王旭

摘 要： 通過學(xué)生自制物理教具過程中出現(xiàn)的問題鞏固及再深化掌握的知識(shí)，并獲取新知。

關(guān)鍵詞： 自制 矛盾 反思

若說西方教育思想的集大成者，毫無(wú)疑問非杜威莫屬。這位實(shí)用主義哲學(xué)家的教育理念影響甚廣，直到現(xiàn)在都是教育史上的權(quán)威。

杜威有三句教育名言，其中第三句解釋了怎么進(jìn)行教育：“在做中學(xué)?！倍磐睦碚撜J(rèn)為，你要想學(xué)一個(gè)東西，唯一的方法就是去做，親自體驗(yàn)。所以我一直很提倡自制物理器具，不僅是教師的自我要求，還是增強(qiáng)教學(xué)效果的好方法，同時(shí)教師自制物理器具可以極大帶動(dòng)學(xué)生自制物理器具的積極性和能動(dòng)性，自制物理器具在使用中會(huì)出現(xiàn)一些問題，這些問題的解決就是杜威“在做中學(xué)”理論的實(shí)踐。

一

下面以一次學(xué)生自制液體壓強(qiáng)演示器的經(jīng)歷談下我的淺見。

新課程改革將影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的因素作為探究教學(xué)典型。我校所用蘇科版物理8年級(jí)下冊(cè)84頁(yè)課后“WWW”第3題安排了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，用礦泉水瓶探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小與液體深度的關(guān)系。我因?yàn)橐恢焙茏⒁馀囵B(yǎng)學(xué)生自制物理器具能力，所以布置了一個(gè)探究任務(wù)，讓學(xué)生回去之后利用身邊器材自制物理器具以探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小與液體深度的關(guān)系。

大部分學(xué)生回去后經(jīng)過一番思考，動(dòng)手自制了物理器具，得到了較為明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，根據(jù)所學(xué)液體壓強(qiáng)規(guī)律，“小孔位置越靠近瓶底？（即小孔的位置越低），水柱噴得越遠(yuǎn)”這一現(xiàn)象有力地說明了液體壓強(qiáng)隨深度的增加而增大，學(xué)生由此鞏固了相關(guān)壓強(qiáng)知識(shí)。然而由于物理實(shí)驗(yàn)受很多因素影響，學(xué)生在獨(dú)立實(shí)驗(yàn)過程中看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，與上面結(jié)論不符，使很多學(xué)生陷入困惑。由此，我展開了教學(xué)反思，自制物理器具在使用中出現(xiàn)問題后要如何處理，是一味批評(píng)學(xué)生制作出錯(cuò)還是積極研究出現(xiàn)的問題呢？我想所有老師都會(huì)不假思索地選擇后者，所以對(duì)本次自主探究實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下研究。

首先展示一部分學(xué)生得出正確結(jié)論的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。由圖可見，小孔的位置越低（即水深越深），水柱噴得越遠(yuǎn)（即壓強(qiáng)越大）。然后是讓學(xué)生覺得液體壓強(qiáng)知識(shí)結(jié)論錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象演示，如下圖：

我們發(fā)現(xiàn)位置越低的小孔噴出的水柱反而越近。

自制物理器具使用中極易出現(xiàn)與所學(xué)知識(shí)相矛盾的地方，這個(gè)時(shí)候教師必須特別重視，不能隨意否認(rèn)學(xué)生自制物理器具所做的實(shí)驗(yàn)，而要積極考慮為何會(huì)出現(xiàn)這種情況。

仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)：1.位置低的小孔噴出距離的遠(yuǎn)近與該小孔在瓶中的位置有關(guān)系。2.小孔在瓶身二分之一處噴出的水柱較遠(yuǎn)，在瓶底處噴出的水柱并不遠(yuǎn)。3.小孔噴出的水柱距離的遠(yuǎn)近與水柱下落時(shí)間有關(guān)。

