高中物理實(shí)踐式教學(xué)方法探討

吳忠淼

物理學(xué)科的核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，主要包括 “物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面。物理觀念的形成需要大量實(shí)踐案例的積累，物理觀念的應(yīng)用需要結(jié)合實(shí)踐情境;物理模型的建構(gòu)和應(yīng)用需要思考實(shí)踐情境的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)問題和提出問題常來自對(duì)實(shí)踐情境的觀察。高中物理核心素養(yǎng)全面滲透著實(shí)踐意識(shí)，本文從三個(gè)方面闡述高中物理實(shí)踐式教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的方法和意義。

一、 利用實(shí)踐式教學(xué)加深學(xué)生對(duì)物理觀念的理解

“物理觀念”是關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí)，是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華，是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)。物理概念是建構(gòu)物理理論的根基，是學(xué)生掌握物理規(guī)律、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的基石。學(xué)生形成、理解和掌握物理概念是一個(gè)十分復(fù)雜的認(rèn)識(shí)過程。教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生在物理學(xué)習(xí)上出現(xiàn)的問題大多源自于物理概念不清。由于對(duì)概念內(nèi)涵理解不夠深入，對(duì)物理定律的內(nèi)在含義不能深刻理解，導(dǎo)致所學(xué)物理的知識(shí)難以達(dá)到“觸類旁通，舉一反三”的效果。不少的課堂教學(xué)是只側(cè)重結(jié)果的教學(xué)，在概念教學(xué)中教師只是要求學(xué)生讀概念，背概念，這嚴(yán)重影響了物理課堂教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)中，教師應(yīng)將學(xué)生在日常的生活體驗(yàn)與所教的物理觀念結(jié)合起來，使學(xué)生體會(huì)到物理概念不是空洞難懂的。

在講授“超重與失重”時(shí)，教師可播放游樂場(chǎng)“跳樓機(jī)”視頻，先請(qǐng)玩過跳樓機(jī)或坐過電梯的學(xué)生舉手，然后請(qǐng)舉手的學(xué)生談?wù)勛鴺菣C(jī)的感受，接著追問：從高處下降時(shí)，體重是否有變化？受到的支持力是否有變化？若電梯地板突然垮掉，受力情況如何？再要求學(xué)生以后在坐電梯時(shí)細(xì)心感受超重與失重的感覺。

“力的分解”這一課的重點(diǎn)和難點(diǎn)是根據(jù)“力的作用效果”來確定分力的方向。教材先從數(shù)學(xué)幾何圖形向?qū)W生直接提出這一問題，然后通過分解斜向上拉水平面上箱子的拉力與分解斜面上物體的重力兩個(gè)實(shí)例，讓學(xué)生體會(huì)力分解的方法，簡單直接。而初學(xué)者是很難理解“力的作用效果”的，教師備課時(shí)就要想辦法解決這一難點(diǎn)。突破難點(diǎn)最有效的方法就是讓學(xué)生親身體驗(yàn)。教師可以讓學(xué)生在課堂上做如圖1的實(shí)驗(yàn)（受力效果如圖2所示的實(shí)驗(yàn)一樣），體驗(yàn)力的作用效果?！凹埳系脕斫K覺淺，絕知此事要躬行”，課堂上多設(shè)計(jì)與教學(xué)相關(guān)的體驗(yàn)，不但教學(xué)效果良好，更增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)物理的興趣，活躍了課堂氣氛。

二、 利用實(shí)踐式教學(xué)助推學(xué)生對(duì)物理模型的構(gòu)建和應(yīng)用

模型構(gòu)建是指以實(shí)物或畫圖形式直觀地表達(dá)認(rèn)知對(duì)象的特征，是對(duì)實(shí)際問題的抽象理解。如何讓學(xué)生在實(shí)際情景中構(gòu)建物理模型，并借助物理規(guī)律解決實(shí)際問題，是教學(xué)的重點(diǎn)，更是難點(diǎn)。課堂教學(xué)中，教師可以針對(duì)教學(xué)內(nèi)容，多花心思，用身邊簡單的器材設(shè)計(jì)實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察、體驗(yàn)。學(xué)生的已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)是建模過程的前提和基礎(chǔ)，學(xué)生通過對(duì)現(xiàn)象的觀察，對(duì)過程的體驗(yàn)，就可獲得新的信息，通過所學(xué)的物理規(guī)律和物理觀念知識(shí)，就可以建立準(zhǔn)確的物理模型。

