運用演示實驗突破高中物理教學難點的思考

【摘 要】進入高中以來，學生對物理的學習，從經典力學等一系列貼近生活的內容進入到更為深層次的內容，從地面走向天空，從宏觀走向微觀。對學生而言，僅從教材上了解這些高中物理的理論知識相對較為困難，學生很難對所學知識有一個具體而客觀的認識，對此，教師就需要運用演示實驗幫助學生理解。

【關鍵詞】演示實驗;高中物理;重難點

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2022）12-0116-03

在許多高中生眼中，物理一直都是一座跨不過的大山。數量眾多的例題、復雜的計算等都是學生學習物理的難點所在。對高中物理教師而言，如何巧妙地突破教學重難點，幫助學生盡快找到解決難點的竅門和方法，讓學生學好這一門課程，也是一大難題。

1? ?通過演示實驗證明觀點

科學實驗是指根據一定目的，運用一定的器材、設施等物質手段，在人為的條件下觀察、研究自然現象及其規(guī)律性的社會實踐形式。數百年前，伽利略就是通過實驗，在世人的見證下證明了物體下落的速度與物體本身的質量無關，物體會同時落地，這與亞里士多德的觀點有所不同。伽利略是通過科學的實驗證明自己的觀點，而亞里士多德僅僅是通過“經驗”。一些學生升入高中后，還是帶著“經驗”的方法來學習物理，在這種情況下，教師僅僅通過講授的形式很難使學生理解與吸收物理知識，屆時就可以發(fā)揮出演示實驗的作用。因此在課堂中，教師巧妙地利用演示實驗來促進學生理解和吸收知識是很有必要的，實驗帶來的視覺沖擊是傳統課堂授課無法比擬的。

2? ?通過演示實驗幫助學生理解

在實際的高中物理教學中，總會出現一些教學難點，教師教不會，學生也學不會。教師若想攻克這些教學難點，就需要找到出現難點的原因，從而有的放矢，利用有效策略化難為簡。通常來說，造成教學難點的原因主要有三方面。

第一，高中生在學習物理知識之前，就已經在自身的生活經驗和實踐經驗的基礎上，對各種宏觀現象形成了一種固有的看法。這雖對高中生學習物理知識具有極大的促進作用，但由于其部分固有看法所體現的并不是事物的本質，因此會對學生接受物理知識形成一定阻礙。

第二，高中生具有了一定的生活實踐經驗，因此對一些相對簡單易懂的概念可以輕松理解和接受，但由于缺乏直接的感性認識，其對有些相對復雜抽象的知識則難以理解和接受。

第三，根據心理學理論，以往已經掌握的知識技能及方法都會對學生學習新知識帶來一定的干擾或阻礙，無形中使教學更為困難，這種現象被稱為負遷移[1]。當學生知識量不斷增加，相似知識的辨識難度也會增加。在找到物理教學難點形成的原因之后，教師就可發(fā)揮演示實驗的作用，通過一系列的實驗來幫助學生理解與學習。

2.1? 增強學生的實際感受

對高中生而言，在學習一些枯燥的基礎理論知識時，難免會感到困難重重。因此在課堂上，教師可以充分利用身邊的一些小物件來進行演示實驗。如在學習“自由落體”這一章節(jié)時，學生對這一知識點難以理解，教師可以一步一步地引導學生提出問題、分析問題、解決問題，向學生拋出問題，引導他們思考：“為什么我給粉筆施加一個大小為F的力，粉筆會以一定的初速度飛出，它的運動軌跡是一個曲線而不是一條直線？”

2.2? 激發(fā)學生的求知欲望

在實踐活動中，如果學生感到自己缺乏相應知識，就會產生探索新知識或拓展已有知識的欲望，這種情況反復多次出現，認識傾向就逐漸轉化為個體內在的求知欲。在學生初次學習自由落體定律時，教師可以根據學生的興趣愛好模擬一個物理演示實驗，如“在一場游戲中，空投飛機即將到達，你認為飛機是提前進行投放還是在該點上空進行投放？”通過這樣的問題引發(fā)學生的思考，不僅能激發(fā)他們的學習熱情，還能激發(fā)他們的求知欲望。

