物理實驗教學對物理學科學習的作用分析

徐凱

（南京六合中等專業(yè)學校，江蘇 南京 210000）

1 引言

基于學生角度看，中專物理教學較為抽象和單調(diào)[1]。中專學生對普通高中學生而言物理基礎(chǔ)知識較為薄弱，對物理課程知識點的抽象和單調(diào)內(nèi)容理解起來更加的吃力?；诮虒W側(cè)重點看，中專物理教學的重點和高中物理教學存在明顯的差別。高中物理課程的教學目標是為學生更進一步的學習物理學科知識打基礎(chǔ)，而中專物理課程教學的目標則更加偏向于學生動手能力的培養(yǎng)[2]。中專學生物理課程教學過程中，應以提高學生動手能力為目標導向，更注重培養(yǎng)學生物理實驗操作的專業(yè)性和嚴謹性，把其打造成更接近于生活應用場景的應用型技術(shù)人才。基于設(shè)備角度看，中專物理教學欠缺足夠的實驗設(shè)備。物理學科本身需要涉及大量的實驗活動，中專物理教學的目標又是培養(yǎng)學生的實驗動手能力，因此應該為中專物理教學實踐配備更加充足的實驗設(shè)備。目前，各中專院校因為各種現(xiàn)實原因的考量，在物理實驗設(shè)備的配備上存在一定的缺口。

2 物理實驗教學的四種實驗形式

實驗教學是物理教學實踐活動中較為重要的一種教學形式。物理實驗教學分為課外實驗、分組實驗、課間小實驗和示范實驗四種具體的實驗形式。課外實驗指的是老師給學生布置的物理實驗類型的課后練習題；分組實驗是指老師按照一定原則將學生分成若干小組，然后分別操作具體的物理實驗；課間小實驗指的是在物理教學活動間隙內(nèi)進行的小型實驗，通常由老師指定學生來操作完成；示范實驗主要以老師或老師指定的人進行物理實驗表演。其中課外實驗要求學生在做實驗前，自行準備實驗需用的簡易實驗器材或器具。分組實驗要求學生親自動手操作儀器，并對自己觀測獲取的實驗數(shù)據(jù)進行分析和總結(jié)。課外實驗和分組實驗都較為強調(diào)學生的動手能力，而課間小實驗和示范實驗更強調(diào)學生對具體物理實驗概念和過程的理解，更強調(diào)實驗操作的規(guī)范化。另外示范實驗是物理試驗教學實踐中應用最為普遍的一種教學方式，是老師幫學生快速學習物理知識點的重要利器。通常所言的“物理實驗教學”默認指代的便是示范實驗教學形式。

3 物理實驗教學對物理學科學習的作用

3.1 物理實驗教學將枯燥的知識點學習轉(zhuǎn)化為有趣的動手活動，提升學生學習物理課程的積極性

物理實驗教學能將枯燥的物理學科知識點教學轉(zhuǎn)化成更有趣的動手活動。對中專學生而言，物理學科的課程知識點相對比較抽象和艱深。學生在學習物理學科知識點時，往往缺少足夠興趣和動力。加之物理課程的知識點間存在較為密切的聯(lián)系，學生若是對前一個物理知識點掌握的不夠牢固，便會影響下一個知識點的學習。如此往復，學生一旦對物理課程知識點學習出現(xiàn)盲區(qū)，就會不斷滾雪球，徹底跟不上課。物理實驗教學能更直觀的幫助學生們觀察到中專課程知識點涉及到的實驗現(xiàn)象，有利于學生更深刻的理解物理現(xiàn)象包含的知識點。物理實驗教學將枯燥的物理課程知識點學習過程變成一個動手和觀察的過程，不僅降低了學生學習的難度，而且通過學生親自參與物理實驗操作過程，增加了學生對物理學知識的學習興趣和積極性。

