張毅
【摘 要】物理教學離不開實驗,在初中物理教學中,教師應根據(jù)學生的思維、觀察和動手能力,有針對性地設計出有效的物理實驗,以達到啟迪學生觀察、分析、歸納和總結(jié)的目的。但在現(xiàn)實的物理教學中,始終存在低效甚至無效的教學實驗。所以,筆者認為,提高物理實驗教學的有效性,可以為物理情景的創(chuàng)設提供便利條件,從而激發(fā)學生的興趣和求知欲,促進學生思維的發(fā)展和能力的提高。
【關(guān)鍵詞】演示實驗;探究實驗;實驗設計;有效性
目前,物理課堂中的實驗主要分為兩類:一是教師進行的演示實驗;二是學生參與的探究實驗。在學生剛接觸物理的初始階段,教師應注重引導學生以科學的態(tài)度和方法去發(fā)現(xiàn)和解決問題,并在教學過程中不斷訓練學生的實驗技能和動手技能。本文以“樂音的特性”一課為例,結(jié)合本節(jié)課的教學內(nèi)容,淺談如何提高實驗教學的有效性。
一、有效設計演示實驗
物理演示實驗是創(chuàng)設情境、引入環(huán)節(jié)或?qū)嵤┨骄炕顒拥闹匾緩?,它具有演示性、展示性和探究性。實施演示實驗的方式有很多,包括傳統(tǒng)的教具式操作和新興的多媒體操作等。無論采取哪種演示方式,教師只要針對特定的教學內(nèi)容和教學環(huán)境設計出有效的演示實驗,都可以動態(tài)實時地體現(xiàn)實驗過程、展示實驗結(jié)果,能使學生從直觀思維向抽象思維過渡,可以鞏固和加深學生對所學物理知識的理解和應用。
(一)改變演示實驗的呈現(xiàn)時間,讓低效變高效
在“樂音的特性”常態(tài)教學中,教師通常把摩擦高腳酒杯的實驗環(huán)節(jié)放在整體教學內(nèi)容結(jié)束后,目的是對音調(diào)這一特性的知識進行延伸和拓展。
常規(guī)的實驗時間安排是:學習完樂音的三個特性后,為對音調(diào)知識的細節(jié)進行補充,會把一個裝有少量水的高腳杯放在桌面上,一只手按住高腳杯的底座,將另一只手的手指潤濕后沿著杯口邊緣摩擦(手指不要脫離杯口),使其發(fā)出聲音,進一步操作是改變高腳杯中的水量,讓學生分辨聲音音調(diào)的變化,進而讓學生聯(lián)系之前所學知識思考其中的原理,以達到對知識延伸和拓展的目的。
筆者在設計本節(jié)課的引入時,把上述實驗放置在開始的情景創(chuàng)設中,改變了傳統(tǒng)的教學安排。聯(lián)系實際教學,用摩擦高腳杯的演示實驗代替用多媒體進行的模擬仿真聲音,讓抽象感官變?yōu)閷嵲诘男蜗蟾杏|。筆者重新安排此演示實驗的方案是:把原來裝有少量水的酒杯換成了裝有大量水的高腳酒杯,先用濕潤的手指摩擦杯口邊緣,學生用眼觀察,用耳聆聽。為了實驗展示的生動性,下一步操作是把高腳杯中的水喝掉一點,使水量變少,重復之前摩擦杯口邊緣的操作,學生發(fā)現(xiàn)音調(diào)明顯變高;教師再次喝掉一點水,水量變得更少,再次摩擦,音調(diào)變得更高。在剛剛形象生動的演示實驗展示下,學生能迅速找出重點問題,之后教師啟發(fā)他們思考,讓學生順利地融入到接下來的“學”中。
實際教學結(jié)束后的反思:根據(jù)此演示實驗所期望達成的教學目的,深刻體會到把摩擦高腳酒杯的實驗從“后”搬到“前”,進行針對性的編排設計,創(chuàng)設了生動形象的課堂情景,多了一個生動展示的教學功效,提高了教學效率。
(二)增大可見性,讓演示實驗起到更好的效果
本節(jié)課中,在“探究影響聲音高低的因素”時,筆者設計成兩部分。第一部分是教師的演示實驗探究;第二部分是學生驗證猜想的探究實驗活動。常規(guī)的演示實驗設計是用一張硬卡片先后在木梳的齒上劃過,一次快些,一次慢些,分析卡片發(fā)出聲音的高低有什么不同?;蛘呤前延部ㄆ旁谛D(zhuǎn)的齒輪上,使齒輪敲打硬卡片,讓硬卡片振動發(fā)聲。通過搖動手柄讓齒輪的轉(zhuǎn)速逐漸增大,讓學生仔細比較硬卡片兩次發(fā)出聲音的高低有什么變化。
