運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)突破高中物理教學(xué)難點(diǎn)的實(shí)踐探索*

郭艷平

隨著素質(zhì)教育的不斷深入，教師的教育教學(xué)模式發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變。作為高中物理教師，應(yīng)重視演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的應(yīng)用，順應(yīng)物理學(xué)科的教學(xué)特點(diǎn)，將其充分融入物理教學(xué)過程中，從而有效地將抽象的問題具體化，降低物理教學(xué)難度，幫助學(xué)生更好地理解物理知識(shí)，形成物理思維，提升物理學(xué)習(xí)能力。

一、整合物理教學(xué)資源，發(fā)揮多媒體的作用

傳統(tǒng)物理教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)器材已經(jīng)無法滿足新課改的要求，因而需要對(duì)教材資源進(jìn)行充分而有效的整合。采用演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法能夠有效改善上述問題。在實(shí)驗(yàn)開始前，教師可依據(jù)現(xiàn)有的教學(xué)條件，與實(shí)際要求相結(jié)合，調(diào)整好實(shí)驗(yàn)用具。例如，在學(xué)習(xí)“曲線運(yùn)動(dòng)”這一章節(jié)時(shí)，由于靜止的教學(xué)實(shí)驗(yàn)工具無法幫助學(xué)生更好地了解曲線的運(yùn)動(dòng)速度和方向，因此，教師可以采用多媒體教學(xué)方式，幫助學(xué)生更加全面地了解曲線運(yùn)動(dòng)的主要受力點(diǎn)，從而提高物理課堂教學(xué)效率。

高中物理涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，教學(xué)內(nèi)容也較為豐富。采用多媒體教學(xué)能夠利用視頻動(dòng)畫的方式將知識(shí)點(diǎn)逐一分解，直觀效果更強(qiáng)。多媒體還能夠有效展示實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象和問題，再通過投影儀進(jìn)行完整展現(xiàn)，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)的不同環(huán)節(jié)進(jìn)行合理把控，使得實(shí)驗(yàn)精細(xì)化程度更高。若在實(shí)際的學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程較為煩瑣和復(fù)雜，甚至需要花費(fèi)一定的時(shí)間才能觀察到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，此時(shí)，教師可以在上課前先做好相關(guān)的演示實(shí)驗(yàn)，在演示過程中借助多媒體將整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程記錄下來。在上課過程中借助多媒體軟件和投影儀播放實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果，不僅能夠有效節(jié)約課堂教學(xué)時(shí)間，更能提高實(shí)驗(yàn)成功率，還能夠更好地對(duì)實(shí)驗(yàn)局部和細(xì)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)的放大或縮小，提升演示實(shí)驗(yàn)的利用率，提高課堂教學(xué)水平。例如，在學(xué)習(xí)“曲線運(yùn)動(dòng)”時(shí)，教師可以提前讓學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)，并借助手機(jī)等錄像設(shè)備對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行完整記錄，記錄完成后在物理課堂上利用投影儀進(jìn)行播放，同桌之間或小組之間相互討論，發(fā)現(xiàn)彼此在實(shí)驗(yàn)過程中存在哪些問題需要改善，不斷提高學(xué)生的動(dòng)手能力和觀察能力。需要注意的是，由于拍攝范圍和拍攝角度的限制，會(huì)導(dǎo)致呈現(xiàn)出的實(shí)驗(yàn)效果有所不同，因此，在實(shí)際應(yīng)用過程中，教師要提前對(duì)拍攝角度、拍攝范圍等做好統(tǒng)一要求，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性[1]。