根據(jù)學(xué)過的公式s=vt可得，水柱噴出的距離遠(yuǎn)近與水柱噴出的速度和水柱下落時(shí)間有關(guān)。小孔位置越低，水柱噴得越急，并不是噴得越遠(yuǎn)。深度越深，水柱速度v越大，但水柱下落時(shí)間t較小，從而導(dǎo)致小孔深度越深，噴出的水柱距離并不一定遠(yuǎn)。

那我們?nèi)绾问顾侣鋾r(shí)間相同呢？如何對(duì)自制物理器具進(jìn)行改進(jìn)呢？

使水柱下落高度相同。在不同深度的小孔下面加一個(gè)平板，使平板與小孔保持相同高度。

實(shí)際操作中可以在后面背景中增加相應(yīng)水平對(duì)比標(biāo)志，如下圖是改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)效果。

由本次自制物理器具使用中出現(xiàn)的問題，不難發(fā)現(xiàn)物理背后包含的知識(shí)內(nèi)容是豐富的，使用自制物理器具時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)與所學(xué)知識(shí)相矛盾的地方，這時(shí)候正視這些問題，重視這些問題，往往可以提高學(xué)生的能力，正如麥克斯韋提倡的理論，給學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)儀器越精密反而限制學(xué)生知識(shí)發(fā)展。鼓勵(lì)教師與學(xué)生自制物理器具，解決使用中出現(xiàn)的問題時(shí)往往可以更好地提高學(xué)生的知識(shí)獲取效率，提高學(xué)生的物理探究能力。

所以我提倡讓學(xué)生動(dòng)手自制物理器具，當(dāng)發(fā)現(xiàn)親自動(dòng)手做的物理器具做實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論與猜測(cè)不符，激發(fā)學(xué)生認(rèn)知矛盾，增加實(shí)驗(yàn)趣味性，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，接著由老師引導(dǎo)學(xué)生探究自制物理器具的不足或者實(shí)驗(yàn)方案的不足，改進(jìn)自制物理器具或者創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

二

以下是我在引導(dǎo)學(xué)生自制物理器具的過程中，學(xué)生遇到的一些問題，在與學(xué)生共同解決過程中收獲頗多。

1.制作土電話

土電話的原理是固體能傳播聲音且傳聲效果較好。

學(xué)生自制土電話后大部分都能很好地使用，加深了學(xué)生對(duì)固體傳聲的理解。但也有個(gè)別學(xué)生表示制作的土電話并不能很好地使用，我與他們進(jìn)行了深入探索，一一解開了問題。

有些學(xué)生使用時(shí)線沒有拉直，而處于松弛狀態(tài)，則聽的一方就聽不到對(duì)方的講話聲，原因是對(duì)著杯子講話產(chǎn)生的聲音通過振動(dòng)方式經(jīng)過筆直的線傳到了另一端，從而使對(duì)方接收到聲音，而如果繩子松動(dòng)，這種振動(dòng)就不能延續(xù)，從而達(dá)不到傳遞聲音的目的。

有些學(xué)生制作時(shí)所用的導(dǎo)線材料是各種顏色鮮艷的塑料繩、尼龍、草繩（如下圖），則聽的一方很難聽清講話聲，原因是不同固體傳聲效果有差別，所以土電話制作中，選用金屬絲做導(dǎo)線可以有效提高聽到的聲音響度，這個(gè)問題的發(fā)現(xiàn)和解決可以加深同學(xué)對(duì)不同物體傳聲效果不同這一知識(shí)點(diǎn)的理解。

有些同學(xué)為了體現(xiàn)電話的功效，一人站在屋內(nèi)，一人站在屋外，將土電話伸出窗外，把窗戶關(guān)好進(jìn)行通話，結(jié)果，聽的一方聽不到對(duì)方的講話聲，原因是窗戶關(guān)緊后把中間的導(dǎo)線也緊緊夾住了，此時(shí)會(huì)阻礙聲波的傳播，故另一方聽不到聲音。