在沒有引入音調(diào)、頻率的概念前,教師進行演示試驗的目的是讓學生通過看到的現(xiàn)象、聽見的聲音,初步形成一個聲音的高低與聲源振動快慢有關(guān)的思維意識。但之前木梳、齒輪的實驗設計,可見度低,學生看到的聲源振動狀況不明顯,聽見聲音的高與低之間的跨度不夠大。以木梳為例,梳齒振動時的快慢不易觀察,學生往往是通過撥動硬卡片的速度來判斷梳齒振動的快慢的。同樣,盡管增大了齒輪的轉(zhuǎn)速,但硬卡片振動的加快并沒有形象直觀地顯示出來。展示現(xiàn)象的不明顯是這兩例實驗的不足之處,如何達成演示實驗的有效性呢?為此,筆者嘗試了多種替換的實驗器材,最后發(fā)現(xiàn),長形的硬塑料卡片和旋轉(zhuǎn)的自行車輪胎是最佳搭配。在這么多的嘗試中,長形塑料卡片的振動快慢“可見度”最高,即振動的快慢清晰可尋,并且聲音的高低區(qū)域變化相當明顯,甚至令人震撼。最重要的是該演示實驗可操作性很強,通過手動旋轉(zhuǎn)腳踏板,控制輪胎的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)速越快,硬塑料卡片振動越快,聲音越高。
學生通過生動的現(xiàn)象,包括對老師演示實驗操作的感知,可以自主發(fā)現(xiàn)問題和提出問題,即通過有效的演示實驗,能夠達成有效的實驗現(xiàn)象,能促進學生的有效學習。
二、有效設計學生探究實驗
探究實驗對引導學生追求根源、探索知識有極其重要的作用,有效的探究實驗要突出探究的問題,要凸顯探究實驗的目的,其他方面的知識不要延伸過長,以免混淆學生的視線。本節(jié)課的探究實驗目標不是培養(yǎng)學生分析和處理數(shù)據(jù)的能力,而是使學生初步養(yǎng)成良好的科學品質(zhì),因為只有明確探究目的和任務,探究活動才能做到有的放矢,活動的有效性才能得到保證。
探究實驗的設計主旨之一是有系統(tǒng)地鍛煉、培養(yǎng)學生的探究動手能力,所以,教師在探究實驗的設計過程中,要考慮到學生可以從展示的現(xiàn)象中萌生出與之相呼應的疑問,即需要把握學生探究實驗的達成度,否則無效的探究實驗對于剛接觸學習物理這門學科的初二學生來說,會產(chǎn)生一定的認知障礙。
(一)以“大”換“小”,初顯成效
在“探究影響聲音高低的因素”時,學生的探究實驗設計是將鋼制刻度尺的一端緊壓在桌面上,另一端伸出桌面,撥動刻度尺使它振動,聽它振動時所發(fā)出聲音的高低,同時注意觀察刻度尺振動的快慢;改變刻度尺伸出桌面的長度,再次撥動,指導學生比較兩種情況下刻度尺振動的快慢和發(fā)出聲音的高低,分析它們之間有怎樣的關(guān)系。
此探究實驗的目的是讓學生知道聲源振動越快,產(chǎn)生的聲音就越高。探究源于問題,而問題又離不開具體實驗現(xiàn)象的展示,所以這里需要改變刻度尺伸出桌面的長度,再用大小相同的力撥動(目的是讓刻度尺前后兩次振動的幅度大致相等),讓學生觀察到聲源振動快慢的改變。之前學生都是用的小號刻度尺,現(xiàn)象不夠明顯,即無法有效觀察到鋼尺振動的快慢。在實際的操作中,若換成大號的鋼制刻度尺,振動的快慢就會被有效“放大”。簡單的把實驗工具以“大”換“小”,高效達成了實驗展示的可觀性,提高了此探究實驗的成效。
(二)合理利用電教手段,擴大探究實驗的效益
在上述探究實驗中,由于實驗觀察目標小,現(xiàn)象細微,增加了學生的理解難度,直接影響了活動效果。對此,教師可以讓學生用投影儀或攝像頭將自己的操作過程和實驗現(xiàn)象放大,使其在銀幕上清晰地展示出來,增加學生之間的互動和交流,方便學生的觀察與思考。通過合適的電教手段,能夠加深學生對某些問題的認識,可使一些抽象的問題具體化、形象化。在物理課堂中,利用投影儀等電教手段,能夠“凸出”學生的探究過程,能使學生不由自主地重視自己的實驗收集記錄,可在主觀上產(chǎn)生分析和處理記錄的欲望,之后教師可指導學生利用探究實驗的結(jié)果解決出生活中的實際問題,這樣可提高物理探究實驗的有效性。
總之,教師的實驗設計應該多元化,應避免設計思路的單一,應對實驗器材精挑細,最大化地達成實驗的有效性。在本課的實驗案例中,對某些實驗設計的改動盡管很小,但實驗效果得到了很大提升,從長遠眼光看,有效的實驗設計可以全面激發(fā)學生的動手能力和思維能力,有助于教師的“教”和學生的“學”。因此,我們在設計實驗的過程中應以“有效”為宗,達成所“學”。
【參考文獻】
[1]張倩.新課改背景下初中物理作業(yè)有效設計探究[J].甘肅教育,2018(03)
[2]甘淑君.基于新課改環(huán)境下構(gòu)建初中物理高效課堂的措施[J].華夏教師,2019(01)