二、引發(fā)學(xué)生自主探究，增強(qiáng)學(xué)生的主體性

高中物理知識(shí)抽象性較強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的邏輯推理等思維能力有一定的要求，加之高中物理所學(xué)的知識(shí)與生活關(guān)聯(lián)性不大，學(xué)生在無法有效解決面臨的問題時(shí)，自主學(xué)習(xí)、自主探究的意識(shí)就會(huì)降低，容易產(chǎn)生畏難心理，喪失對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣。而演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚝芎玫亟鉀Q上述問題，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高解決問題的能力，還能培養(yǎng)學(xué)生自主探究的習(xí)慣，增強(qiáng)學(xué)生的主體性思維意識(shí)，更能最大限度地提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，提高學(xué)生對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的重視程度，引發(fā)學(xué)生自主探究，并嘗試自己采用演示實(shí)驗(yàn)的方式解決學(xué)習(xí)物理過程中遇到的難題。例如，在學(xué)習(xí)“動(dòng)量和沖量”這一章節(jié)時(shí)，教師可以通過演示實(shí)驗(yàn)的方式，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)沖量和動(dòng)量問題進(jìn)行思考，提高學(xué)生的主動(dòng)探究意識(shí)。在學(xué)習(xí)完主要難點(diǎn)和概念后，教師可以取五顆提前準(zhǔn)備好的彈丸，分發(fā)給學(xué)生，將其中的一顆裝入玩具手槍中，沿黑板平行方向擊發(fā)。當(dāng)彈丸穿過紙靶后，教師假裝再次裝上彈丸，面向?qū)W生準(zhǔn)備開槍，未等到槍響，學(xué)生便已經(jīng)開始躲避和防御了。接著進(jìn)行提問：“為什么之前老師射擊時(shí)同學(xué)們并沒有躲避，而現(xiàn)在要紛紛躲避呢？”通過提出疑問的方式，引發(fā)學(xué)生思考。學(xué)生結(jié)合生活實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)，能夠在演示實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出結(jié)論：物體的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)械效果，機(jī)械效果的強(qiáng)與弱取決于物體質(zhì)量和速度，而機(jī)械效果只能存在物體運(yùn)動(dòng)的方向上。教師順勢(shì)引入動(dòng)量的概念。

三、開展趣味演示實(shí)驗(yàn)，破解學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)

傳統(tǒng)教學(xué)中，教師將學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)放在課本知識(shí)點(diǎn)的消化吸收上面，往往忽視物理演示實(shí)驗(yàn)的作用。使得學(xué)生對(duì)于物理學(xué)習(xí)的興趣降低，進(jìn)而導(dǎo)致物理教學(xué)效果不佳。學(xué)習(xí)的動(dòng)力來源于對(duì)學(xué)習(xí)材料的興趣，而學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力離不開對(duì)學(xué)科興趣的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)的重要組成部分。教師可以通過提高演示實(shí)驗(yàn)頻率的方式，在不斷激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上破解物理學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，引發(fā)學(xué)生的好奇心。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不知不覺地提高了注意力，主動(dòng)參與教學(xué)過程，進(jìn)而引發(fā)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容深入思考，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象仔細(xì)觀察，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生更深印象，有效鞏固所學(xué)物理知識(shí)。例如，在學(xué)習(xí)“萬有引力定律”時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)閱讀教材，找到萬有引力的思路和特點(diǎn)。盡管牛頓看到蘋果落地而發(fā)現(xiàn)萬有引力屬于傳說，但要重視牛頓對(duì)天體和地球引力的思考?？梢詮奶O果落地出發(fā)，引發(fā)學(xué)生的好奇心，為學(xué)生提供想象的空間，進(jìn)而引出萬有引力的概念。同時(shí)，為進(jìn)一步幫助學(xué)生理解萬有引力，可以選擇兩名學(xué)生到前臺(tái)做游戲，一是讓兩人靠攏后離開，二是讓兩人跳起看能否在空中保持停止?fàn)顟B(tài)不動(dòng)。然后讓學(xué)生思考后者為何無法實(shí)現(xiàn)？ 既然自然界中任意物體都有萬有引力，為何日常生活中人與人、人與物體之間并沒有感覺呢？ 讓學(xué)生在思考的過程中加深對(duì)抽象知識(shí)的理解[2]。