我在一開始建議學(xué)生自制土電話時(shí)其實(shí)完全沒有想到學(xué)生會(huì)有問題，總覺得一個(gè)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的土電話，隨便做做就好了，然而事實(shí)卻是小小的土電話在學(xué)生探索過程中會(huì)有許多“美麗的錯(cuò)誤”，正是這些錯(cuò)誤讓學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解得到升華。

試想一下，如果學(xué)生沒有自制物理器具，沒有在過程中出現(xiàn)問題，有些知識(shí)可能就此錯(cuò)過，有些細(xì)節(jié)可能從此忽略?！俺鲥e(cuò)的”自制物理器具，在鞏固學(xué)生舊知的同時(shí)豐富學(xué)生的知識(shí)，查漏補(bǔ)遺。

2.小孔成像

小孔成像的原理是光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，學(xué)生自主探究過程中主要自制下面兩種，一種是小孔成像演示儀，如下圖

制作過程中同樣有學(xué)生出現(xiàn)了問題，如有些同學(xué)用方便的保鮮膜做光屏，無(wú)法觀察到像。究其原因是保鮮膜完全透光，無(wú)法反射光線進(jìn)入人眼，另外有些同學(xué)用較厚的白紙做光屏也無(wú)法達(dá)到效果。為提高光屏成像清晰度，可以考慮給光屏安裝“暗室”，如下圖就是一位學(xué)生完成得很有效的作品。

另一種是在紙板上自制孔洞，利用太陽(yáng)光，研究小孔成像條件，如下圖：

這個(gè)制作一般都能得到小孔成像（與物相同）、大孔成斑（與孔相同）的結(jié)論，但也有學(xué)生遇到奇怪的問題。生：“老師，我在板上挖了較大的三角形孔，在家的時(shí)候后面白紙上是三角形的光斑，為什么到學(xué)校做給同學(xué)看的時(shí)候變成圓形了呢？”在對(duì)學(xué)生自制的物理器具進(jìn)行檢查及觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程后，我發(fā)現(xiàn)了問題，并與學(xué)生一起探討分析。以下是復(fù)原的當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

左圖三角形孔離地面較近，地面上是三角形光斑，右圖是同樣的三角形孔離教室內(nèi)墻壁有一段距離，發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)的是圓形光斑。

我相信很多老師都會(huì)強(qiáng)調(diào)：如果孔較小，通過孔形成的光斑是小孔成像現(xiàn)象，光斑形狀與孔的形狀無(wú)關(guān)；如果孔太大，通過孔形成的光斑不再是小孔成像現(xiàn)象，而是影子的原因，則光斑形狀與孔的形狀有關(guān)，但其實(shí)這是在光屏與小孔距離相同的條件下，像此學(xué)生遇到的問題就可以理解，在孔的形狀一定的條件下，如果光屏與小孔的距離較近，通過孔形成的光斑不再是小孔成像現(xiàn)象，而是影子，則光斑形狀與孔的形狀有關(guān)；如果光屏與小孔的距離較遠(yuǎn)時(shí)，通過孔形成的光斑屬于小孔成像現(xiàn)象，光斑形狀與孔的形狀無(wú)關(guān)。

以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的探究活動(dòng)和自主、合作、探究的學(xué)習(xí)模式已成為新課程改革的重中之重。物理教學(xué)中，我們應(yīng)以自制物理器具為契機(jī)，促使實(shí)驗(yàn)教學(xué)以知識(shí)為本向?qū)W生發(fā)展為本轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，從而達(dá)到提高全體學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的目的。然而在學(xué)生自制物理器具的過程中，難免有各種問題出現(xiàn)，此時(shí)切不可用一句“你做錯(cuò)了”全盤否定學(xué)生，“做中學(xué)”的理論指導(dǎo)我們“出錯(cuò)”的東西才有解疑的價(jià)值，知識(shí)不應(yīng)該是生硬傳授的，請(qǐng)重視學(xué)生那些“出錯(cuò)”，原諒它，包容它，理解它，一起改正它，這將鞏固學(xué)生的舊知，深化學(xué)生的認(rèn)識(shí)，并獲取嶄新的知識(shí)。