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        基于“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”下的探究性課堂教學(xué)探討

        2009-04-02 10:05:54韋葉平劉成華
        物理教學(xué)探討 2009年1期
        關(guān)鍵詞:問題探究教學(xué)反思

        韋葉平 劉成華

        摘要:本文就“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”的使用,結(jié)合“動(dòng)量守恒”的課堂實(shí)錄,探討了幾個(gè)物理實(shí)際問題的教學(xué)實(shí)例。

        關(guān)鍵詞:課堂實(shí)錄;問題探究;教學(xué)評(píng)價(jià);高考鏈接;教學(xué)反思

        中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003-6148(2009)1(S)-0030-4

        “仿真物理實(shí)驗(yàn)室”是一種集模擬物理過程、即時(shí)數(shù)據(jù)分析為一體的優(yōu)秀教學(xué)軟件,它為物理課堂的教與學(xué)提供了豐富而又方便的實(shí)現(xiàn)機(jī)會(huì),使用者可以根據(jù)需要模擬宏觀或微觀、高速或低速、或化靜為動(dòng)等平常無法實(shí)現(xiàn)或在現(xiàn)有中學(xué)實(shí)驗(yàn)條件下無法完成的實(shí)驗(yàn)。

        1 “動(dòng)量守恒”課堂實(shí)錄

        首先通過播放視頻飛船與航天器對(duì)接、火車編組時(shí)車廂對(duì)接的畫面;教室里,穿著溜冰鞋的兩個(gè)學(xué)生,不論誰推誰一下,他們都會(huì)向相反方向滑開的現(xiàn)象,從而觀察相互作用的兩個(gè)物體的動(dòng)量變化,使學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)。然后把相互作用的兩個(gè)物體抽象成兩個(gè)相互作用的小球,在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,運(yùn)用“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”軟件探究動(dòng)量守恒定律。通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)的形式,讓同學(xué)分組協(xié)作學(xué)習(xí),探究出各種情形下,兩球碰撞的動(dòng)量變化情況,得出動(dòng)量守恒定律及其適用條件,最后再通過理論推導(dǎo)得出結(jié)論。

        (1)讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo),帶著問題去學(xué)習(xí)。

        高中學(xué)生都有一定的電腦操作基礎(chǔ),“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”又非常容易上手,稍微培訓(xùn)一下就能使用“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”這個(gè)軟件。而且,在老師的指導(dǎo)下親手設(shè)置實(shí)驗(yàn)環(huán)境,不僅有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,更能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力及在實(shí)際操作中的探究能力,其實(shí)驗(yàn)步驟如表1所示。

        (2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄,并觀察數(shù)據(jù),得出結(jié)論。

        高二學(xué)生,基礎(chǔ)知識(shí)仍比較薄弱、理解能力還有待提高,如果老師在課堂上直接將動(dòng)量守恒定律的公式推導(dǎo)給他們,然后就讓他們?nèi)ビ枚勺鲱}目,他們有可能依葫蘆畫瓢能夠把題目做出來,但是要他們說出道理來卻很困難。究其原因是他們對(duì)動(dòng)量守恒定律的理解不透,動(dòng)量守恒定律是怎么來的不太清楚。這樣的結(jié)果會(huì)導(dǎo)致不該用動(dòng)量守恒定律的地方用了,而該用的地方?jīng)]有用。在這節(jié)課上,教師在檢查學(xué)生設(shè)置的物理環(huán)境正確的前提下,讓學(xué)生仿真實(shí)驗(yàn)、記錄數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、總結(jié)規(guī)律、得出結(jié)論,學(xué)生經(jīng)過親身體驗(yàn),不僅記住了結(jié)論,更清楚了結(jié)論是怎么來的,也能控制實(shí)驗(yàn)條件,應(yīng)用到實(shí)際問題中去。我們應(yīng)徹底糾正“做實(shí)驗(yàn)不如講實(shí)驗(yàn)、背實(shí)驗(yàn)”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),從根本上來培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合能力。

        (3)問題探究

        教學(xué)中以“學(xué)”為中心,學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體,教師僅作為引導(dǎo)者。但教師可以根據(jù)對(duì)學(xué)生、教學(xué)媒體、教學(xué)內(nèi)容等的分析,引導(dǎo)學(xué)生以獨(dú)立思考和協(xié)作的學(xué)習(xí)方式大膽想象、不斷嘗試,努力發(fā)現(xiàn)知識(shí),必要時(shí)還可以向教師尋求幫助;教師為學(xué)生的探索提供多種形式的幫助,并且促進(jìn)學(xué)生之間的交流合作。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過程中能夠發(fā)現(xiàn)不理解的或是覺得有趣的問題,往往比解決問題更為重要。 下面,筆者例舉了一些有代表性的探究實(shí)驗(yàn),如表3所示。

        (4)教學(xué)評(píng)價(jià)

