陳野

摘 要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)在中學(xué)物理教學(xué)中有非常重要的作用，抓好實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以提升整個(gè)中學(xué)物理的教學(xué)質(zhì)量。通過(guò)設(shè)置問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考，可以促進(jìn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中既動(dòng)手又動(dòng)腦，有利于發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的主觀能動(dòng)性，從而理解實(shí)驗(yàn)原理、步驟、數(shù)據(jù)處理的方法等，實(shí)現(xiàn)高效實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

關(guān)鍵詞：開(kāi)放性；物理實(shí)驗(yàn)；高效

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2017）1-0016-3

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的重中之重，抓好實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以大幅提升整個(gè)物理教學(xué)的效率。雖然教師都意識(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)整個(gè)物理教學(xué)的重要意義，然而在教學(xué)實(shí)踐中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果卻有待提升。要提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，就要改變?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中教師講得過(guò)多、講得過(guò)細(xì)的現(xiàn)狀，讓學(xué)生多一點(diǎn)思考、多一點(diǎn)動(dòng)手的機(jī)會(huì)，而不是在教師的統(tǒng)一要求下，整齊劃一地完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不妨多設(shè)計(jì)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等。下面以“機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，談一談如何通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考構(gòu)建開(kāi)放性物理課堂。在教科版教材必修2第四章第五節(jié)，教材介紹了實(shí)驗(yàn)原理、操作、數(shù)據(jù)處理等，但不詳細(xì)，在教學(xué)中還應(yīng)設(shè)計(jì)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行精細(xì)化的深入思考。

1 問(wèn)題引導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，最重要、最難的就是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。這要求學(xué)生透徹理解實(shí)驗(yàn)原理，然后搞清楚要測(cè)量哪些物理量，如何測(cè)量，用什么測(cè)量，各個(gè)測(cè)量的物理量之間的關(guān)系是怎樣的（如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）。這些問(wèn)題如果不給學(xué)生思考的機(jī)會(huì)，直接告訴學(xué)生原理是什么、有些什么步驟、如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生會(huì)有很重的記憶負(fù)擔(dān)，而且即使記住了也會(huì)很快忘記，效果不佳。如果沒(méi)有教師的引導(dǎo)，直接讓學(xué)生漫無(wú)目的地思考，學(xué)生將會(huì)無(wú)從下手。為了破解實(shí)驗(yàn)難題，提升實(shí)驗(yàn)效果，教師可以設(shè)計(jì)問(wèn)題，通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生深入思考，弄清楚實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作背后隱藏的邏輯，以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法等。

問(wèn)題（1）：機(jī)械能守恒的條件是什么？

意圖：清楚機(jī)械能守恒的條件，在后續(xù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)才知道該讓研究對(duì)象做何種運(yùn)動(dòng)，受到什么力的作用，有些什么力做功。

問(wèn)題（2）：為了順利地驗(yàn)證機(jī)械能守恒，應(yīng)該讓研究對(duì)象做何種運(yùn)動(dòng)？

意圖：讓學(xué)生知道只能選擇自由落體運(yùn)動(dòng)、光滑軌道的圓周運(yùn)動(dòng)、擺。

問(wèn)題（3）：需要知道哪些物理量，這些物理量能直接測(cè)量嗎？

意圖：清楚初末狀態(tài)的動(dòng)能和重力勢(shì)能不能直接測(cè)量，為轉(zhuǎn)化測(cè)量的物理量做準(zhǔn)備。

問(wèn)題（4）：如果讓小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，本實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量哪些物理量呢？用什么工具測(cè)量？如何測(cè)量？

意圖：為后續(xù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟做準(zhǔn)備。

通過(guò)思考，學(xué)生得出兩種自由落體的實(shí)驗(yàn)方案。方案一是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的方案，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。方案二是光電門(mén)方案，其裝置如圖2所示。

2 問(wèn)題引導(dǎo)理解實(shí)驗(yàn)步驟

在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，很多時(shí)候?qū)W生并不清楚每一個(gè)步驟背后所蘊(yùn)含的道理。如此一來(lái)，學(xué)生只是簡(jiǎn)單的機(jī)械重復(fù)，并沒(méi)有真正的理解，不理解為何要這樣操作，難以達(dá)到融會(huì)貫通的目的，當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件變化時(shí)學(xué)生就會(huì)不知所措。為此，在設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案之后，不能簡(jiǎn)單給出實(shí)驗(yàn)步驟，而應(yīng)該在給出實(shí)驗(yàn)步驟之后，通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考為什么要這樣？如此，學(xué)生才能帶著明確的目的，認(rèn)真仔細(xì)地觀察，積極地動(dòng)手操作、動(dòng)腦思考[1]，才能在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)揮其主觀能動(dòng)性。以用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律為例，細(xì)化實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)可以設(shè)置如下問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考。

步驟一：如圖1所示，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，并將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源上。

問(wèn)題（5）：為什么要先做這一步？

意圖：讓學(xué)生明白做事需要遵循一定的順序，實(shí)驗(yàn)儀器的組裝也不例外，應(yīng)該“先主干，再枝干，后細(xì)節(jié)”。

問(wèn)題（6）：鐵架臺(tái)應(yīng)放在桌子的什么位置？打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上時(shí)應(yīng)該注意什么？

