借助生活化素材促進高中物理實驗教學(xué)提質(zhì)增效的路徑

摘 要：高中物理實驗教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、實踐能力和創(chuàng)新思維的重要環(huán)節(jié)，將生活化素材引入高中物理實驗教學(xué)，不僅能夠打破傳統(tǒng)實驗的局限，使實驗內(nèi)容更加豐富多彩，還能夠激發(fā)學(xué)生的探索欲和求知欲，提高他們參與實驗的積極性和主動性.基于此，文章旨在通過分析生活化素材在高中物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用價值，提出一系列可行的策略，以期為高中物理實驗教學(xué)提供新的思路和方法，從而實現(xiàn)教學(xué)的提質(zhì)增效.

關(guān)鍵詞：生活化素材；高中物理實驗；提質(zhì)增效；教學(xué)路徑

中圖分類號：G632

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0333（2024）33-0080-03

收稿日期：2024-08-25

作者簡介：楊慶忠（1972.10—），男，江蘇省灌云人，本科，一級教師，從事高中物理教學(xué)研究；

謝春樹（1977.9—），男，江蘇省灌云人，本科，高級教師，從事高中物理教學(xué)研究.

生活化素材作為與學(xué)生日常生活緊密相連的資源，其獨特的親和力和實用性為高中物理實驗教學(xué)的改革提供了新的思路.將物理知識與學(xué)生的生活實際緊密結(jié)合起來，通過設(shè)計一系列貼近學(xué)生生活、富有探究性和趣味性的實驗活動，引導(dǎo)學(xué)生在觀察、思考、動手實踐的過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，進而達到提升物理實驗教學(xué)質(zhì)量和效率的目的^[1].

1 引入日常物品，直觀展示原理

在高中物理實驗教學(xué)中，引入日常生活中的常見物品不僅可以降低學(xué)生理解抽象物理概念的難度，還能提高他們的學(xué)習(xí)興趣^[2].為此，教師可以通過搜集身邊的物品，如彈簧、橡皮筋、瓶子等，設(shè)計貼近生活的實驗項目.這些日常物品不僅能降低實驗的成本，還能讓學(xué)生感到親切，提高他們的參與度.同時，教師在教學(xué)過程中，應(yīng)當引導(dǎo)學(xué)生觀察這些物品在特定條件下的行為變化，通過現(xiàn)象揭示背后的物理規(guī)律.

以人教版高中物理《重力與彈力》這一節(jié)為例，在講解彈簧彈力與形變量的關(guān)系時，教師可以采用身邊的日常物品——彈簧和不同重量的物體（如鉤碼或小石塊），來設(shè)計一個簡單的實驗.首先，教師向?qū)W生介紹實驗?zāi)康模禾骄繌椈蓮椓εc形變量之間的定量關(guān)系，接下來，引導(dǎo)學(xué)生思考如何測量彈簧的彈力和形變量，并鼓勵他們提出自己的想法.為了進行實驗，教師可以使用如圖1所示的裝置：將一根彈簧的一端固定在鐵架臺的橫桿上，確保彈簧自然下垂，然后，指導(dǎo)學(xué)生觀察并記錄彈簧自由下垂時下端在刻度尺上的位置，隨后，教師示范如何在彈簧下端懸掛不同質(zhì)量的物體（如鉤碼），并要求學(xué)生記錄每次提高質(zhì)量后彈簧伸長的長度，彈簧彈力等于懸掛物體的重力，而形變量則是指彈簧伸長的長度.在實驗過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考以下問題：為什么隨著懸掛物體重力的增加，彈簧伸長的長度也會增加？彈簧伸長的長度與懸掛物體重力之間是否存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)系？通過這樣的提問，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，引導(dǎo)他們主動思考和探索.實驗完成后，教師組織學(xué)生整理實驗數(shù)據(jù)，繪制彈簧彈力與形變量的關(guān)系圖，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)，彈簧的彈力與形變量之間存在線性關(guān)系，即在彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長量與作用在其上的外力成正比.

