高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例
2016-02-05 16:31:19仝招永
魅力中國(guó) 2016年18期
仝招永
（山西省朔州市懷仁縣第一中學(xué)校）
高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例
仝招永
（山西省朔州市懷仁縣第一中學(xué)校）
一、案例研究的背景和目的
本案例的研究將結(jié)合本校的實(shí)際情況，體現(xiàn)時(shí)代發(fā)展對(duì)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求。其中以中學(xué)物理教學(xué)大綱為準(zhǔn)繩，以新課改的高中物理教材中的演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，堅(jiān)持理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的原則，靈活貫徹學(xué)以致用、實(shí)事求是、因材施教、突出個(gè)性的教學(xué)方法，使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，形成基本的物理學(xué)觀點(diǎn)，初步掌握研究自然科學(xué)的方法之一——實(shí)驗(yàn)法，為學(xué)生的終生學(xué)習(xí)和工作奠定良好的基礎(chǔ)。
二、案例過(guò)程的總結(jié)及認(rèn)識(shí)
1．建議增加演示實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程
要持久地保持學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，光靠課本上的演示實(shí)驗(yàn)是不夠的，應(yīng)充分挖掘身邊現(xiàn)有器材甚至是很不起眼的器材，結(jié)合特定的物理情境（如新課引入、鞏固概念規(guī)律、評(píng)講習(xí)題等），增加實(shí)驗(yàn)的趣味性、直觀性、新穎性、科學(xué)性，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，引發(fā)學(xué)生思維，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。
教材有一些內(nèi)容或?qū)嶒?yàn)只作為“做一做”或課外實(shí)驗(yàn)來(lái)處理，實(shí)際上，很多內(nèi)容都可以通過(guò)儀器和方法的改進(jìn)來(lái)優(yōu)化為演示實(shí)驗(yàn)。
比如在“超重和失重”一節(jié)中，課后的“做一做”就可以改進(jìn)為演示實(shí)驗(yàn)。找一個(gè)用過(guò)的易拉罐、金屬罐頭盒或塑料瓶，在靠近底部的側(cè)面打一個(gè)洞，用手指按住洞，在里面裝上水。移開(kāi)手指，水就從洞中射出來(lái)。如果放開(kāi)手，讓罐子自由落下，在下落過(guò)程中，水將不再?gòu)亩粗猩涑觥?/p>
對(duì)于演示超重失重現(xiàn)象還可以做如下的改進(jìn)：
（1）在易拉罐底部開(kāi)一個(gè)出水孔（開(kāi)得小一點(diǎn)），在罐中水位較低時(shí)，由于表面張力的作用，水不從小孔流出。若使罐子突然向上加速運(yùn)動(dòng)，水就會(huì)從孔中噴出，由此可以說(shuō)明超重現(xiàn)象。
（2）用透明的塑料可樂(lè)瓶，里面裝入大半瓶水，蓋上瓶塞，由于重力的作用，空氣在水面的上方，水面是平的。將塑料瓶向上拋出，可以看到，瓶中的空氣在水中形成了一個(gè)或幾個(gè)大小不同的空氣泡，呈球形。
（3）在懸掛的木板上放一塊磚，在磚和木板之間放一條紙帶。靜止時(shí)抽動(dòng)紙帶，由于有比較大的壓力而使紙帶斷裂。如果剪斷吊磚的懸掛線，而使磚塊和木板自由下落(下方放置減撞墊)，則抓住紙帶的手可以不費(fèi)力地把紙帶完好地抽出。
教材的有些章節(jié)對(duì)于公式或定律的導(dǎo)出幾乎是灌輸式的，在這種地方，我們完全有必要加入一些形象而又簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明定律或公式得出的原因或用以說(shuō)明驗(yàn)證。
2．變部分演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的能力
把演示實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生去做、去觀察、去想、去感悟，提高學(xué)生主動(dòng)參與探究的熱情。這樣在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，不僅可使學(xué)生的觀察、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ玫脚囵B(yǎng)和提高，而且能充分展現(xiàn)物理課教學(xué)的特點(diǎn)和魅力。
（1）將部分規(guī)律課由老師演示探究過(guò)程改為學(xué)生分組探究體驗(yàn)
高中物理教材中涉及的規(guī)律有很多，比如“牛頓第二定律”、“力的平行四邊形定則”、“自由落體運(yùn)動(dòng)”、“機(jī)械能守恒定律”、“動(dòng)量守恒定律”、“單擺的等時(shí)性”、“胡克定律”、“電阻定律”、“閉合電路歐姆定律”、“楞次定律”等等。對(duì)于這些規(guī)律課，由于以前受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，及“做實(shí)驗(yàn)不如講實(shí)驗(yàn)”觀念的影響，物理教師大多的處理方法是采用“老師講解或演示探究過(guò)程或方法，學(xué)生聽(tīng)、記”的模式，也就是人們常說(shuō)的“填鴨式”教學(xué)。這種教學(xué)方法在很大程度上扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造性和主動(dòng)思考的能力。
我們?cè)?jīng)做過(guò)這樣的改革：請(qǐng)三位學(xué)生（二男一女）到講臺(tái)上演示探究某個(gè)規(guī)律的全過(guò)程，并將實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)全都記錄在黑板上。目的是想體現(xiàn)學(xué)生主體探究地位。但是我們發(fā)現(xiàn)這樣的模式還是存在一個(gè)很大的弊端——效率太低。對(duì)于演示的同學(xué)來(lái)講，真正是得到了主人翁式的探索體驗(yàn)，但是對(duì)占更多數(shù)的講臺(tái)底下的同學(xué)，效率則是很低的。從整體來(lái)講，這種模式收到的效果仍然不理想。為此我們嘗試采取了學(xué)生分組探究的模式進(jìn)行嘗試，做到?jīng)]有觀眾，人人動(dòng)手參與。實(shí)踐證明，這種“全員參與”的方式是成功的，她收到了很好的效果——學(xué)生和老師達(dá)到了“雙贏”。
（2）將部分課堂演示實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生分組探究實(shí)驗(yàn)