意圖：讓學(xué)生注意為了保護(hù)桌子，也為了在紙帶上打出更多的點(diǎn)，應(yīng)該把鐵架臺(tái)放在桌子邊緣。

問(wèn)題（7）：為了減小阻力，讓重錘拖著紙帶的運(yùn)動(dòng)更接近自由落體運(yùn)動(dòng)，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上時(shí)應(yīng)該注意什么？

意圖：把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上時(shí)，有的學(xué)生沒(méi)有豎直安裝，通過(guò)該問(wèn)題的思考達(dá)到糾正這類(lèi)錯(cuò)誤的目的。

步驟二：把紙帶的一端和重物用夾子固定好，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提起紙帶使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近。

問(wèn)題（8）：為什么要“豎直提起”？

意圖：引起學(xué)生注意，操作中“豎直提起”這一細(xì)節(jié)是為了避免學(xué)生操作不當(dāng)，增大了紙帶和限位孔之間的阻力。

問(wèn)題（9）：為什么“重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近”？

意圖：讓學(xué)生明白這樣可以打出更多的點(diǎn)，獲取更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

步驟三：先接通電源，然后松手讓重物帶著紙帶自由下落，重復(fù)幾次，得到3～5條打點(diǎn)清晰的紙帶。

問(wèn)題（10）：為什么要“先接通電源”？

意圖：先接通電源，后釋放重物，是為了讓重物做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器已經(jīng)能夠穩(wěn)定工作。

步驟四：在打好的紙帶中挑選一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上0，以后的點(diǎn)依次標(biāo)上1、2、3、……用刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)下落的高度h1、h2、h3……

問(wèn)題（11）：點(diǎn)0到1，點(diǎn)0到2，點(diǎn)0到3，……是自由落體運(yùn)動(dòng)嗎？

意圖：明白上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程是自由落體運(yùn)動(dòng)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析做鋪墊。

步驟五：計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度。

問(wèn)題（12）：如何計(jì)算打點(diǎn)“1”“2”“3”時(shí)的瞬時(shí)速度？

意圖：要明白自由落體運(yùn)動(dòng)屬于勻變速直線運(yùn)動(dòng)，計(jì)算瞬時(shí)速度的方法是：勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度。以此為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析奠定基礎(chǔ)。

3 問(wèn)題引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理屬于實(shí)驗(yàn)的總結(jié)提升階段，學(xué)生需要處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果及完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這也是從現(xiàn)象上升到理性認(rèn)識(shí)的重要階段。在這個(gè)階段中，教師要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮思維的能動(dòng)作用，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理的方法，了解影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素，培養(yǎng)實(shí)事求是的態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)。[1]在數(shù)據(jù)處理階段，為了降低難度，且發(fā)揮學(xué)生思維的主觀能動(dòng)性，需要教師給學(xué)生拋出一些問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生思考。以用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律為例，在數(shù)據(jù)處理階段可以設(shè)置如下問(wèn)題。

問(wèn)題（13）：如果用計(jì)算法處理數(shù)據(jù)，選紙帶上打下的第一個(gè)點(diǎn)為起始點(diǎn)，重力勢(shì)能的變化是多少？動(dòng)能的變化是多少？是否需要測(cè)量重物的質(zhì)量m？

意圖：作圖后學(xué)生知道其圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，斜率為重力加速度，以此達(dá)到滲透數(shù)形結(jié)合思想的目的。

問(wèn)題（17）：若作v2-h圖像，則其斜率表示什么含義？

意圖：拓展學(xué)生思維，達(dá)到融會(huì)貫通的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

高中物理實(shí)驗(yàn)對(duì)物理教學(xué)有重要的作用，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是物理教學(xué)的魅力所在，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以極大地促進(jìn)學(xué)生的綜合能力的發(fā)展和思維水平的提升。然而，要達(dá)到這樣的目標(biāo)就必須要在實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生積極動(dòng)腦，而非只是動(dòng)手，唯有如此才能更好地讓實(shí)驗(yàn)為教學(xué)服務(wù)。通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考，第一，問(wèn)題起到了鋪設(shè)臺(tái)階，把難點(diǎn)化整為零的作用，這可以降低實(shí)驗(yàn)難度；第二，設(shè)置問(wèn)題使得問(wèn)題的解決具有方向性，學(xué)生不再漫無(wú)目的；第三，避免了教師講，學(xué)生聽(tīng)，按照步驟機(jī)械地操作實(shí)驗(yàn)。通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考，其實(shí)驗(yàn)的過(guò)程是開(kāi)放的，學(xué)生的思維是靈動(dòng)的。通過(guò)問(wèn)題的點(diǎn)撥可以引導(dǎo)學(xué)生深入思考，構(gòu)建開(kāi)放性物理實(shí)驗(yàn)課堂，讓學(xué)生真正掌握實(shí)驗(yàn)的原理與方法，才能融會(huì)貫通，以不變應(yīng)萬(wàn)變，實(shí)現(xiàn)物理課堂更高效。

參考文獻(xiàn)：

[1]閻金鐸，田世昆.中學(xué)物理教學(xué)概論[M].北京：高等教育出版社， 2003.

（欄目編輯 趙保鋼）