        新課程評(píng)價(jià)既要發(fā)揮評(píng)價(jià)的甄別和選拔功能,更要注重發(fā)揮促進(jìn)與激勵(lì)功能,使評(píng)價(jià)過程成為促進(jìn)學(xué)生發(fā)展和提高的過程,使每一位學(xué)生獲得最大的發(fā)展和成功。因此,教師要根據(jù)不同的評(píng)價(jià)內(nèi)容和對(duì)象,去選擇不同的評(píng)價(jià)方式。例如,建立學(xué)生檔案、項(xiàng)目調(diào)查、活動(dòng)觀察、實(shí)踐操作、情景測(cè)驗(yàn)等,要將定性評(píng)價(jià)與定量評(píng)價(jià)相結(jié)合,切實(shí)提高評(píng)價(jià)的有效性和準(zhǔn)確性。筆者在本節(jié)課上,注重培養(yǎng)學(xué)生積極的學(xué)習(xí)態(tài)度、創(chuàng)新精神、解決問題的能力以及合作精神,努力發(fā)現(xiàn)和發(fā)展學(xué)生多方面的潛能,如表4所示。

        2 高考鏈接

        例 (2006年江蘇高考題)如圖1,質(zhì)量均為m的A、B兩個(gè)彈性小球,用長(zhǎng)為2L的不可伸長(zhǎng)的輕繩連接。現(xiàn)把A、B兩球置于距地面高為H處(H足夠大),間距為L(zhǎng)。當(dāng)A球自由下落的同時(shí),B球以速度v0向A球水平拋出。求:

        (1)兩球從開始運(yùn)動(dòng)到相碰,A球下落高度。

        (2)A、B兩球相碰(碰撞時(shí)無機(jī)械能損失)后,兩球各自速度的水平分量。

        (3)輕繩拉直的過程中,B球受到繩子拉力的沖量大小。

        解析 本題情景新穎,內(nèi)容涉及平拋運(yùn)動(dòng)、動(dòng)量守恒、能量守恒等知識(shí)點(diǎn),考查學(xué)生運(yùn)用已有物理知識(shí),分析具體問題的能力,重在分析物理過程。而學(xué)生的難點(diǎn)恰在對(duì)物理過程的認(rèn)識(shí)和物理模型的建立。筆者嘗試?yán)谩胺抡嫖锢韺?shí)驗(yàn)室”創(chuàng)設(shè)物理環(huán)境,模擬小球的運(yùn)動(dòng)情況,記錄運(yùn)動(dòng)軌跡(圖2)。學(xué)生對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程一目了然。從而,結(jié)合板書或直接在圖2上選取有代表性的小球軌跡,構(gòu)造出圖3。在此基礎(chǔ)上,再分析臨界情況所滿足的條件,該題便迎刃而解。

        (1)設(shè)到兩球相碰時(shí),A球下落的高度為h,由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得:

        3 教學(xué)反思:多媒體輔助物理教學(xué)的優(yōu)越性

        物理教學(xué)中涉及到許多抽象過程、微觀過程、極端過程和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)儀器等,教師常借助多媒體課件簡(jiǎn)化物理模型、表現(xiàn)復(fù)雜過程。此外還可以借助幾何畫板、Excel軟件來根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合曲線等,將定性的物理實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行量化,化抽象為具體,更具有說服力,給這門古老的學(xué)科注入了新的活力。因此,利用多媒體輔助物理教學(xué)往往有著傳統(tǒng)教學(xué)所不能實(shí)現(xiàn)的優(yōu)越性。

        (1)模擬不易觀察的物理現(xiàn)象和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。如“布朗運(yùn)動(dòng)”、盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)和α粒子散射實(shí)驗(yàn)、講述萬有引力定律時(shí)行星的運(yùn)動(dòng)情況以及衛(wèi)星的發(fā)射、運(yùn)行和接收等。

        (2)控制物理現(xiàn)象進(jìn)程的快慢。如“彈性碰撞”,可以形象模擬碰前、碰時(shí)、碰后,小球的形變和速度變化關(guān)系;再如,“平拋運(yùn)動(dòng)”可根據(jù)需要模擬任一時(shí)刻物體運(yùn)動(dòng)情況和豎直自由落體運(yùn)動(dòng)、水平勻速直線運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系,將實(shí)驗(yàn)過程顯示在學(xué)生面前,引導(dǎo)學(xué)生理解平拋運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)。

        (3)抽象物理過程形象化。如電流的形成、電磁場(chǎng)的產(chǎn)生和傳播、原子核的裂變和聚變等物理現(xiàn)象,借助計(jì)算機(jī)模擬,可以將這些“無形”的動(dòng)態(tài)物理現(xiàn)象變?yōu)椤坝行维F(xiàn)象”展現(xiàn)出來,讓大家看到它們的變化規(guī)律。

        (4)課堂教學(xué)的信息量多、知識(shí)容量大。如,高三物理復(fù)習(xí)課上將高中物理所涉及的內(nèi)容分成力、熱、電、光、原五個(gè)專題,每個(gè)專題的知識(shí)形成知識(shí)鏈,各個(gè)專題之間的知識(shí)織成網(wǎng)。遇到數(shù)據(jù)處理較多的實(shí)驗(yàn),要善于將數(shù)據(jù)處理和作圖轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)操作,教學(xué)效率可以明顯提高。

        多媒體在課堂教學(xué)中發(fā)揮著巨大的作用,但我們不需要把它神秘化,其實(shí)它只是解決一些教學(xué)問題、提高教學(xué)質(zhì)量的工具。當(dāng)然,不是每一節(jié)課、每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)、每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都必須用多媒體技術(shù),更不能讓它主宰教學(xué)。我們應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)對(duì)象、教學(xué)條件而定,以提高教學(xué)質(zhì)量和效益為目的,以改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式和促進(jìn)學(xué)生發(fā)展為宗旨。

        (欄目編輯鄧 磊)

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