩根線承重的效果反而不如一根線？?jī)斣嚨慕Y(jié)果激發(fā)了學(xué)生探索的興趣和進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)的動(dòng)力，促進(jìn)學(xué)生自覺(jué)地認(rèn)識(shí)到了原有知識(shí)儲(chǔ)備中的錯(cuò)誤之處，主動(dòng)地調(diào)整重組認(rèn)知結(jié)構(gòu)，理解和接受新知識(shí).

案例5 在學(xué)習(xí) “全反射”的內(nèi)容時(shí)，上課時(shí)，我對(duì)學(xué)生說(shuō)：老師今天學(xué)習(xí)魔術(shù)師劉謙表演魔術(shù)，吊起學(xué)生的胃口.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：給學(xué)生出示一個(gè)光亮鐵球，在陽(yáng)光下很刺眼，用試管夾將光亮鐵球夾住， 將試管夾和鐵球置于燭焰的內(nèi)焰進(jìn)行熏制，一定要熏黑，再讓學(xué)生觀察，然后該鐵球浸沒(méi)在盛有清水的燒杯中，現(xiàn)象出現(xiàn)了，放在水中的鐵球變得比在陽(yáng)光下更亮.好奇的學(xué)生認(rèn)為是水泡掉了鐵球上的黑色物，當(dāng)老師把鐵球從水中取出時(shí)，發(fā)現(xiàn)熏黑的鐵球依然如故，再將其放入水中時(shí)，出現(xiàn)的現(xiàn)象和前述一樣，學(xué)生大惑不解，這樣這一問(wèn)題就成了本節(jié)課學(xué)生專(zhuān)注探究的方向，讓學(xué)生帶著這個(gè)疑問(wèn)開(kāi)始學(xué)習(xí)新的知識(shí)——全反射. 該演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生的學(xué)習(xí)起始階段就有興奮點(diǎn)，入題自然，探究的方向和途徑明確，有利于新知識(shí)的感知、理解.

案例6 在學(xué)習(xí) “能量守恒定律”的內(nèi)容時(shí)，設(shè)計(jì)了“碰鼻實(shí)驗(yàn)”，人靠在墻邊，用繩下掛一個(gè)籃球，把籃球輕碰鼻子后靜止釋放，當(dāng)籃球反向擺回時(shí)，對(duì)表演的同學(xué)來(lái)說(shuō)，對(duì)人的視覺(jué)感觀太刺激，很多參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生情不自禁地躲開(kāi)，或緊閉雙眼，所以為避免學(xué)生配合不好造成傷害，教師要用手按住學(xué)生的額頭.這樣驚險(xiǎn)和親身體驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能扣緊學(xué)生的心，激發(fā)學(xué)生的求知欲，使學(xué)生對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)印象深刻，讓學(xué)生難忘.

用學(xué)生參與性的實(shí)驗(yàn)引入課題設(shè)置“懸念”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生得在課堂上一開(kāi)始就有興奮點(diǎn)，入題自然，明確探究的方向和途徑，便于新知識(shí)的感知、理解和應(yīng)用.

3 把演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，激活學(xué)生的思維品質(zhì)

創(chuàng)設(shè)生動(dòng)、形象適宜的情景，先激活學(xué)生的思維，進(jìn)而刺激學(xué)生主動(dòng)思考，激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、求知欲望和飽滿的學(xué)習(xí)熱情，促使他們以積極的、旺盛的精力進(jìn)行主動(dòng)探索，在情境中深思，在情境中受到感染，在情境中得到啟悟.

案例7 在學(xué)習(xí)“質(zhì)點(diǎn)和位移”內(nèi)容時(shí)，我給學(xué)生播放了一段打臺(tái)球（回旋球）的視頻片段后，要求學(xué)生做一個(gè)分組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)：材料一個(gè)玻璃球，做法（1）兩手指按玻璃球，把玻璃球向前彈出，在不碰到障礙物的情形下，又返回來(lái).（2）教師指導(dǎo)：兩只食指分別按玻璃兩側(cè)，夾角約120度，快速下按，力度以彈出10厘米為佳.

該實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單，不過(guò)卻需經(jīng)過(guò)多次反復(fù)才能成功，讓學(xué)生動(dòng)手去做，親自嘗試，給學(xué)生提供了一次體驗(yàn)的機(jī)會(huì)；而且由于本節(jié)課是學(xué)生剛進(jìn)入高中學(xué)習(xí)物理的第二節(jié)課，學(xué)生剛學(xué)習(xí)了“質(zhì)點(diǎn)”這一理想模型，第一次接觸建立模型的思想，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)和觀察，很容易明白在研究玻璃球的位移時(shí)，可以看成“質(zhì)點(diǎn)”，而在研究玻璃球本身的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，不能看成“質(zhì)點(diǎn)”.再遇到類(lèi)似的問(wèn)題的辨別如：研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)還是地球自轉(zhuǎn)可以看成“質(zhì)點(diǎn)”，學(xué)生很容易就識(shí)別出來(lái)了.這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的分組實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生學(xué)得輕松，老師也教得輕松，更好地培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，體現(xiàn)了課堂的新理念.

