從設(shè)計(jì)方案入手改進(jìn)高三物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的策略

朱小勇

摘 要：高三物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在重視實(shí)驗(yàn)題訓(xùn)練不重視實(shí)驗(yàn)過程，重視實(shí)驗(yàn)操作不重視融會(huì)貫通的不足，這會(huì)制約實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。教學(xué)中，從實(shí)驗(yàn)器材的替換、增加、減少入手，引導(dǎo)學(xué)生參與設(shè)計(jì)與新課教學(xué)時(shí)不同的實(shí)驗(yàn)方案，激活學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可極大地促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率的提升。

關(guān)鍵詞：高三；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；效果；策略

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）2-0079-2

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)需要明確實(shí)驗(yàn)要求，根據(jù)物理學(xué)原理和公式設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)器材和可能產(chǎn)生的誤差以及設(shè)計(jì)原則對(duì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)后確定一個(gè)可行的方案。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是最能體現(xiàn)學(xué)生物理綜合素養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)涉及面比較廣，對(duì)學(xué)生綜合素養(yǎng)的要求較高，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中最能體現(xiàn)學(xué)生智慧，發(fā)展學(xué)生能力的環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)中，學(xué)生可以明確方案設(shè)計(jì)的原則，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣進(jìn)行分析，領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)評(píng)價(jià)的原則和意義。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案過程中學(xué)生可以發(fā)揮發(fā)散思維，提升實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力。要改進(jìn)高三實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，需要學(xué)生重做實(shí)驗(yàn)，但不是簡單的重復(fù)，而需要在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行有變化的實(shí)驗(yàn)。例如，在實(shí)驗(yàn)器材上做出變化，從實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)入手，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，為讓實(shí)驗(yàn)的過程有變化，則實(shí)驗(yàn)的效果可能會(huì)更理想。

1 “換”器材，“改”方案

物理實(shí)驗(yàn)比較靈活，不同的實(shí)驗(yàn)可以用同樣的實(shí)驗(yàn)器材，而同一個(gè)實(shí)驗(yàn)又可以用不同的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)出不同的方案。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要讓實(shí)驗(yàn)方案有變化，教師給學(xué)生變換一下器材并讓學(xué)生嘗試自主設(shè)計(jì)方案，在此過程中激發(fā)學(xué)生思考，促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理本質(zhì)的理解，并在設(shè)計(jì)、完善方案時(shí)，師生的交流過程中激起思維的火花。

探究外力做功與物體動(dòng)能變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，高一新課選用的器材和實(shí)驗(yàn)主要步驟如表1中的方案1。高三實(shí)驗(yàn)教學(xué)不妨給學(xué)生提供氣墊導(dǎo)軌、光電門、數(shù)字計(jì)時(shí)器、滑塊、重物等器材，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)步驟，最終得到表1中的方案2。

完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)之后，可讓學(xué)生比較兩個(gè)方案的優(yōu)劣，在比較中思考。通過比較，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解得更透徹，實(shí)驗(yàn)誤差分析水到渠成。方案1的優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算簡單，取材方便；缺點(diǎn)：操作不易，平衡摩擦力難度較大，容易出現(xiàn)平衡摩擦力角度不夠或者角度過大；計(jì)算速度的時(shí)候需要找一段點(diǎn)跡均勻的點(diǎn)，找點(diǎn)和測量不準(zhǔn)容易帶來誤差。方案2的優(yōu)點(diǎn)：操作容易，測量比較準(zhǔn)確；缺點(diǎn)：用懸掛重物的重力代替滑塊不準(zhǔn)確，重物的重力大于滑塊的合外力。這樣比較對(duì)促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的理解和思維發(fā)展有很大的幫助，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的順利達(dá)成。

2 “加”器材，選方案

高三實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師可以根據(jù)情況，給學(xué)生的器材比原來高一、高二新課教學(xué)時(shí)多一些。學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，首先面臨器材選擇的難題，其次選擇不同的器材可設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方案，又面臨實(shí)驗(yàn)方案的選擇。當(dāng)面臨選擇的時(shí)候，會(huì)引發(fā)學(xué)生深入地比較與思考，對(duì)學(xué)生融會(huì)貫通原理與方法大有益處。