2.3? 鍛煉學生的思維能力

物理概念是基于具體情境但又比較抽象的隱性知識，規(guī)律性的東西一般都深藏在表象的背后。人們通過感官觀察或者口頭的直觀描述是無法清楚理解和認識它們的，而演示實驗恰好可以彌補這方面的缺失。通過演示實驗的教學方式，教師能夠使學生建立一種新的思維模式，幫助學生剝離事物的表象看到事物的本質。學生通過演示實驗可以解決學習過程中的難點，加強對知識的理解和掌握。教師演示實驗并不一定要進行實際的實驗，以上述“空投飛機”為例，這個實驗是通過模擬形式進行的。學生在以后的學習生涯中還會遇到很多難以理解的問題，而這些問題很多時候是無法直接進行實驗的，只要在正確的理論指導下，便可以通過模擬演示實驗來方便自己理解和掌握一些重難點。

2.4? 加強師生的互動

傳統物理教學模式下，學生接受知識多是被動的，課堂都是以教師為主體。在這一形勢下，教師對學生的學習內容和學習方法進行規(guī)劃和總結，學生通過練習大量的習題不斷鞏固知識，但通常是知其然不知其所以然，對于一些物理現象和規(guī)律的認識只停留在會用來做題的階段，對規(guī)律所蘊含的本質知之甚少。在物理學課堂教學中引入演示實驗，體現了以人為本的教育理念，把課堂交給學生，學生通過演示實驗可以加深對知識的理解，同時也促進了學生和教師的交流[2]。學生在進行實驗時會遇到各種各樣的問題，這時會向教師請教和求助。教師通過和學生的溝通，能夠及時發(fā)現學生存在的問題，從而有針對性地進行指導，并及時調整教學進度和教學方法。雙向溝通交流使教師的課堂教學效果更顯著，學生的學習更主動有效。

3? ?通過演示實驗幫助學生學習

3.1? 運用科學推理法

機械能守恒定律對學生而言一直是一個難點，如果只是讓學生對公式進行簡單記憶，那么他們對于定律內含有的知識點基本不能理解，這種教學方式對學生來說很痛苦，對教師又何嘗不是。如果教師運用物理模型，以U型斜面為例證明機械能守恒，在斜面的一端放置一個圓形小球，忽略斜面的摩擦，理想條件中小球會在U型斜面上不斷地運動。小球從高到低運動的過程中，小球本身的重力勢能轉化為動能，在上升過程中，動能轉化為重力勢能。在忽略摩擦的情況下，小球會不斷地往返運動下去，從而證明機械能守恒定律。通過這樣的演示實驗，有助于學生理解機械能守恒定律。

3.2? 運用轉化法

在物理實驗中，由于自身屬性的原因，很多物理量很難通過儀器、儀表直接測量，或者因為條件有限，所測量出的精確度有限。此時就可以利用物理量之間的定量關系以及各種效應，將難以測量的物理量轉化為可以測量的物理量，之后再反求待測物理量，此類方法便為轉化法[3]。

3.3? 運用類比法

類比法是一種古老的認知思維與推理方法，是將未知或不確定的事物與已知的事物進行歸類比較，進而對未知或不確定的事物進行推理的方法。在課堂中教師用類比的方法，將電流比作學生所熟悉的水流等一系列物體，能方便學生理解。如I=nqSv，學生看到時可能不理解這個公式，這時就可以利用類比實驗法，將水流比作電流，將q比作單位體積內的水流，S代表水管橫截面積，v代表水流的速度，通過這個公式即可求出這個管內的水流量，這樣一來學生就很容易理解這一知識點。