4 在新課程教學(xué)中加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)的反思

4.1 課堂開(kāi)展可參與性實(shí)驗(yàn)的可行性

要在課時(shí)很緊的情況下怎么在課堂中操作各種物理實(shí)驗(yàn)是新課程的重要課題.“這節(jié)課你要不要安排實(shí)驗(yàn)”“時(shí)間這么緊，內(nèi)容這么多，我看講講就算了”“黑板上比劃一下就好了”，這是我們?cè)谡n間經(jīng)常聽(tīng)到的談?wù)?，新課程教學(xué)中課時(shí)是比較緊，這就要求我們教師：一要精心備課，要熟悉教學(xué)大綱，按教學(xué)大綱備好課，不要把新課程已經(jīng)刪除的仍然保留或降低難度的不降低.二要了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，確定哪些東西要講，哪些東西不講，做到有的放矢，避免做無(wú)用功.三要提高課堂效率，利用做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程激發(fā)學(xué)生對(duì)物理課的興趣，課堂上充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使整節(jié)課安排有序，充滿活力.在課堂教學(xué)中，教師雖然不可能將所有實(shí)驗(yàn)都讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，但有意識(shí)地安排的量多一些，如果確實(shí)不能讓學(xué)生動(dòng)手操作，還可以以演示實(shí)驗(yàn)或模擬實(shí)驗(yàn)等其他的方式呈現(xiàn)，總之課時(shí)是外因，但我們的內(nèi)因還是起主導(dǎo)作用.

4.2 可參與性實(shí)驗(yàn)的目的性

實(shí)驗(yàn)主要是為了給學(xué)生創(chuàng)設(shè)新的學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，激活學(xué)生的思維品質(zhì).不管設(shè)計(jì)什么實(shí)驗(yàn)，都應(yīng)使設(shè)置的問(wèn)題情境指向本節(jié)課教學(xué)的核心.在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，即要注意實(shí)驗(yàn)形式多樣，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象新穎、趣味性強(qiáng)，更要注意的是實(shí)驗(yàn)引出的那些值得學(xué)生思考探索的問(wèn)題.就實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象而言要“熱度” 與“深度”并重，既要從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中引出疑問(wèn)、驚奇，誘發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知意識(shí).還要充分預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)出的系列問(wèn)題，使問(wèn)題層層遞進(jìn).預(yù)設(shè)的問(wèn)題既能牢牢抓住學(xué)生的注意力，又能調(diào)動(dòng)學(xué)生積極思考，才會(huì)有好的教學(xué)效果.

4.3 可參與實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)途徑

教學(xué)過(guò)程中，教師如何開(kāi)發(fā)出學(xué)生參與性實(shí)驗(yàn)來(lái)豐富課堂教學(xué)，這就對(duì)教師提出了較高的要求.一方面教師自已要多動(dòng)手動(dòng)腦多總結(jié)，另一方面還要與他人（包括其他教師和學(xué)生）交流，再有就是要善于從多個(gè)方面尋找素材和原型（如教材中的各類(lèi)實(shí)驗(yàn)、與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的習(xí)題和文章、生活中有趣的現(xiàn)象等）加以思考得到新穎的可參與性實(shí)驗(yàn)，總結(jié)起來(lái)，可參與性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)有如下三個(gè)方面的途徑：一是對(duì)原有實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充和改進(jìn)；二是從習(xí)題和學(xué)生中存在的問(wèn)題受到啟發(fā)；三是對(duì)日常用品的的有效運(yùn)用.

案例8 薄膜干涉實(shí)驗(yàn)原為演示實(shí)驗(yàn).在教材中，一般是使用這樣的方式來(lái)演示：在酒精燈內(nèi)的酒精中溶解一些氯化鈉，用鐵絲圈占取肥液后豎直放在酒精前，可以看到薄膜上反射出的像，并且像上呈現(xiàn)亮暗相間的黃色條紋.可是這個(gè)實(shí)驗(yàn)要求環(huán)境的亮度不能太高，同時(shí)觀察的范圍比較小（最多五、六個(gè)人同時(shí)觀察）在實(shí)際教學(xué)中效果并不好.若將它改成分組小實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容為：用自然光代替酒精燈光，用滌劑溶液代替肥皂液，用紙杯代替鐵絲圈，把紙杯在溶液里沾一下再拿出來(lái)，杯口處就可以形成一層膜，將這一液膜豎放，對(duì)著窗口，進(jìn)行觀察.這樣改變后，實(shí)驗(yàn)條件更容易控制，學(xué)生觀察得也更為細(xì)致.

當(dāng)然學(xué)生可參與實(shí)驗(yàn)不是每一個(gè)物理課堂都可用和適用的，傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)也有其自身不可替代的特點(diǎn)，但我們應(yīng)堅(jiān)信——教師通過(guò)語(yǔ)言講解及演算推理得出的結(jié)論，其可信度遠(yuǎn)不如讓學(xué)生親自動(dòng)手參與實(shí)驗(yàn)或觀察實(shí)驗(yàn)而得出的結(jié)論.動(dòng)手參與實(shí)驗(yàn)有著言語(yǔ)不可替代的作用，我相信在物理教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的可參與性實(shí)驗(yàn)將為課堂教學(xué)注入新的活力.