例如“超重與失重”知識點的教學實踐中，老師可用鉤碼和紙條做物理學小實驗，激發(fā)學生好奇心和參與欲望。示范實驗前，老師不要直接對學生描述實驗過程，要特別強調(diào)讓學生自行觀察實驗過程。讓學生們通過自己的觀察比較課本上的知識點信息和物理實驗過程間存在的差異，勾起學生們對物理實驗和知識點的好奇心。老師要引導學生們思考，追問“造成這種差異的原因是什么？”具體實驗中，老師可以把紙條對折掛在砝碼下端，引導學生思考如何將紙條扯斷。學生們在開始討論前，老師可以通過位置臨近的原則設(shè)置若干學生分組，讓學生們各自提出自己的想法，然后分別驗證自己的想法。老師要允許學生進行多次試錯和細致觀察，讓其仔細比較緩慢拉動紙條和快速拉動紙條的結(jié)果差異，看哪種情況更容易拉斷紙條。當學生能準確判斷出更容易扯斷紙條的方法后，將實驗中的紙條更換為測力計來進行。老師可以讓學生親自實驗均速和變速拉動測力計上升和下降，比較勻速拉動和變速拉動砝碼狀態(tài)下測力計數(shù)據(jù)。

為了加深學生對“超重與失重”現(xiàn)象的認知，可讓學生站立在體重秤上做起立和下蹲動作，并觀察體重秤上的體重數(shù)據(jù)變化。老師還可以給學生布置課外實驗任務(wù)，讓學生將體重秤搬到電梯內(nèi)實驗，讓學生站在體重秤上，觀察電梯上行和下行時體重秤數(shù)據(jù)的變化，讓學生認知坐電梯時也會出現(xiàn)超重或失重現(xiàn)象。為進一步拓展學生對“超重與失重”現(xiàn)象的認知，老師還可以讓學生們注意在課下觀察日常生活中還有哪些和坐電梯一樣也會出現(xiàn)超重或失重的現(xiàn)象。

3.2 將物理實驗作為學生學習物理知識點的具體抓手，幫助學生理解高難度物理課程知識點

物理學重難點知識點，主要集中在物理學原理上。物理學原理通常較為抽象難懂，簡單靠照本宣科的名詞解釋，很難讓學生深刻理解其中知識點。物理實驗則可成為學生學習物理知識點的具體抓手，幫助學生理解高難度物理課程知識點。

例如“力的分解”知識點的教學實踐中，因為知識點和學生日常生活沒有直接的關(guān)聯(lián)，學生很難直接的觀察和理解這一知識點，更無法深刻體會力被分解出的各種作用力。學生在接觸“力的分解”的知識點內(nèi)容后，往往認識只能停留在紙面文字上。然而，“力的分解”知識點對之后一系列物理課程知識的學習至關(guān)重要，必須要學生深刻理解該知識點，甚至能夠熟練的對指定力進行分解。因此老師在物理課程教學實踐中，必須將該知識點作為重難點進行突破，以確保學生們在今后的物理課程學習中能夠跟得上課程進度。老師在“力的分解”教學中開展實驗教學，可以幫助學生在學習這一知識點時，找到一個更加具體的抓手來理解“力的分解”的具體原理。

“力的分解”實驗教學過程中，老師準備好實驗小道具，要求學生帶著“如何求解分力？”“分力大小是多少？”兩個問題進行示范實驗觀摩。注意小道具準備時，實驗用的繩子一定要是醒目的紅色，以便于學生在課堂實驗中能更清晰直觀的看到力是如何被具體表現(xiàn)出來的。實驗教學中，老師先將力的分解過程和分力求解過程實驗示范一次，然后抽選學會的學生進行模仿實驗操作。具體實驗過程是：老師或?qū)W生將一根紅繩的兩端分別系在橡皮和手指上，之后將筆端固定在細繩上，讓紅繩系手指的一端出現(xiàn)傾斜，系橡皮的一端豎直向下，之后將筆的末端放在手中，便能清晰感知到紅繩上傳來的兩個方向作用力。實驗過程中，老師要注意積極引導學生觀察手指、橡皮和手心上留下的勒痕跡，判斷力在實驗中如何產(chǎn)生的作用。在分力求解實驗上，老師指導學生將系紅繩的物品換成測力計，并在實驗中觀察和記錄測力計的數(shù)據(jù)。實驗最后讓學生們根據(jù)觀測記錄數(shù)據(jù)，判斷哪個力是沒有分解前的力，哪個力是分解后的分力，依據(jù)是什么。

課堂示范實驗完成后，老師可以指導學生進行分組實驗，讓學生們一邊親自動手操作，一邊交流各自的觀察和結(jié)論，加深對“力的分解”相關(guān)知識點的理解深度。在課堂實驗教學完成之后，老師還可以指導學生觀察生活中還有哪些符合“力的分解”的力學現(xiàn)象。