“百聞不如一見(jiàn)，百見(jiàn)不如一練”。變部分演示實(shí)驗(yàn)為分組實(shí)驗(yàn)，就是在教師的啟發(fā)指導(dǎo)下將演示的過(guò)程轉(zhuǎn)化為學(xué)生自己獨(dú)立地運(yùn)用實(shí)驗(yàn)去探求知識(shí)，從而自己去總結(jié)得出結(jié)論的過(guò)程。這樣做的好處是可以在課堂上增加學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的機(jī)會(huì)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)基本功的訓(xùn)練。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，按照思維發(fā)展獲取新知識(shí)的過(guò)程，本身就是創(chuàng)造的過(guò)程。變部分演示實(shí)驗(yàn)為分組實(shí)驗(yàn)，增加的就是學(xué)生的創(chuàng)造體驗(yàn)。這種效果是單純的演示實(shí)驗(yàn)所不能達(dá)到的。
（3）將部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生分組探究實(shí)驗(yàn)
新課改教材中把很多以前屬于驗(yàn)證性、測(cè)量性的實(shí)驗(yàn)改成了探究性實(shí)驗(yàn)，例如以前“驗(yàn)證牛頓第二定律”、“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”……傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)常常是教師把實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?nèi)容、步驟詳細(xì)而周密地安排好，甚至連結(jié)論也預(yù)先說(shuō)給學(xué)生聽(tīng)，學(xué)生只得依葫蘆畫(huà)瓢地被動(dòng)實(shí)驗(yàn)。這樣做的結(jié)果是，學(xué)生失去對(duì)實(shí)驗(yàn)的“神秘”和探索欲望。如果教師能選取一些靈活性、變通性大的問(wèn)題，積極創(chuàng)設(shè)情境，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散思維，進(jìn)行多方位、多角度觀察、思考、探索、想象，從而提出多種設(shè)想和解決問(wèn)題的方案，并在此基礎(chǔ)上，再引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行收斂思維，確定解決問(wèn)題的最佳方案。這不僅能培養(yǎng)學(xué)生的基本操作技能，而且能訓(xùn)練學(xué)生思維的流暢性、變通性和獨(dú)創(chuàng)性(發(fā)散思維的三個(gè)維度)，從而激活創(chuàng)造思維。
教材中的“探究力的平行四邊形定則”“探究碰撞中的動(dòng)量守恒”“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”“探究小燈泡的伏安特性曲線”等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)都可以采用此法進(jìn)行分組探究。
3．變學(xué)生實(shí)驗(yàn)為學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/h3>
實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)十分重要。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ且环N綜合能力的表現(xiàn)，從實(shí)驗(yàn)前的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)中的操作和觀測(cè)，實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)處理分析等，都是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ谋憩F(xiàn)。
在抓好演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，努力開(kāi)拓實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新構(gòu)想，探索設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新思路，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力非常重要。
設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)不僅需要學(xué)生綜合地運(yùn)用所學(xué)的物理以及相關(guān)學(xué)科的知識(shí)和技能，而且需要學(xué)生：（1）查閱相關(guān)資料，設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)的原理和方法；（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，正確選擇實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)條件；（3）設(shè)計(jì)獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)構(gòu)思；（4）獨(dú)立或協(xié)同進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作；（5）獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。因而利用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行У嘏囵B(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力及正確對(duì)待實(shí)驗(yàn)的態(tài)度。
綜上所述，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)，應(yīng)正確處理好以下三個(gè)關(guān)系：正確處理計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的關(guān)系；正確處理計(jì)算機(jī)軟件的形象效果與科學(xué)性、真實(shí)性的關(guān)系；正確處理計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)與實(shí)物實(shí)驗(yàn)的關(guān)系。因此，在設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師要根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、目標(biāo)和學(xué)生的實(shí)際情況來(lái)選擇教學(xué)媒體和教學(xué)素材，做到適時(shí)、適量、協(xié)調(diào)、兼容、互補(bǔ)，追求教學(xué)效果的最優(yōu)化、最大化。
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