興趣是教學(xué)活動(dòng)順利開展的基礎(chǔ)。教師應(yīng)充分利用演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)的趣味性，提高物理實(shí)驗(yàn)的形象化表達(dá)，以生活化的教學(xué)情境，不斷激發(fā)學(xué)生的物理興趣和愛好，增強(qiáng)學(xué)生的求知欲望，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性和創(chuàng)造性。例如，在學(xué)習(xí)“物體和質(zhì)點(diǎn)”時(shí)，教師可以將提前準(zhǔn)備好的羽毛高舉后釋放，讓學(xué)生仔細(xì)觀察羽毛是如何運(yùn)動(dòng)的。向?qū)W生發(fā)出提問：“羽毛的下落有什么特點(diǎn)？”教師可將其與竹蜻蜓做對(duì)比，竹蜻蜓的運(yùn)動(dòng)和羽毛的運(yùn)動(dòng)是否一致？ 其特點(diǎn)是什么？ 引導(dǎo)學(xué)生在對(duì)比的過程中，思考生活中物體不同的運(yùn)動(dòng)方式有何不同，是否能夠忽略物體的大小和形狀，以及在什么情況下能夠忽略物體的形狀與大小。在學(xué)習(xí)質(zhì)點(diǎn)的過程中，教師向?qū)W生提問：“哪些物體可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)？ 一輛在鐵軌上勻速行駛的火車，能否將其看作質(zhì)點(diǎn)？”在學(xué)習(xí)的過程中，教師通過不同的演示實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，引發(fā)學(xué)生深入思考，加強(qiáng)與同學(xué)間的交流和溝通，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)興趣。

四、進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)操作，提高學(xué)生實(shí)踐能力

單一、枯燥的學(xué)習(xí)方式無法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也難以提高學(xué)生的成績。為幫助學(xué)生鞏固學(xué)習(xí)知識(shí)，教師要在物理教學(xué)過程中設(shè)計(jì)多樣化的實(shí)驗(yàn)。由于高中的物理教學(xué)任務(wù)較為繁重，為有效完成教學(xué)目標(biāo)，多數(shù)物理教師通常采用自己單獨(dú)完成演示實(shí)驗(yàn)的方式，學(xué)生只需要通過觀察實(shí)驗(yàn)過程或?qū)嶒?yàn)結(jié)果就可以完成物理學(xué)習(xí)。這種方式盡管能夠確保教學(xué)進(jìn)度，但同時(shí)也限制了學(xué)生的實(shí)踐能力，而且教師進(jìn)行單獨(dú)演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，無法關(guān)注所有學(xué)生，座位相對(duì)靠后的學(xué)生極有可能出現(xiàn)看不清實(shí)驗(yàn)過程的情況，導(dǎo)致學(xué)生在物理課堂上未能學(xué)習(xí)到有效的知識(shí)，進(jìn)而跟不上教師的教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)思路，影響物理學(xué)習(xí)效果。作為高中物理教師，在教學(xué)過程中應(yīng)避免這種狀況的發(fā)生。在課堂教學(xué)過程中，教師先進(jìn)行整體演示實(shí)驗(yàn)，然后鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐，從而驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，不斷加深和鞏固學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果的印象，充分了解和掌握物理知識(shí)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。學(xué)生物理實(shí)踐能力的提升有助于其學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)成績的提高。例如，在學(xué)習(xí)“力的合成（平行四邊形定則）”這一章節(jié)時(shí)，教師可以先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，再將演示過程向同學(xué)逐一仔細(xì)說明，幫助學(xué)生理解和記憶。教師完成實(shí)驗(yàn)整個(gè)步驟后，要求學(xué)生親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，在此過程中，教師應(yīng)不斷強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，從而保證學(xué)生能夠獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，提高學(xué)生的自信心[3]。

