物理課堂實驗藝術(shù)分析

時間:2022-05-28 11:10:05

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物理課堂實驗藝術(shù)分析

一、高中物理實驗教學(xué)的重要性

物理是高中理科基礎(chǔ)科目之一,高中生不僅要學(xué)習(xí)物理知識,還要提高學(xué)習(xí)物理知識和應(yīng)用物理知識的能力。而高中物理與初中物理相比,是螺旋式上升的,學(xué)習(xí)起來比較有難度。若是教學(xué)方式使用不合理,會直接影響學(xué)習(xí)效果。只有通過有效開展實驗教學(xué),才能使學(xué)生體驗物理實驗的獨特魅力,并感受學(xué)習(xí)物理實驗的重要性。開展實驗教學(xué)的重要性在于:一方面,有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。物理作為大眾一致認(rèn)可的緊密型科學(xué)課程,物理實驗的設(shè)計與實踐操作非常嚴(yán)密精細(xì),若是其中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,將直接影響實驗結(jié)果。[1]在物理實驗過程中,必須要保證學(xué)生注意力的高度集中,觀察物質(zhì)的微妙變化,并做好記錄工作,從而得出正確的實驗結(jié)論,這樣可以于無形中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)精神。另一方面,有助于提升課堂教學(xué)質(zhì)量。高中物理教材中蘊含許多抽象知識,若是教師僅采用講授式的教學(xué)手法,很難吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過開展一些形式多樣、簡單易學(xué)的物理實驗,不僅能夠降低物理知識的學(xué)習(xí)難度,而且有助于提升學(xué)生的實驗操作能力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

二、高中物理課堂實驗教學(xué)不足及解決思路

1.輕視學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位在高中物理教學(xué)中開展實驗活動,旨在強化學(xué)生的實踐操作能力、實驗現(xiàn)象分析能力及創(chuàng)新思維能力。但是現(xiàn)階段高中物理課堂實驗教學(xué)工作的開展情況并不理想,普遍存在教師包辦一切的情況,學(xué)生只是觀察教師的演示操作,課堂教學(xué)忽略了學(xué)生的主體地位。而我們知道,旁觀與實踐參與是存在本質(zhì)區(qū)別的,物理實驗的旁觀者很難感受到物理實驗的趣味性,更談不上形成學(xué)習(xí)興趣,其學(xué)習(xí)效果更是差之千里。[2]基于此種問題,教師需要及時轉(zhuǎn)換教育思想,在課堂教學(xué)中充分展現(xiàn)學(xué)生的主體地位,將學(xué)生吸引到課堂中來,鼓勵學(xué)生在教師指導(dǎo)下自行動手自主探索,這無形中會強化學(xué)生的實驗操作能力與感知能力。例如,教師在教學(xué)魯科版高中物理必修一《牛頓第三定律》這一課時,為了得到作用力與反作用力的關(guān)系,可以將兩只測力計掛鉤鉤在一起,分別用力拉兩測力計,觀察兩測力計的讀數(shù),從而得到作用力與反作用力的關(guān)系。實驗過程中,可以把同桌學(xué)生視為一組進(jìn)行推移游戲,讓學(xué)生親身感受作用力與反作用力之間的關(guān)系。再如,教師在講解有關(guān)重力的知識時,可以讓學(xué)生站在椅子上,雙手緊握一物體隨后再放開雙手,觀察物體下墜過程的運動軌跡,親身體驗地球引力的神奇之處。2.實驗材料過于老化從調(diào)查結(jié)果中得知,大部分高中物理實驗器材都是陳舊的,并且數(shù)量不夠,經(jīng)常是小組三、四個人輪流實驗,無法滿足物理實驗的教學(xué)需求,造成教學(xué)時間的極大浪費。高中物理教材中有許多實驗是與學(xué)生現(xiàn)實生活息息相關(guān)的,教師需要善于從生活中提取素材,引導(dǎo)學(xué)生大膽想象,鼓勵學(xué)生自主設(shè)計實驗方案,親手操作驗證自己的猜想。利用簡易的實驗器材,深度探索物理知識的奧秘,對培養(yǎng)學(xué)生實驗操作能力具有諸多幫助。例如,在學(xué)習(xí)《動量定理》這節(jié)課時,要求生雞蛋從高處落下不破,引導(dǎo)學(xué)生按照自己設(shè)計的實驗方案進(jìn)行操作。有的學(xué)生說在底部墊上海綿,有的說底部用泡沫塑料做緩沖,有的說讓雞蛋掉到水中,有的說利用氫氣球等,盡管做法五花八門,但都是圍繞動量定理展開,通過延長作用時間和減小落地時雞蛋的動量,從而減小地面對雞蛋的作用力。教師此時需把握時機引入新課,為學(xué)生講解動量定理相關(guān)知識,從而不斷提升物理課堂教學(xué)質(zhì)量。3.實驗過程無亮點許多高中物理教師在開展實驗教學(xué)活動時,僅是按照教材或是輔助材料上的實驗操作方案進(jìn)行講解,且實驗過程毫無亮點,很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,時間一長,學(xué)生很容易產(chǎn)生棄學(xué)厭學(xué)情緒。[3]基于此種問題,在實驗教學(xué)中,教師需要一改傳統(tǒng)的授課方式,從前期準(zhǔn)備環(huán)節(jié)入手進(jìn)行創(chuàng)新,盡可能簡化實驗操作流程,增加實驗活動的趣味性,從而使學(xué)生對物理實驗產(chǎn)生濃厚興趣。例如,教師在講解魯科版高中物理必修1牛頓第一定律這一知識時,可以為學(xué)生布置課下觀察任務(wù),觀察汽車緊急剎車時汽車的狀態(tài),結(jié)合自己的生活經(jīng)驗如公交車突然剎車身體會不由自主前傾,使學(xué)生獲得物理知識無處不在、與自己的生活息息相關(guān)的認(rèn)知,從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