在“自感現(xiàn)象”的教學(xué)中，筆者先出示一節(jié)干電池、幾根導(dǎo)線、一個(gè)開關(guān)，然后請(qǐng)一位學(xué)生上臺(tái)，用兩只手握住導(dǎo)線的兩端。閉合電鍵后，形成閉合回路，問學(xué)生是否有觸電的感覺。筆者再取下課室內(nèi)日光燈的鎮(zhèn)流器，接入電路，重做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生驚叫著甩開導(dǎo)線，驚奇地體驗(yàn)到“觸電麻木”的滋味。隨后，讓多個(gè)學(xué)生手拉手形成一個(gè)閉合回路，體驗(yàn)斷電觸電的感覺。學(xué)生覺得這個(gè)現(xiàn)象太不可思議了，求知欲被激發(fā)：一節(jié)電池的威力為什么會(huì)如此大呢？此時(shí)教師順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生將體驗(yàn)過程簡化提煉成如圖3所示的電路圖，再講解斷電自感原理，之后轉(zhuǎn)化成圖4加以練習(xí)。這樣展開教學(xué)，把抽象難懂的自感現(xiàn)象，通過學(xué)生的體驗(yàn)，加上教師的引導(dǎo)，生成物理模型的過程就自然清晰了。

對(duì)于“三個(gè)物體間的碰撞與動(dòng)量守恒”類型的題目：如圖5所示，木塊C置于木板B上，開始時(shí)B、C均靜止，水平地面光滑，B、C之間存在摩擦，木板A以v0的初速度向右運(yùn)動(dòng)，撞擊木塊B。在A與B碰撞瞬間，學(xué)生往往把B與C看成一個(gè)物體，錯(cuò)誤地列出mA v0= mAvA′+（mB+mC）v。造成此錯(cuò)誤的原因是學(xué)生難以理解“在A與B碰撞瞬間，A與B的速度發(fā)生突變，而此時(shí)C的速度不變”。這個(gè)物理過程，學(xué)生在生活中沒有體驗(yàn)過，所以在做題時(shí)，難以準(zhǔn)確地作出分析。教師課前準(zhǔn)備好兩個(gè)木塊，在其中一個(gè)木塊上再放一個(gè)學(xué)生玩的魔方（如圖6），在課堂上演示這個(gè)碰撞過程，提醒學(xué)生觀察魔方的速度與B木塊的速度是否都發(fā)生突變。學(xué)生有了這種直接的體驗(yàn)，就很容易理解碰撞的過程規(guī)律，也就能準(zhǔn)確建立模型，列出正確的式子了。

為了獲得更好的實(shí)驗(yàn)效果，教師還可以把幾個(gè)魔方疊放起來，用錘子撞擊其中一個(gè)魔方。學(xué)生可以觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：被撞擊的魔方速度瞬時(shí)突變，而沒有被撞擊的魔方水平方向上的速度是不變的。

三、利用實(shí)踐式教學(xué)提升學(xué)生科學(xué)探究意識(shí)和能力

“科學(xué)探究”是指基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問題、形成猜測(cè)和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對(duì)科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力。高中物理課程的編排非常注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，一線教師需要在日常教學(xué)中大力實(shí)行實(shí)踐式教學(xué)方式，提升學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)。