五、創(chuàng)設(shè)演示實(shí)驗(yàn)情境，培養(yǎng)自主思考能力

當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中面臨較難的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，很容易喪失信心，不愿意開動(dòng)腦筋，不肯主動(dòng)思考，特別是在高中階段，由于物理知識(shí)存在一定的難度，對(duì)學(xué)生的抽象思維能力有較高的要求，因此，學(xué)生通常在學(xué)習(xí)前就有了學(xué)不會(huì)的心理準(zhǔn)備，導(dǎo)致他們?cè)诤笃诘膶?shí)際學(xué)習(xí)中產(chǎn)生放棄的想法，為高中物理教學(xué)帶來一定的難度。而演示實(shí)驗(yàn)不僅能夠激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的好奇心，還能將物理知識(shí)和實(shí)際生活進(jìn)行緊密連接。教師利用和生活實(shí)際有關(guān)的實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)過程中以創(chuàng)設(shè)情境的方式，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行假設(shè)，并合理闡述理由。在實(shí)際的演示實(shí)驗(yàn)過程中，教師可以向?qū)W生提出一些問題和建議，引導(dǎo)學(xué)生更加認(rèn)真和仔細(xì)地觀察整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，促進(jìn)學(xué)生自主思考能力的提升。這種教學(xué)方式能夠有效地將問題進(jìn)行合理拆分，形成相應(yīng)的小問題，便于學(xué)生思考和理解。值得注意的是：教師應(yīng)保證問題的提出及情境的創(chuàng)設(shè)能夠促進(jìn)學(xué)生物理知識(shí)的學(xué)習(xí)和物理核心素養(yǎng)的提升，能有效提升物理課堂教學(xué)質(zhì)量和效率。另外，教師在進(jìn)行問題創(chuàng)設(shè)時(shí)應(yīng)以實(shí)驗(yàn)為核心，確保問題和實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴袡C(jī)融合，提高知識(shí)的連續(xù)性和準(zhǔn)確性，降低學(xué)生的思想壓力，形成良好的思維能力。與此同時(shí)，教師應(yīng)保證所提出的問題數(shù)量和難易程度相符合，對(duì)問題的難度進(jìn)行合理有效把控，若題目過難會(huì)降低學(xué)生的自信心，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)心態(tài)受到影響。在創(chuàng)設(shè)演示實(shí)驗(yàn)情境過程中教師一定要重視上述問題，以不斷發(fā)展學(xué)生的自主思考能力。例如，在學(xué)習(xí)“自由落體運(yùn)動(dòng)”時(shí)，教師先向?qū)W生提出問題：“重的物體和輕的物體相比，哪一個(gè)下落得更快？ 物體下落的過程與哪些因素有關(guān)，質(zhì)量較大的物體在下落過程中比質(zhì)量小的物體快嗎？”教師可以選擇質(zhì)量較大的物體和質(zhì)量較小的物體進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備硬幣和紙張，將紙張揉成團(tuán)，使其與硬幣在同一高處落下，觀察兩者的下落情況。通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和對(duì)比，可以得出：質(zhì)量大的物體下落快；質(zhì)量相同時(shí)體積小的下落快；體積相同質(zhì)量不同的物體下落一樣快，以及物體下落的運(yùn)動(dòng)情況和物體質(zhì)量無關(guān)。通過清晰的演示實(shí)驗(yàn)，能夠幫助學(xué)生提高主動(dòng)思考的積極性，使學(xué)生能夠在增加實(shí)驗(yàn)印象的同時(shí)，充分掌握物理知識(shí)[4]。

六、抽象的問題具象化，突破思維的局限性

學(xué)生受到思維局限性的影響，當(dāng)學(xué)習(xí)較為抽象的物理知識(shí)時(shí)會(huì)感到很吃力，很多知識(shí)點(diǎn)無法準(zhǔn)確理解，更無法形成有效的物理思維和想象能力。而演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行Ы鉀Q這個(gè)問題。通過演示實(shí)驗(yàn)，將抽象的知識(shí)具體化、形象化，幫助學(xué)生更好地理解和掌握物理知識(shí)，對(duì)學(xué)習(xí)的物理概念和物理定律有更深的印象和理解，既能形成物理思維，又能打破學(xué)生思維的局限性。例如，在學(xué)習(xí)“平拋物體運(yùn)動(dòng)過程”時(shí)，教師可以采用演示實(shí)驗(yàn)的方式，展現(xiàn)平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，使學(xué)生能夠更加直觀地觀察了解到白紙上的平滑曲線。讓學(xué)生彼此討論后得出小球的軌跡，使抽象的運(yùn)動(dòng)更加具象化，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解[5]。

總之，演示實(shí)驗(yàn)在高中物理知識(shí)的學(xué)習(xí)中具有積極的意義，能夠有效幫助學(xué)生掌握學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，通過演示實(shí)驗(yàn)更有針對(duì)性地解決問題。高中物理教師應(yīng)充分整合教學(xué)資源，創(chuàng)設(shè)不同的問題情境，增強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的趣味性，打破學(xué)生的興趣難點(diǎn)，使抽象的物理知識(shí)更加具體化；打破學(xué)生思維的局限性，提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力。