高中物理教學(xué)中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的有效應(yīng)用

王智榮

(華東師范大學(xué)鹽城實(shí)驗(yàn)中學(xué) 224041)

由于物理是一門典型的自然科學(xué)類科目，不少知識(shí)原理都是前人經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)探究而出的，這充分表明實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，做好同理論教學(xué)的補(bǔ)充工作，讓兩者相互促進(jìn)與發(fā)展，建立起完善的教學(xué)體系.高中物理教師應(yīng)以新課標(biāo)為導(dǎo)向創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容與方式，把抽象的物理知識(shí)變得具象化，由此降低學(xué)生的理解難度，促使他們高效率的學(xué)習(xí)物理知識(shí).

1 精心設(shè)計(jì)趣味實(shí)驗(yàn)，逐步提升操作難度

高中物理教材中安排的實(shí)驗(yàn)形式比較單一，還較為枯燥，教師創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先應(yīng)提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性，以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為出發(fā)點(diǎn)，使其自覺參與到實(shí)驗(yàn)中.同時(shí)，高中物理教師需認(rèn)識(shí)到培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣與提升動(dòng)手能力是一個(gè)漫長過程，不能操之過急，要由淺及深逐步提升操作難度，以免他們產(chǎn)生懼怕心理，使其在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)下循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí).

比如，在開展“自由落體運(yùn)動(dòng)”教學(xué)時(shí)，教師利用趣味小實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)：準(zhǔn)備一根20厘米的塑料直尺，邀請(qǐng)一名學(xué)生用兩根手指捏住直尺一端，使得直尺處于豎直下垂?fàn)顟B(tài)，另外一名向?qū)W生將直尺夾在拇指和食指之間，做好隨時(shí)捏住直尺的準(zhǔn)備，保證手的其他位置不觸碰直尺，當(dāng)松下直尺時(shí)，立即捏住直尺，觀察是否可以捏住直尺.經(jīng)過學(xué)生的嘗試，不少學(xué)生都無法捏住直尺，結(jié)合這樣的現(xiàn)象設(shè)置疑問：那么拇指和食指在什么位置可以捏住直尺？學(xué)生結(jié)合剛才的實(shí)驗(yàn)及生活經(jīng)驗(yàn)思考與討論，讓他們進(jìn)入到新課學(xué)習(xí)中.接著，教師利用羽毛和鐵片，向?qū)W生演示空氣中的自由下落實(shí)驗(yàn)，通過觀察可以得知鐵片的下落速度比羽毛快，思考原因后普遍認(rèn)為原因是鐵片的質(zhì)量比羽毛大，借機(jī)講述“兩個(gè)鐵球同時(shí)著地”的故事，并且演示真空中鐵片和羽毛的自由下落實(shí)驗(yàn)，引入相應(yīng)的問題：在真空中，鐵片和羽毛下落的速度是一樣的，那么為什么在空氣中鐵片比羽毛下落的快呢？通過學(xué)生猜測做出回答，是由于空氣的阻力原因.之后，教師轉(zhuǎn)動(dòng)牛頓管的抽氣嘴控制閥，讓空氣進(jìn)入牛頓管，能夠發(fā)現(xiàn)短暫的氣流聲，羽毛也被吹到空氣另一端，引導(dǎo)學(xué)生開展討論活動(dòng)，加深他們對(duì)物理知識(shí)理解和掌握.

針對(duì)本節(jié)課教學(xué)，教師在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)利用有趣的游戲?qū)嶒?yàn)，構(gòu)建問題教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生思考和討論，實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維碰撞，激發(fā)學(xué)生自主探究意識(shí)，借助相應(yīng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，引起學(xué)生認(rèn)知沖突，讓學(xué)生從視覺和聽覺兩個(gè)角度感受空氣的存在，幫助學(xué)生更好地理解鐵片和羽毛同時(shí)下落的影響因素.

2 善于利用沖突思維，促使學(xué)生深入探索

在高中物理教學(xué)中有效應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以分解實(shí)驗(yàn)過程，目的是輔助學(xué)生深化理解相關(guān)理論知識(shí)，掌握物理原理、規(guī)律或性質(zhì)的本質(zhì)，使其把所學(xué)知識(shí)同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有機(jī)整合，提升他們的邏輯思維水平.不過在這一過程中，高中物理教師需善于利用學(xué)生的沖突思維，使其對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程時(shí)時(shí)刻刻都保持高度集中的注意力，讓他們深入探索物理科學(xué).