1. 把演示實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生實(shí)驗(yàn)。如《楞次定律》這一節(jié)，教材編排有演示探究感應(yīng)電流的方向規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，如果教師只在講臺(tái)上演示給學(xué)生看，許多學(xué)生只是走馬觀花，看看熱鬧，達(dá)不到教學(xué)效果。教師在授課時(shí)可以把課堂移到實(shí)驗(yàn)室，教師指導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，再引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)規(guī)律。這樣的課堂，學(xué)生會(huì)很難忘記，而且也深刻地理解了楞次定律，從而達(dá)到提升科學(xué)探究的能力。

2. 改書面作業(yè)為學(xué)生制作作業(yè)。多數(shù)教師布置的作業(yè)都是書面作業(yè)，當(dāng)改變一下作業(yè)形式時(shí)，學(xué)生往往會(huì)感到意外和興奮。在教學(xué)完《力的合成與分解》后，筆者要求學(xué)生觀察生活中的各種橋梁，制作其中一種橋梁模型，并分析其力學(xué)原理。學(xué)生參與度非常高，制作并上交了各種橋梁模型，有梁式橋、拱形橋、斜拉橋等。《氣體的等容變化和等壓變化》的課后練習(xí)是計(jì)算簡易的溫度計(jì)測(cè)溫范圍，教師可以將其改為要求學(xué)生制作一個(gè)簡易的溫度計(jì)。

3. 鼓勵(lì)學(xué)生做科學(xué)小實(shí)驗(yàn)。比如在教授《安培力》時(shí)，筆者播放了“最小電動(dòng)機(jī)”視頻，之后要求學(xué)生用一節(jié)干電池和一個(gè)強(qiáng)力磁鐵制作小電動(dòng)機(jī)，拍下視頻，作為作業(yè)上交評(píng)比。在教授《自感和互感》時(shí)，給每個(gè)學(xué)生一個(gè)小燈泡和一根導(dǎo)線，要求學(xué)生在家用電磁爐做“無線亮燈”小實(shí)驗(yàn)。這些小實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器材簡單易得，實(shí)驗(yàn)過程又不是很復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)原理是學(xué)生課堂所學(xué)的理論知識(shí)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，學(xué)生的興趣很高。

4. 組織帶領(lǐng)學(xué)生參觀體驗(yàn)科學(xué)館?？茖W(xué)館的展品設(shè)計(jì)綜合了趣味性、科學(xué)性和知識(shí)性，其中大多數(shù)展品的科學(xué)原理都是高中物理中所學(xué)的知識(shí)，而且展品以互動(dòng)參與為主，學(xué)生在參與中領(lǐng)悟科學(xué)、體驗(yàn)科學(xué)。在參觀過程中，學(xué)生談?wù)摚踔翣幷?，?chǎng)面熱烈。這種實(shí)踐式教學(xué)既能極大地增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，又能增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。讓物理課走向社會(huì)，讓學(xué)生用自己所學(xué)的知識(shí)，分析、解釋和解決社會(huì)生活中的實(shí)際問題，達(dá)到樹立社會(huì)責(zé)任感的教學(xué)目標(biāo)。

5. 開展科技制作活動(dòng)或比賽，組織舉辦科技節(jié)活動(dòng)，為學(xué)生搭建展示知識(shí)科技能力的平臺(tái)。教師組織、發(fā)動(dòng)學(xué)生積極參與活動(dòng)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手操作能力，激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、學(xué)習(xí)科學(xué)、使用科學(xué)的興趣。筆者指導(dǎo)學(xué)生制作的“水火箭”演示、“特斯拉線圈”演示等，都在學(xué)生中產(chǎn)生了熱烈的響應(yīng)。對(duì)參加科技制作的學(xué)生，既普及了科學(xué)知識(shí)，又使他們?cè)鰪?qiáng)了動(dòng)手實(shí)踐能力，激發(fā)了潛能，更促進(jìn)他們學(xué)習(xí)物理的獲得感和成就感。

教育絕不僅是對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的傳授，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。學(xué)生將來無論從事什么工作，能否善于把理性分析與實(shí)踐情況結(jié)合起來思考問題，將影響其終身的發(fā)展。

責(zé)任編輯 羅 峰