三、高中物理課堂的實驗藝術(shù)——魅力實驗

1.理論與實驗結(jié)合,激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維在物理實驗課堂中,教師需要依據(jù)學(xué)生的理解能力,將理論與實驗教學(xué)結(jié)合起來,利用實驗操作引導(dǎo)學(xué)生自主解析物理現(xiàn)象并總結(jié)實驗原理,從而不斷提升課程教學(xué)效率[4]。例如,教師在教學(xué)魯科版高中物理必修1平拋運動這一知識時,因為平拋運動比直線運動復(fù)雜,不容易直接研究它的速度變化規(guī)律,需要將它分解成較簡單的運動來研究??紤]到實驗的難度,教師需要采取理論與實踐相結(jié)合的授課方式,帶領(lǐng)學(xué)生回顧之前所學(xué)的知識,引導(dǎo)學(xué)生利用運動合成分解知識將平拋運動分解成多個小實驗,隨后利用已有經(jīng)驗進(jìn)行實驗猜想,自主實驗驗證猜想,從而更直觀地理解并掌握平拋運動這一知識。實驗步驟:①利用教師提供的定有斜槽的木板,適當(dāng)調(diào)整角度,同時檢查木板是否水平;②將釘子豎直釘在木板上,用重錘線檢查坐標(biāo)的豎直情況,將斜槽末端所在的位置視作原點,自原點O繪制出豎直向下的y軸和水平向右的x軸;③選定某一位置,讓球自由下滑,從原點開始做平拋運動;④觀察并大致確定平拋運動小球在某一x值處的y值,隨后用筆標(biāo)出小球經(jīng)過的位置,對應(yīng)坐標(biāo)紙進(jìn)行記錄,隨后依次改變x值,確定其他各點的位置。為了保證實驗精確度,教師需要適當(dāng)進(jìn)行語言指導(dǎo)。如:在操作中,需要保證記錄面板處于豎直平面內(nèi)等。如此一來,可以有效實現(xiàn)感性到理性的學(xué)習(xí)過渡,不僅符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,且能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。[5]借助親身體驗實驗操作活動,學(xué)生能夠準(zhǔn)確得出實驗結(jié)論,從整體上提升課程教育質(zhì)量。2.簡易實驗,激發(fā)探究興趣在學(xué)習(xí)某些物理定理前,由于多種因素的影響,學(xué)生可能會對物理知識產(chǎn)生一些錯誤的認(rèn)知。為了解決這一問題,教師在實驗教學(xué)中需要巧用簡易實驗,激發(fā)學(xué)生的探究興趣,調(diào)動學(xué)生參與的積極性。同時,圍繞實驗疑點設(shè)置多種問題,鼓勵學(xué)生自主實驗解析問題,強化學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。[6]如:教師在教勻變速直線運動實例這一課時,為了讓學(xué)生能夠自主構(gòu)建自由落體實驗?zāi)P?,教師可以采取對比實驗的方式,幫助學(xué)生更好理解問題。例如,將一個乒乓球和一個網(wǎng)球同時從一個高度放手,結(jié)果表明網(wǎng)球的下落用時更少。學(xué)生依據(jù)實驗得出,質(zhì)量大的物體下落得更快。此時教師需要再繼續(xù)提問:“這一理論具備全面性嗎?”隨后繼續(xù)演示實驗,拿出兩張完全一樣的紙,將其中一張紙揉成紙團(tuán),另一張不做處理,再次進(jìn)行對比實驗。結(jié)果學(xué)生發(fā)現(xiàn)紙團(tuán)下落更快。