陸遠軍　戴巍

在當(dāng)前實際教學(xué)過程中，現(xiàn)行教材中有些演示實驗設(shè)計思想不夠嚴(yán)謹(jǐn)、實驗現(xiàn)象不夠明顯，導(dǎo)致學(xué)生無法看到一些直觀的現(xiàn)象，使人產(chǎn)生疑義，或因?qū)嶋H操作性不強，而達不到預(yù)期的教學(xué)效果。這就需要教師自己或組織學(xué)生改進實驗儀器，保證實驗正常進行，使實驗現(xiàn)象更清晰、實驗結(jié)果能說明物理原理，或能使學(xué)生通過實驗有所收獲，體會獲得成功的喜悅，激發(fā)學(xué)習(xí)發(fā)奮學(xué)習(xí)物理的激情。筆者就多年來的教學(xué)經(jīng)歷，結(jié)合具體案例談一談物理實驗器材改進的問題。以下是對“探究動能影響因素”器材改進前后對比所獲得的不同的教學(xué)效果。

教材自身對裝置做過一次改動，改動前實驗裝置：

教材自身改動后實驗裝置：

我們進一步改動后實驗裝置：

進一步改動后實驗器材：斜面軌道（帶槽）、水平軌道（帶槽）、三個大小相同的小球（鋼珠、玻璃珠、塑料球）、小車（尾部粘貼橡皮圈）。

原型實驗的不足之處：教材中先是用小球撞擊木塊，考慮到小球滾動的方向性不強，后改進成小車撞擊木塊，雖然撞擊時方向性有所改善，但實際操作下來經(jīng)常達不到預(yù)定目標(biāo)，在斜面軌道和水平軌道的轉(zhuǎn)折處容易發(fā)生偏離，從而滾出預(yù)定軌跡。在小車撞擊木塊時若稍有偏差，容易出現(xiàn)撞偏木塊。由于小球（或小車）的撞偏，以及木塊與水平接觸面位置的變化，木塊的運動軌跡就更容易發(fā)生改變，從而導(dǎo)致實驗的失誤大大增多，導(dǎo)致實驗效果不理想，學(xué)生更加難以理解。同時由于木塊與水平面屬于滑動摩擦，摩擦力較大，這就要求小球（或小車）撞擊木塊時的動能要大一些，或者木塊的質(zhì)量盡量小一些，否則體現(xiàn)不出撞擊效果。但是當(dāng)兩者的質(zhì)量差太大時，又容易導(dǎo)致穩(wěn)定性差，發(fā)生撞偏現(xiàn)象，又一次降低了實驗的成功率。另外，小球（或小車）與木塊碰撞需要完全非彈性碰撞，原型實驗中小球（或小車）撞擊木塊后彼此分離，木塊由于慣性繼續(xù)往前運動，根本不能做到完全非彈性碰撞，看不出小球（或小車）對木塊做功的過程。

實驗的創(chuàng)新及改進后達到的效果：我們改進后的器材是用小球撞擊小車，首先給小球的下滑設(shè)計固定帶槽的斜面軌道，使小球的運動方向不發(fā)生偏離；其次將小車放置在固定的水平帶槽軌道上，使小車的運動方向不發(fā)生偏離，同時將斜面軌道與小車軌道進行較好的對接，固定好兩者位置，防止小球撞擊小車后導(dǎo)致小車運動方向偏離，使撞擊方向準(zhǔn)確，保證每次撞擊時小車不會被撞偏，大大提高了實驗的成功率，縮短實驗時間，有助于學(xué)生對知識點的理解，進一步提升了課堂效率。然后將木塊改為小車，由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，減小小車與水平面的摩擦力，增大運動距離，使現(xiàn)象更明顯。最后在小車被小球撞擊部位安裝一個卡扣（橡皮圈），卡扣的形狀做成喇叭型，使小球撞擊小車后正好卡在橡皮圈中，實現(xiàn)完全非彈性碰撞，從而呈現(xiàn)小球?qū)π≤囎龉Φ倪^程。

學(xué)生利用改進后的器材分別讓三個大小相同、質(zhì)量不同的小球（鋼珠、玻璃珠、塑料球）從斜面同一高度處自由滾下，撞擊同一小車，觀察比較小車被撞擊的距離遠近，體現(xiàn)各小球?qū)π≤囎龉Φ亩嗌?，從而判斷出動能的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系。再分別讓質(zhì)量相同的小球（同一鋼珠）從斜面不同高度處自由滾下，撞擊同一小車，觀察比較小車被撞擊的距離遠近，判斷動能的大小與物體運動速度的關(guān)系。利用改進后的器材進行實驗操作時，平時動手能力比較差的學(xué)生都能圓滿完成實驗。學(xué)生通過參與活動全過程，收獲成功的喜悅，不僅體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，也大大增強了他們學(xué)習(xí)物理的興趣。

亞里士多德說“思維自疑問和驚疑開始”，判斷學(xué)生學(xué)得如何，學(xué)得是否積極，不僅要看學(xué)生能回答多少問題，還要看學(xué)生提出多少問題及問題的價值，要讓學(xué)生在解決問題的過程中不斷成長。對于目前的器材，我們還可以引導(dǎo)學(xué)生做這樣的設(shè)想：如果在水平軌道的另一端安裝一根固定彈簧（如下圖），能否探究彈性勢能大小與彈性形變量的關(guān)系？如果在斜面的底端安裝一個測速儀，測出小球撞擊小車時的速度，能否實現(xiàn)由探究動能與物體質(zhì)量、物體運動速度的定性到定量研究的轉(zhuǎn)化？教師通過引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，讓學(xué)生去自主解決問題，這樣還可以進一步激發(fā)學(xué)生課后實驗探索的欲望，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

通過改進原有實驗器具或自制實驗器具展開教學(xué)，關(guān)注了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生親身觀察各種現(xiàn)象，由學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)，調(diào)動他們學(xué)習(xí)的積極性和主動性，滿足學(xué)生終身發(fā)展的需要。同時，這也反映了教師對教材的處理程度，說明教師能完全吃透教材，這是教師追求教學(xué)的合理化、智慧化、精確化，是具有品位的教學(xué)新境界的體現(xiàn)，是高效課堂教學(xué)的充分體現(xiàn)。新課程強調(diào)科學(xué)探究，倡導(dǎo)學(xué)習(xí)方式的多樣化。對于以觀察和實驗為基礎(chǔ)的物理學(xué)科，在實驗課的教學(xué)上應(yīng)逐步改變以教師實驗演示、學(xué)生觀察現(xiàn)象、教師充分引導(dǎo)學(xué)生歸納結(jié)論的教學(xué)模式，對于實驗器具存在不足的地方，我們應(yīng)力所能及地去加以改進自制。教學(xué)時應(yīng)盡可能地放開，采用多種教學(xué)方式，給學(xué)生提供有探究價值的現(xiàn)象、實驗及問題，使學(xué)生能夠積極加入到科學(xué)探究中來。

課改實驗是為了更好地提高課堂教學(xué)效率，教師應(yīng)在日常教學(xué)工作中不斷反思，努力提高課堂駕馭能力，在促進學(xué)生發(fā)展過程中不斷提升自己，找到自己的價值，實現(xiàn)師生的共贏！endprint