楊旭峰

（義烏中學 浙江 金華 322000）

物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，加強實驗教學是提高物理教學質量的根本途徑.物理實驗教學對學生形成物理概念，掌握物理規(guī)律，培養(yǎng)學生觀察能力、動手能力和創(chuàng)新能力都起著重要的作用.新課標要求在高中物理課程實施上要注重自主學習，提倡教學方式多樣化；強調教學中要大力加強物理課堂實驗，要求教師必須努力完成新課標中規(guī)定的每一個實驗，強調教師應因地制宜設計簡單實驗，并使用身邊隨手可得的物品進行科學探究活動和各種物理實驗.物理課堂實驗不應再是課堂教學中一個可有可無的附屬品，而應成為培養(yǎng)學生動手能力和探究精神的一個有效手段.

現(xiàn)行的課堂實驗教學現(xiàn)狀大部分是不太令人滿意的.由于教師在教學中往往忽略了學生學習知識的自主建構過程，更多采用的是偏重記憶理解、接受式的教學方式，從而導致學生在物理學習中有重結果、輕過程的傾向，輕視科學方法和科學態(tài)度的養(yǎng)成.物理教學正因過分強調“學科中心”和“知識系統(tǒng)”，而使物理實驗的“學術化”傾向十分明顯.國內外的各種調查顯示，很多中學生對物理學習的興趣正在明顯降低，甚至一些學生放棄了對物理的學習.導致這一狀況的原因固然是多方面的，但物理實驗能否激發(fā)學生的探究興趣和求知欲望應是一個主要因素.傳統(tǒng)的物理課堂實驗教學方式顯然已經不再適應當前高中新課程改革的需要，改革傳統(tǒng)的物理課堂實驗教學方式，使課堂實驗教學充分發(fā)揮其在素質教育的特殊作用已成當務之急.

基于上述思考，筆者選取人教版《物理·選修3-4》第十一章的最后一節(jié)“外力作用下的振動”，從課堂實驗教學的角度，進行了一次有益的嘗試.

1 設計思路

（1）在教學模式上，從過去的傳遞式向探究式轉型.傳統(tǒng)的課堂實驗教師做得多、學生主要是看.教師在此過程中扮演著“包辦”的角色.而教學活動的主體——學生卻很少參與.由于學生缺少“參與”意識，課堂實驗教學往往調動不起學生的學習積極性，發(fā)揮不了學生的主體作用，以致于他們的獨立操作能力及創(chuàng)造力難以培養(yǎng)，使課堂實驗教學處于一種尷尬的境地.本節(jié)課的教學中，先后設計“受迫振動的頻率”、“受迫振動的振幅”等探究性實驗，問題提出后，通過實驗觀察、比較歸納、討論交流等一系列的教學探究活動，突出學生的主體地位，使他們在學習上獲得主動權.充分展現(xiàn)物理學科實驗及動手這一特點和魅力.

（2）在教學手段上，更加注重信息技術與物理課堂教學的結合.由于時空、環(huán)境的限制，有許多演示實驗難以完成或效果不佳，以致學生對許多物理知識難以理解和接受，使教學效果受到影響.DIS實驗系統(tǒng)為科學探究提供了全新的實驗平臺，數據采集由人工轉變成智能，圖像功能強大.實驗探究過程中所用時間短、效率高，給中學物理實驗帶來了變革，但DIS實驗系統(tǒng)的功能還有待進一步開發(fā)完善.在此，通過自制簡單的實驗教具再結合DIS數字信息系統(tǒng)既可開發(fā)出“繪制固有振動及阻尼振動位移隨時間變化的圖像”實驗，大大優(yōu)化實驗的教學效果.

2 實驗方案

2.1 振動位移 －時間圖像

（1）實驗裝置說明（圖1）

1）將位移傳感器直接置于滑塊的上方，待穩(wěn)定后將在平衡位置處的位移記為零.

2）滑塊在氣墊導軌上的振動可近似認為是固有振動，插上風帆后則可認為是阻尼振動.

圖1 自制振動位移 －時間圖像演示儀

（2）實驗操作并得到相關圖像

圖2

（3）比較.對兩種振動進行進一步的分析，并總結出各自的特點.

（4）反思.未插風帆時是否受到阻力？為何又是固有振動呢？

2.2 受迫振動的頻率

（1）實驗裝置說明（圖3）.將“彈簧振子”置于裝滿水的截去瓶頸的可樂瓶中，增加振動的穩(wěn)定性 ，優(yōu)化教學效果.

（2）實驗操作

第一次演示.逐漸增大驅動力的頻率（即增大轉速）.

圖3 手搖受迫振動演示

現(xiàn)象及結論：受迫振動的頻率發(fā)生變化，說明肯定不等于固有頻率，因為固有頻率只有一個.

再次演示.此次教師數搖的次數，學生則數振動的次數.

現(xiàn)象及結論：發(fā)現(xiàn)始終吻合，說明受迫振動的頻率等于驅動力的頻率.

第三次演示.重點觀察振幅的變化情況.

現(xiàn)象及結論：振幅隨著驅動力的頻率先增大后減小，說明振幅并非隨驅動力頻率做簡單的線性變化.

那么當驅動力的頻率多大時振幅最大？

2.3 受迫振動的振幅

（1）實驗裝置說明（圖4）

圖4 自制共振擺

1）驅動球需比其他小球重一些，橫桿所用材料需輕、薄.

2）最左邊的單擺可以任意改變擺長.

3）改變擺長即改變了單擺固有周期.

（2）實驗操作

1）讓左邊小球先振，觀察其余小球振動情況.

實驗現(xiàn)象.左邊第二個振幅最大.

原因分析.進水樓臺先得月，還是另有蹊蹺？

若想讓第三個小球振幅最大，有何辦法？

2）改變擺長，實驗驗證想法.

結論：擺長相等（即驅動力的頻率等于固有頻率），受迫振動的振幅最大——共振.

3 教學反思

優(yōu)化的物理課堂實驗教學要求重視學生的直接經驗，尊重學生的想法和主體地位，這就需要教師真正轉變教學觀念，解放思想，大膽嘗試，積極進行思考，探索和創(chuàng)新，爭取多路多舉，靈活多變的教學方式，充分調整自己的角色以及與學生的關系.優(yōu)化的物理課堂實驗教學需要教師的主導作用貫穿于課堂實驗的設計、實施、反饋、改進的全過程，為學生提供盡可能真實的問題情境，提供各種學習資源，處理實驗教學學習中出現(xiàn)的各種問題，這就要求教師不斷地提高自身的專業(yè)素養(yǎng)和教育教學水平.

總之，課程改革，是對教師傳統(tǒng)理念的嚴峻挑戰(zhàn).唯有不斷嘗試與反思才能以開放的心態(tài)完成角色的轉型定位，完善自身的知識結構，提高自身結合素質，切實承擔起教師教書育人，傳承文化的重任.