此時不用教師提問,學(xué)生便會主動說出自己的疑惑,如:為什么兩個實驗所得的結(jié)論是相悖的?有些學(xué)生提出自己的猜想,即物體下落的速度與質(zhì)量自身并無關(guān)聯(lián)。通過這樣的實驗,無形中糾正了學(xué)生的學(xué)習(xí)問題,使學(xué)生對接下來的學(xué)習(xí)充滿好奇。在此基礎(chǔ)上,教師提問“為什么紙團(tuán)比紙片要下落得快?”學(xué)生會立即聯(lián)想到之前所學(xué)的阻力知識,回答說:“紙片在下落過程中受到的阻力比紙團(tuán)大?!币虼耍柚喴讓嶒?,學(xué)生不僅能夠掌握自由落體運動的條件,自主推導(dǎo)運動規(guī)律的三個公式,并且可以形成實驗驗證的好習(xí)慣。3.魅力之三:自主探究實驗,強化學(xué)習(xí)能力高中物理課程教育標(biāo)準(zhǔn)指出:“物理教育的終極目標(biāo)是學(xué)生能夠靈活利用所學(xué)知識去解決實際問題?!痹谌粘=虒W(xué)中,教師需要聯(lián)合物理實驗與現(xiàn)實生活,利用生活中多種有趣的現(xiàn)象,吸引學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生更快更好更牢地掌握物理知識[7]。例如,在學(xué)習(xí)有關(guān)“電學(xué)”方面的知識時,教師可以以實驗室內(nèi)燈管與走廊的燈管為例,使學(xué)生對串并聯(lián)產(chǎn)生初步的認(rèn)知,隨后經(jīng)過實驗操作,從而深度體會電學(xué)方面的知識。如:利用簡易的實驗裝置,引導(dǎo)學(xué)生分析物理串并聯(lián)電路蘊含的原理,并鼓勵學(xué)生解析聲控?zé)舻墓ぷ髟?。在講解理論知識后,教師可以帶領(lǐng)學(xué)生動手制作簡易的串并聯(lián)電路,以加深學(xué)生對此原理的學(xué)習(xí)印象。經(jīng)過實驗體驗學(xué)生得知,在串聯(lián)電路中電流途徑只有一條,整個電路只需一個開關(guān)控制,開關(guān)所在位置對電路控制沒有影響,而在并聯(lián)電路中電流途徑有兩條或兩條以上,干路開關(guān)控制整個電路。借助實驗探究,不僅可以加深學(xué)生對知識的理解,而且可以培養(yǎng)學(xué)生自主探究的實驗意識,為日后學(xué)習(xí)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

綜上所述,在物理實驗教學(xué)活動中,教師需要善于創(chuàng)新實驗活動,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,使實驗教學(xué)變得簡單而亮點不斷,專業(yè)而不令人反感;需要通過巧設(shè)實驗情境,展現(xiàn)實驗魅力,引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識去解決實際問題,從而真正達(dá)到物理知識學(xué)以致用的教學(xué)目的。

參考文獻(xiàn):

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[7]李慶明.高中物理實驗探究教學(xué)的探索和實踐[J].讀與寫(教育教學(xué)刊),2017(3):107.

作者:張在焰 單位:福清第一中學(xué)