3.3 幫助學生養(yǎng)成主動探究物理現(xiàn)象，深入學習物理課程知識點的好習慣

物理實驗教學能夠通過類似小游戲的形式對物理知識點進行更深入的理解，有助于培養(yǎng)學生們在物理學習的動手能力，讓其能自主對物理學知識點完成抽象到具象的轉(zhuǎn)變過程。換言之，物理課程教學中，是通過實驗教學的具體化形態(tài)，來減弱學生們學習物理知識點的難度，給學生學習物理知識點一些更具體的抓手，潛移默化的激發(fā)學生對物理學課程學習的求知欲，進而幫助學生進行主動的物理現(xiàn)象探索。就中專物理課程而言，其難度明顯超過初中物理課程的難度水平，且相關(guān)的物理知識點往往和學生們的日常生活距離較遠，在學習過程中學生們對知識點形成直觀且有深度的認知相對較難，因此更需要物理試驗教學為學生學習物理課程知識點提供一個更加具體的抓手，讓學生們依靠這些抓手更加方便的去探索物理現(xiàn)象，以培養(yǎng)學生主動探究物理現(xiàn)象，深入學習物理課程知識點的好習慣。

例如“向心力”知識點的教學實踐中，課堂教學中老師可以通過示范實驗的形式幫助學生完成對向心力原理的具象化，進而幫助學生能夠更好的理解向心力原理?！跋蛐牧Α敝傅氖俏矬w圍繞圓心進行圓周運動時，指向圓心的那個力。從“向心力”的名稱看，很容易把向心力理解為一個單一的專有的名稱，但事實上，向心力可以由任何一種力和數(shù)種力形成的合力來充當。在課堂教學中要清晰準確的告訴學生“向心力”的原理，則必須借助實驗教學的形式，把向心力進行力量分解，從而確定向心力大小在具體物體上由哪幾種性質(zhì)的力來決定。物理課堂的實驗教學上，老師可以先播放一段汽車轉(zhuǎn)彎的視頻。讓學生們觀察在汽車轉(zhuǎn)彎過程中，“乘客有什么肢體反應”，“為什么？”學生經(jīng)過影片觀察發(fā)現(xiàn)：汽車乘客在車輛轉(zhuǎn)彎的過程中，身體會不受控制的發(fā)生側(cè)傾，側(cè)傾的方向和車的轉(zhuǎn)向方向基本一致，并且乘客的身體明顯承受了一個新出現(xiàn)的力。這個力的方向，指向以車輛轉(zhuǎn)彎弧度為圓的圓心。因為圓心位置并不存在一個真實的發(fā)力點，故而可以推斷乘客身上承受的力，是汽車轉(zhuǎn)向過程中新產(chǎn)生的作用在該方向的多種性質(zhì)力的合力，也即是向心力。

老師也可以針對向心力布置課外實驗和小組討論任務(wù)，讓學生們在乘坐汽車時注意觀察，汽車拐彎的速度和向心力大小的關(guān)系，在個人觀察和結(jié)論的基礎(chǔ)上進行小組討論，探究汽車拐彎速度和向心力大小具體存在什么關(guān)系。隨著觀察數(shù)據(jù)的積累，同學們會很明確的判斷出：汽車拐彎時乘客承受向心力的大小和汽車拐彎的幅度呈正相關(guān)，也即汽車拐彎的幅度越大，乘客承受的向心力越大。

針對半徑對向心力大小的影響，老師還可以讓學生們自制各種半徑長度的圓盤，在上面掛上測力計，測力計尾部再掛上橡皮，以圓盤中心為圓心緩慢轉(zhuǎn)動，然后用手機錄制視頻采集測力計的數(shù)據(jù)，比對不同半徑長度下橡皮承受力的差距。經(jīng)過實驗對比后，學生們能準確的判斷出：向心力的大小還和物體圍繞圓心做圓周運動的半徑呈正相關(guān)，也即半徑越長向心力越大。

4 結(jié)束語

物理學科學習過程中，其課程知識點本身具有抽象、枯燥的特點。加上中專學生的物理課程基礎(chǔ)知識相對普通高中學生更為薄弱，故而在學習物理課程知識點的過程中更容易喪失信心和學習積極性。中專老師要開展高效的物理課程教學活動，有必要借助物理實驗教學，將原本抽象枯燥的物理課程知識點轉(zhuǎn)化為更加直觀和生動的物理實驗活動來進行。物理實驗教學的好處是，能有效幫助學生找到物理課程中枯燥知識點的學習抓手，從而減少知識點學習難度，增強學生學習信心和樂趣。