例如，在進(jìn)行“楞次定律”教學(xué)時(shí)，教師先演示環(huán)跳實(shí)驗(yàn)，詢問：金屬環(huán)為什么會(huì)跳起來？學(xué)生在思考與回答問題過程中，可能會(huì)提到感應(yīng)電流問題，追問：感應(yīng)電流的方向同什么因素有關(guān)？有什么關(guān)系？鼓勵(lì)他們大膽想象，逐個(gè)評(píng)價(jià)，確定最有可能的一個(gè)猜想：感應(yīng)電流的方向和磁通量的變化有關(guān)，設(shè)計(jì)銜接語：原磁場的方向和運(yùn)動(dòng)對(duì)磁通量的變化有著直接的影響，那么感應(yīng)電流的方向與其有著怎樣的關(guān)系？感應(yīng)電流方向和原磁場方向是兩個(gè)不同的物理量，思考如何建立聯(lián)系，指出可通過感應(yīng)電流磁場的方向和原磁場的方向做比較.接著，在教師的指導(dǎo)下，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求利用靈敏電流計(jì)、標(biāo)明導(dǎo)線繞向的線圈、條形磁鐵和導(dǎo)線等器材，做好實(shí)驗(yàn)電路圖設(shè)計(jì)，完成實(shí)驗(yàn)記錄表格，明確實(shí)驗(yàn)步驟和操作過程.根據(jù)疑問做出猜測，如可能利用從磁鐵運(yùn)動(dòng)來改變線圈磁場，或者通過電磁鐵代替磁鐵，利用電磁鐵的運(yùn)動(dòng)、滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)等方式，對(duì)磁場變化進(jìn)行控制.教師需要做好課堂觀察，選擇具有典型的方案，讓學(xué)生進(jìn)行介紹和說明，并且通過投影儀進(jìn)行展示，師生一起討論和完善一個(gè)簡單易做的實(shí)驗(yàn)方案，使其根據(jù)具體方案連接電路圖與操作實(shí)驗(yàn)，完善實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄表格.之后，教師和學(xué)生共同分析，總結(jié)其中的共性特點(diǎn)，使其總結(jié)感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場的方向與原磁場方向的規(guī)律，隨后繼續(xù)通過實(shí)驗(yàn)引領(lǐng)他們探究感應(yīng)磁場總是阻礙原磁通量的變化.

如此，教師指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，對(duì)感應(yīng)磁場和原磁場方向之間的關(guān)系開展探究活動(dòng)，對(duì)其感應(yīng)磁場對(duì)原磁通量變化的阻礙進(jìn)行歸納總結(jié)，使其進(jìn)一步利用實(shí)驗(yàn)理解楞次定律中“阻礙”兩字的意思，在閉合回路中，穿過的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流磁場和原磁場相反；當(dāng)穿過的磁通量減少時(shí)，則是同向，即為“增反減同”，讓他們加深探索楞次定律.

3 適當(dāng)創(chuàng)新原有實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化實(shí)踐能力訓(xùn)練

在高中物理教學(xué)過程中，要想更好的應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，教師就要對(duì)教材中安排的實(shí)驗(yàn)，或者以前經(jīng)常操作的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)創(chuàng)新，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加直觀，或者操作變得簡便，結(jié)果更為精準(zhǔn)等.高中物理教師可從原有實(shí)驗(yàn)裝置、所用器材、研究對(duì)象、探索范圍等方面加以創(chuàng)新，吸引學(xué)生的研究，使其主動(dòng)參與實(shí)踐操作、動(dòng)腦思考與動(dòng)口交流，提升他們的實(shí)踐能力.

雖然教材中的實(shí)驗(yàn)取材方便、構(gòu)思巧妙，但是操作不易，還無法正確顯示出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，教師指導(dǎo)學(xué)生利用氣墊導(dǎo)軌以及光電門來完成此實(shí)驗(yàn)，使其進(jìn)行大膽猜想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，由于操作簡單，能激起他們對(duì)物理知識(shí)的探究興趣，而且效果非常好，這樣就能夠完全克服教材實(shí)驗(yàn)方案中的缺陷，學(xué)生得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在誤差范圍內(nèi)，與猜想結(jié)果吻合.

4 巧妙結(jié)合生活現(xiàn)象，創(chuàng)新設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)

在高中物理課程教學(xué)中，針對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的有效應(yīng)用，教師中需關(guān)注物理知識(shí)同現(xiàn)實(shí)生活之間的關(guān)系，把握好兩者的結(jié)合點(diǎn)，利用生活中的物理現(xiàn)象設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，將生活現(xiàn)象引入到課堂上，或者在課外進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，由此拓展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，使其體會(huì)到物理實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，讓他們意識(shí)到學(xué)習(xí)物理知識(shí)的實(shí)用性，且學(xué)會(huì)分析與解決部分生活化問題.