2 模擬生活情境，增強實踐感知

在高中物理實驗教學(xué)中，模擬生活情境能夠幫助學(xué)生更好地理解物理概念并增強實踐感知^[3].具體而言，教師可以通過構(gòu)建與學(xué)生日常生活相關(guān)的實驗情景，使抽象的物理原理變得具體可感.通過這種方式，教師不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能培養(yǎng)他們的觀察能力和分析能力，使學(xué)生能夠在實踐中感受物理的魅力，進而提高教學(xué)質(zhì)量和效果.

在講解“摩擦力”的內(nèi)容時，教師首先可以引入一個生活化的場景：假設(shè)學(xué)生正在參與一項戶外活動——攀巖.教師詢問學(xué)生，在攀爬過程中會遇到哪些與摩擦力相關(guān)的問題？學(xué)生可能會回答說，手和腳與巖石之間的摩擦力非常重要，因為如果摩擦力不夠，就容易滑落；而如果摩擦力過大，則可能會影響攀爬的速度.隨后，教師組織學(xué)生進行一個簡單的實驗，來模擬攀巖時摩擦力的作用.實驗器材包括一塊木板、幾個不同材質(zhì)的小滑塊（例如木頭、塑料、金屬）、彈簧秤以及砂紙.教師先讓學(xué)生預(yù)測，當他們在不同材質(zhì)的表面上拖動滑塊時，需要多大的力才能克服摩擦力，使滑塊移動.然后，教師指導(dǎo)學(xué)生利用彈簧秤來測量拖動滑塊所需的力，并記錄下不同材質(zhì)表面的數(shù)據(jù).實驗過程中，教師進一步引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么在同樣的條件下，不同材質(zhì)的滑塊所需的拖動力會有所不同？學(xué)生可以通過觀察并記錄滑塊與不同材質(zhì)接觸面之間的摩擦力大小，進而分析出影響摩擦力的因素.如當使用砂紙作為接觸面時，由于其表面更為粗糙，所以摩擦力會更大；而當使用光滑的塑料板時，摩擦力則會減小.此外，教師還可以讓學(xué)生嘗試增加放置在滑塊上的重物，以此來模擬攀巖者攜帶不同重量的裝備對摩擦力的影響.實驗結(jié)束后，組織學(xué)生進行討論，總結(jié)出摩擦力與接觸面粗糙度、材質(zhì)以及壓力之間的關(guān)系.

3 結(jié)合生活實例，深化知識應(yīng)用

在高中物理實驗教學(xué)中，教師可以挑選與學(xué)生生活緊密相關(guān)的實例，如交通工具所做的運動、家用電器的工作原理等，讓學(xué)生認識到物理知識在現(xiàn)實世界中的應(yīng)用價值.同時，教師還可以組織學(xué)生進行小組討論，鼓勵他們運用所學(xué)知識解釋這些實例背后蘊含的物理原理^[4].通過這種方式，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能提高他們分析問題和解決問題的能力，從而達到深化知識應(yīng)用的目的.

在講解“生活中的圓周運動”這一課時，為了讓學(xué)生更好地理解圓周運動的基本概念，教師可以提出這樣一個問題：當我們乘坐旋轉(zhuǎn)木馬時，為什么會感覺到向外甩的力量？接著，教師讓每個學(xué)生想象自己坐在旋轉(zhuǎn)木馬上，并詢問他們是否感受到了向外甩的力量.同時，教師解釋說，這種力量實際上是由向心加速度產(chǎn)生的，它總是指向圓心方向，向心加速度是由旋轉(zhuǎn)木馬轉(zhuǎn)動時的角速度決定的，角速度越大，向心加速度也就越大，人就會感受到更強的向外甩的力量.為了加深學(xué)生的理解，教師可以設(shè)計一個簡單的實驗，使用一個繩子綁住一個小球，并在空中旋轉(zhuǎn)繩子使其做圓周運動，教師要求學(xué)生觀察小球的運動軌跡，并測量小球在不同轉(zhuǎn)速下的向心力（通過改變旋轉(zhuǎn)速度）.通過實驗，學(xué)生能夠直觀地感受到向心加速度與角速度之間的關(guān)系，并理解為何在旋轉(zhuǎn)木馬上會感受到向外甩的力量.實驗結(jié)束后，教師組織學(xué)生進行討論，引導(dǎo)他們總結(jié)出圓周運動中關(guān)鍵參數(shù)之間的關(guān)系，并鼓勵他們思考更多與圓周運動相關(guān)的實際例子，如汽車轉(zhuǎn)彎時的側(cè)向力、地球繞太陽公轉(zhuǎn)等.通過這樣的討論，學(xué)生不僅可以鞏固所學(xué)的知識，還能學(xué)會如何將這些物理原理應(yīng)用到解決實際問題中.

