劉召新
(余姚市第四中學 浙江 寧波 315400)
自從伽利略奠定了實驗作為物理學研究的基礎(chǔ),科學有了突飛猛進的發(fā)展,取得了許多驕人的成績.用實驗貫穿高中物理教學,不但有利于激發(fā)學生的學習興趣,有利于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng);而且能夠創(chuàng)設(shè)有效獲取知識的環(huán)境,讓學生深入理解物理原理.同時,實驗也是物理教師專業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵.
本文將結(jié)合實際教學例談利用實驗貫穿高中物理教學的方法.
愛因斯坦說,“興趣是最好的老師,它可激發(fā)人的創(chuàng)造熱情、好奇心和求知欲.”同時興趣又影響學生的注意力,而注意力是保證學生上課的首要條件.走進物理課堂(課堂引入環(huán)節(jié))提出問題,通過實驗建立初步表象.巧妙的課堂引入實驗可以事半功倍,設(shè)計的思路如下.
利用簡單可得的身邊事物設(shè)計一些趣味的小實驗,可以很快地縮短學生與所學知識的距離,從而輕松自然地投入到課堂里來.
圖1和圖2是“電源和電動勢”課堂引入的實驗設(shè)計.
圖1 自制水果電池
圖2 自制簡易電機
心理學認為,當發(fā)生認知沖突時人的大腦皮層將極其活躍,出乎預(yù)料的事件激起人的驚奇情緒,然后主觀上就會迫切需要發(fā)掘其中的緣由,極大地調(diào)動起探究者的興趣,可以最大限度地激發(fā)人的探知欲.以下幾個實驗現(xiàn)象都是與學生平時認知不同的實驗.
圖3 電磁阻尼演示器
圖4 錐體上坡
圖5 懸浮紙幣
物理學是一門以觀察和實驗為基礎(chǔ)的學科,許多物理知識都是通過觀察實驗,經(jīng)過認真的思索總結(jié)出來的.物理實驗不僅僅是動手的過程,更是動腦思維的過程,所以物理課堂教學過程離不開實驗的探究.物理課堂教學(突破重難點)設(shè)計實驗,進行問題探究,找出規(guī)律.
實驗設(shè)計應(yīng)盡可能采用與實際生活、生產(chǎn)密切相關(guān)的材料,營造熟悉的前提條件.如,高中力學里的摩擦力學習既是重點又是難點,特別是摩擦力的方向判斷和摩擦力與運動的關(guān)系問題.以下是筆者利用課本進行的演示實驗.
圖6 物體間摩擦力方向
圖7 摩擦力方向與運動方向關(guān)系
伴隨著新教材的全面實施,物理課本上增加或者改編的內(nèi)容缺少相應(yīng)的配套實驗,給該部分內(nèi)容的教學帶來了困難.教師把握機會自己動手設(shè)計實驗填補教學上實驗的不足和空白,可以提高課堂教學效率和促進自己專業(yè)的發(fā)展.
圖8 自制向心力演示器
圖9 自制凹凸橋演示器
楊振寧說,“有血有肉的物理學才是活的物理學.很多學生在學習中形成一種印象,以為物理學就是一些演算.演算是物理學的一部分,但不是最重要的部分.物理學最重要的部分是與現(xiàn)象有關(guān)的.絕大部分物理學是從現(xiàn)象中來的.現(xiàn)象是物理學的根源.”
所以設(shè)計實驗進行物理規(guī)律的探究學習尤其重要,特別是一些抽象的問題.如,“電場”、“磁場”和“能量”的問題,可以利用實驗設(shè)計化抽象為具體,教學將會變得生動有趣.
圖10 電場力演示器
圖11 靜電風車
圖12 電容器充放電演示儀
讀萬卷書,不如行萬里路.物理實驗就是重要物理學習之路.課堂學習之后再用實驗來解釋現(xiàn)象,驗證規(guī)律.這樣既可以鞏固課堂所學知識,又可以進一步對物理規(guī)律進行驗證和評估,甚至再進一步地探究和學習.
師生課下的合作實驗可以增進師生感情,構(gòu)筑一種平等的師生關(guān)系,調(diào)動學生對物理學習的積極性.師生合作實驗的過程本身就是課堂學習的延續(xù),把教和學的活動有機統(tǒng)一起來,進一步提高知識的拓展,體現(xiàn)學以為用的觀念.
圖13 自制數(shù)顯摩擦力演示器
圖14 自制微型光學觀察器
放手讓學生在課下進行獨立自主實驗研究,既可以檢驗學生課堂學習的成果和加強對所學知識的理解,又可以增強學生的動手能力和創(chuàng)新能力,有利于學生終身科學能力的發(fā)展.
圖15 變壓器問題綜合探究儀
圖16 自制純電阻、非純電阻探究儀
從提出(發(fā)現(xiàn))問題,到用實驗建立初步表象;再用實驗進行探究,總結(jié)歸納規(guī)律;最后再用實驗來驗證規(guī)律.體現(xiàn)了實踐-理論-實踐的認知規(guī)律,物理實驗貫穿了科學探究的全過程,最終使學生感到物理是有趣的,物理是有用的,物理并不難.