在測量電源電動(dòng)勢(shì)及其內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，通常給出的器材有電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、待測電源，用這些器材可設(shè)計(jì)出圖1所示的電路。高三的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可在上述器材的基礎(chǔ)上增加電阻箱、單刀雙擲開關(guān)、定值電阻R1和R2，讓學(xué)生設(shè)計(jì)盡可能多的方案，進(jìn)行誤差分析，并對(duì)比幾個(gè)方案的優(yōu)劣。學(xué)生就可以在教師的引導(dǎo)下設(shè)計(jì)出圖2、圖3、圖4所示的實(shí)驗(yàn)電路圖。

讓學(xué)生在有多余器材的情況下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，具有挑戰(zhàn)性，往往不是一步到位的，也不可能每個(gè)學(xué)生都能設(shè)計(jì)出所有可能的實(shí)驗(yàn)方案。教學(xué)中教師應(yīng)重視師生之間的溝通，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的錯(cuò)誤，及時(shí)給學(xué)生幫助，避免打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。教師要及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)思考錯(cuò)誤，糾正錯(cuò)誤，使方案得到完善。教師也要重視生生之間的交流，讓學(xué)生在互助中，盡可能多地完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，學(xué)生在互相促進(jìn)中達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。最后，教師再綜合學(xué)生設(shè)計(jì)的所有方案，讓學(xué)生比較方案的優(yōu)劣，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案作出選擇。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，充分尊重了學(xué)生的主體地位，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和探究的熱情。

3 “缺”器材，創(chuàng)方案

有些中學(xué)實(shí)驗(yàn)，如果缺少部分器材依然能夠完成。對(duì)這樣的實(shí)驗(yàn)，教師在高三組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，給學(xué)生的器材可以“缺”。讓學(xué)生在缺少器材的情況下想辦法設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案。這更能體現(xiàn)師生的智慧，也更能充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，會(huì)有很好的教學(xué)效果。

例如，在驗(yàn)證力的平行四邊形定則的演示實(shí)驗(yàn)中，高一新課教學(xué)時(shí)，采用兩個(gè)彈簧測力計(jì)來完成。在高三復(fù)習(xí)教學(xué)中，不妨只給學(xué)生一個(gè)彈簧測力計(jì)，讓學(xué)生來設(shè)計(jì)方案。經(jīng)過教師的引導(dǎo)，師生共同設(shè)計(jì)出如下方案：

1.將圖釘固定在木板上的A點(diǎn)，將橡皮筋一端與兩個(gè)細(xì)繩套栓接于同一結(jié)點(diǎn)，橡皮筋另一端套在圖釘上；2.把兩細(xì)繩套中的一條與彈簧秤連接，然后同時(shí)拉這兩條細(xì)線（一只手直接拉細(xì)繩套，另一只手通過彈簧秤拉細(xì)繩套），把橡皮筋和細(xì)繩套的結(jié)點(diǎn)拉伸到O點(diǎn)，記下O點(diǎn)的位置、兩細(xì)繩的方向及彈簧秤的示數(shù)F1，如圖5所示；3.放回橡皮筋，將彈簧秤連接到另一根細(xì)繩套上，再同時(shí)拉這兩條細(xì)繩，且兩條細(xì)繩位于上一步中記錄下來的方向上，仍然把橡皮筋與細(xì)繩套的結(jié)點(diǎn)拉伸到O點(diǎn)，讀出彈簧秤的讀數(shù)為F2；4.松開拉細(xì)繩的手，用彈簧秤沿AO方向拉橡皮筋，仍然把結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)的位置，記下細(xì)線的方向和彈簧秤的讀數(shù)F'；5.作出F1、F2、F'的圖示，以F1、F2為鄰邊作平行四邊形，對(duì)角線為F；6.比較F和F'，如果二者大小基本相等，方向基本相同，則平行四邊形定則成立。

通過對(duì)原來實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)方案的改變，把原來教材上一次測出F1、F2變成分兩次完成，多了一次等效替代，讓學(xué)生對(duì)本實(shí)驗(yàn)中的等效替代的思想有了更深刻的認(rèn)識(shí)，取得很好的教學(xué)效果。這樣的變化能更好地激活學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭青岳.“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案”教學(xué)的幾種策略[J].教學(xué)月刊（中學(xué)版），2011（5）：62.（欄目編輯 李富強(qiáng)）