4 利用信息技術(shù)，拓寬實驗視野

在信息化時代，將信息技術(shù)融入高中物理實驗教學(xué)，是借助生活化素材促進教學(xué)提質(zhì)增效的重要途徑.教師可以利用多媒體、計算機軟件等現(xiàn)代信息技術(shù)手段，將更多難以在傳統(tǒng)實驗室中實現(xiàn)的、基于生活化素材的物理實驗案例生動呈現(xiàn)給學(xué)生.這種方式不僅極大地豐富實驗教學(xué)內(nèi)容，還讓學(xué)生能夠在虛擬環(huán)境中安全、直觀地觀察物理現(xiàn)象，深入理解物理原理，從而有效拓寬學(xué)生的實驗視野，提升實驗教學(xué)的質(zhì)量和效率^[5].

在講解“探究平拋運動的特點”實驗時，教師首先介紹平拋運動的基本概念，即物體沿水平方向拋出后，在重力作用下所做的曲線運動.為了幫助學(xué)生理解這一復(fù)雜的運動，教師引導(dǎo)學(xué)生將其分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動.同時，教師提出問題：如何通過虛擬實驗獲得這兩個方向的位移或速度隨時間變化的信息？為了解決這一問題，教師利用計算機軟件模擬功能來輔助教學(xué)，通過調(diào)整初始速度和拋射角度，學(xué)生可以看到不同條件下的平拋運動軌跡，然后引導(dǎo)學(xué)生觀察水平方向和豎直方向的位移隨時間變化的規(guī)律，并解釋這些變化背后的原因.接著，教師進一步利用視頻分析軟件來分析真實世界的平拋運動，可以錄制一段視頻，展示一個小球從一定高度水平拋出后的運動過程，如圖2.通過視頻分析軟件，教師指導(dǎo)學(xué)生如何標記小球的位置，如何獲取每一幀圖像中小球的位置坐標，并自動計算出小球的水平位移和豎直位移.實驗過程中，教師鼓勵學(xué)生對比模擬軟件的結(jié)果與真實視頻分析的結(jié)果，引導(dǎo)他們思考兩者之間的異同.通過這種方式，學(xué)生不僅能夠直觀地理解平拋運動的特性，還能學(xué)會如何使用現(xiàn)代技術(shù)手段來分析和解釋物理現(xiàn)象.

5 結(jié)束語

綜上所述，通過引入日常物品、模擬生活情境、結(jié)合生活實例以及利用信息技術(shù)等多種途徑，不僅能夠增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與動力，促進知識的理解與應(yīng)用，還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與實踐能力，拓寬他們的實驗視野.未來，教師應(yīng)積極探索和實踐生活化教學(xué)方法，不斷優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，以促進高中物理實驗教學(xué)的持續(xù)改進和發(fā)展.

參考文獻：

[1] 賈東仁.基于綜合實踐活動拓寬高中物理實驗授課分析[J].數(shù)理天地（高中版），2024（14）：91-93.

[2] 王在建.核心素養(yǎng)下高中物理實驗教學(xué)策略[J].數(shù)理天地（高中版），2024（14）：111-113.

[3] 范宏斌.試論如何加強高中物理實驗教學(xué)提高物理課堂效率[J].課堂內(nèi)外（高中版），2024（19）：78-79.

[4] 李洪.高中物理教學(xué)中生活化情境創(chuàng)設(shè)策略[J].新課程研究，2024（14）：72-74.

[5] 周春榮.生活化教學(xué)方法在高中物理中的應(yīng)用探究[J].高考，2023（29）：111-113.

[責(zé)任編輯：李 璟]