3.4? 運用模型法

模型法借助與原型相似的物理模型或抽象反映原型本質的思想模型，間接地研究客體原型的性質和規(guī)律。通俗地說，模型法就是通過引入模型（能方便人們解釋那些難以直接觀察到的事物的內部構造、事物的變化以及事物之間的關系的符號、公式、表格、實物等）將物理問題實際化。如在學習萬有引力定律時，學生對金、木、水、火、土星的運行軌跡并不能很好地理解，這時就可以發(fā)揮模型法的作用，用一個原子模型來代替太陽系模型，這樣直觀的形式更利于學生理解。

3.5? 運用放大法

物理實驗中常包含對一些微小物理量的測量。為提高測量精度，人們常需要采用合適的放大方法，選用相應的測量裝置將被測量物體放大后再進行測量。有時人們會遇到一些細小難以測量的單位，而又無法使用轉化法取得該數據，這時就需要運用放大法來求取該數據。如在講到壓力這一節(jié)時，由于壓力也是一個無法直接觀察得到實際數據的物理量，因此教師可以借助一個普通的礦泉水瓶，并向瓶中加入適量的水，再用力壓瓶子，瓶塞上部的細管液面上升，說明瓶子在壓力作用下發(fā)生了形變。

3.6? 運用控制變量法

在物理實驗中，某些變量是沒有實際數值的，它們被稱為變量或變數。變量一般以拉丁字母來表述，有時一個物理演示中會存在多個變量，會導致學生的思維出現混亂，因此教師可引入控制變量這一方法。以探究物塊所受摩擦力有關因素為例：三個物塊質量為分別m、2m、3m，摩擦因數分別為μ、2μ、3μ，所處接觸面傾斜度分別為0°、30°、60°。實驗過程如下：

（1）保持接觸面傾斜度一致，選取三個質量不同的物塊，放置在傾斜度一致的桌上，用彈簧測力計拉動物塊，比較難易程度，實驗結束后對三個物塊的拉動情況進行記錄。

（2）選擇三個不同傾斜度的桌面，選取三個完全一致的物塊，用彈簧測力計拉動物塊，比較難易程度，實驗結束后對三個物塊的拉動情況進行記錄。

（3）保持傾斜度一致，選擇三個摩擦因數不同的物塊，用彈簧測力計拉動物塊，比較難易程度，實驗結束后對三個物塊的拉動情況進行記錄。

對數據進行總結，可以發(fā)現在傾斜度一致時，質量越大的物塊越難拉動。選取三個完全一致的物塊時，桌面的傾斜度越大，則越容易拉動。在傾斜度一致時，摩擦因數越大的物塊越難拉動。

3.7? 比較法

將待測物理量與選作標準單位的物理量進行比較的方法叫比較法，如測量物體長度、用天平稱質量、用電橋測電阻等。有時光有標準量具還不夠，還需要配置比較系統，使被測量與標準量進行比較。如測量金屬在某溫度下的比熱容，因為金屬的比熱容會隨溫度的升高而變大，因此教師可以用比較法測，把兩種金屬材料做成形狀相同的樣品，加熱到一定溫度后讓其自然冷卻，作降溫曲線（T-t曲線），由牛頓冷卻定律即可得解。比較法是物理實驗中最普通、最基本的實驗方法，也是實驗設計中設計對照實驗的基礎。

綜上所述，在講解重難點知識時，教師合理運用演示實驗可以引導學生理解重難點，能幫助學生快速熟悉并掌握某些難懂的知識點。演示實驗能給予學生最為直觀的視覺沖擊，有助于學生加深對物理概念和物理規(guī)律的掌握，與此同時還能提升學生的自主探究能力。

【參考文獻】

[1]曾森泉.運用演示實驗突破高中物理教學難點的實踐研究[J].新教育時代電子雜志（教師版），2017（34）.

[2]張敬.優(yōu)化高中物理課堂演示實驗的教學實踐與研究[D].天津：天津師范大學，2005.

[3]張秀娟.高中物理隨堂實驗的教學實踐與研究[D].天津：天津師范大學，2005.

【作者簡介】

羅軼（1982～），男，漢族，四川夾江人，本科，中學一級教師。研究方向：高中物理。