此時(shí)，在“力的合成與分解”教學(xué)實(shí)踐中，當(dāng)學(xué)到力的分解相關(guān)原理知識(shí)時(shí)，教師可以打破傳統(tǒng)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，帶領(lǐng)學(xué)生走出教室來到校園中，選擇一個(gè)合適的場地巧妙設(shè)計(jì)拉汽車實(shí)驗(yàn)，把汽車這一生活中常見的交通工具利用起來，據(jù)此創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)，且讓他們?cè)趹敉膺M(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究.具體來說，教師組織學(xué)生在校園內(nèi)尋找一個(gè)合適的固定臺(tái)，確保場地平整，然后將一輛小汽車開到固定臺(tái)的前方，讓固定臺(tái)位于小汽車中軸線的延長線上，小汽車中有帶有拖車鉤的一端靠近固定臺(tái)，固定臺(tái)與小汽車之間的距離要比牽引繩的長度短，做好實(shí)驗(yàn)裝置的準(zhǔn)備.接著，教師把小汽車的手剎松開，把牽引車的兩端分別綁在固定臺(tái)上面與小汽車的拖車鉤上面，牽引繩要盡可能的保持繃緊和水平，并找到兩塊扁平的楔形石頭，將其放置在小汽車兩個(gè)前輪的前面，確保楔形石頭與小汽車前輪的輪胎相貼緊.之后，在實(shí)驗(yàn)過程中，教師用手機(jī)或者錄像機(jī)全程同步拍攝，第一步，隨機(jī)邀請(qǐng)一名比較強(qiáng)壯的男生從車尾向車頭的方向用力推車，這時(shí)小汽車不會(huì)移動(dòng)；第二步，挑選班內(nèi)一門比較瘦弱女生，讓她走到牽引繩的中間，用力拉固定在拖車鉤一方的牽引繩，這時(shí)小汽車能夠被輕松拉動(dòng)，可以越過前輪下面墊的楔形石塊.隨后教師與學(xué)生一起分析這一生活中的物理現(xiàn)象，使其探究一個(gè)已知力能夠分解成無數(shù)對(duì)分力，讓他們?cè)趯?shí)際問題中感受拉力的效果，確定力的效果方向，即為兩個(gè)分力的方向，并運(yùn)用平行四邊形定則畫圖，根據(jù)幾何知識(shí)嘗試確定分力的大小與方向.

在本節(jié)課教學(xué)中，教師利用生活中的物理現(xiàn)象創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與形式，有效提升實(shí)驗(yàn)效果，學(xué)生將會(huì)主動(dòng)分析這一現(xiàn)象中蘊(yùn)含的物理知識(shí)，基于物理視角解釋該實(shí)際問題，使其在實(shí)驗(yàn)中探究力的分解，且更為深刻的理解對(duì)力的分解原理，進(jìn)一步感受到創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)的魅力，讓他們認(rèn)識(shí)到科學(xué)探究的意義，學(xué)會(huì)應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題，驗(yàn)證物理規(guī)律.

5 堅(jiān)持循序漸進(jìn)原則，深化學(xué)生物理認(rèn)知

在高中物理教學(xué)過程中，為能夠長時(shí)間維系學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)熱情，教師應(yīng)充分考慮到他們的實(shí)際情況，科學(xué)合理的制定梯度性學(xué)習(xí)計(jì)劃，使其主動(dòng)、自覺的參與到物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，獲得更為真切的學(xué)習(xí)體驗(yàn).高中物理教師需要堅(jiān)持循序漸進(jìn)的原則，帶領(lǐng)學(xué)生由簡單到復(fù)雜、由基礎(chǔ)到深入的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由此創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，逐步深化他們的物理認(rèn)知.

在高中物理課堂教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與內(nèi)容進(jìn)行反思，加以創(chuàng)新和改進(jìn)，彌補(bǔ)以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足之處，做到同新課標(biāo)、素質(zhì)教育等理念相契合，吸引學(xué)生全身心的參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作、完成、討論與思考之中，使其從實(shí)驗(yàn)中收獲更多物理知識(shí)及能力，提升學(xué)習(xí)成效，繼而推動(dòng)他們?nèi)姘l(fā)展.