宋曉玲

【摘要】構(gòu)建高效課堂是一線教師關(guān)注的焦點(diǎn)，本文以高中物理課堂教學(xué)為探究載體，采取理論與實(shí)際案例相結(jié)合的方式，從物理課堂教學(xué)的“情境導(dǎo)入、探究效率、能力生成”等角度，重點(diǎn)探討創(chuàng)設(shè)物理實(shí)驗(yàn)優(yōu)化課堂教學(xué)的具體方法與措施，充分體現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)中的效用，旨在拋磚引玉，希望能夠引起教育同仁進(jìn)一步關(guān)注與思考.

【關(guān)鍵詞】高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；課堂優(yōu)化

高中物理教學(xué)是一個(gè)多維開放的過程，多重因素影響著這一過程中學(xué)生學(xué)習(xí)的心理、行為與效果.而精心創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，因其具有的獨(dú)特教學(xué)功能，可以幫助師生優(yōu)化物理教與學(xué)的過程，有助于達(dá)成物理教學(xué)過程的預(yù)設(shè)教學(xué)目的.對(duì)此，筆者做了一定的探索，期待與更多同行深度交流.

1 創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化課堂教學(xué)過程的引入

物理課堂教學(xué)的引入階段，是整個(gè)教學(xué)過程的前奏曲，物理學(xué)習(xí)過程的主體以何種狀態(tài)進(jìn)入這一過程，對(duì)課堂教學(xué)效果至關(guān)重要，與漫不經(jīng)心、被動(dòng)狀態(tài)、無興趣狀態(tài)進(jìn)入這一過程相比，積極、充滿疑惑、滿懷新奇與探索欲望地進(jìn)入這一過程，更能提高物理學(xué)習(xí)的效率.而精心創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，可使學(xué)生學(xué)習(xí)心理從散漫、被動(dòng)狀態(tài)迅速進(jìn)入定向注意與積極主動(dòng)的狀態(tài)，更高效地調(diào)動(dòng)感官感知物理情境，思考物理問題.特別是面對(duì)實(shí)驗(yàn)過程展示的“出乎意料”的現(xiàn)象、過程、特征，學(xué)生訝異之余會(huì)感到樂趣，對(duì)某些違背直覺的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生疑惑，進(jìn)而激發(fā)出他們積極探究的心理需求.此時(shí)的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，可謂“引而不發(fā)，躍如也”，起著積極引領(lǐng)教學(xué)進(jìn)程展開的作用［1］.

例如 在教學(xué)“串聯(lián)電路和并聯(lián)電路”內(nèi)容時(shí)，其中“滑動(dòng)變阻器在電路中的連接方式”是跨越初高中的學(xué)習(xí)主題.不少教師發(fā)現(xiàn)，如果教師照本宣科地講完、學(xué)生走馬觀花地完成學(xué)習(xí)過程，后續(xù)電路部分的學(xué)習(xí)中涉及滑動(dòng)變阻器問題，會(huì)因?qū)W生對(duì)滑動(dòng)變阻器不同的連接方式所具有的物理特性認(rèn)識(shí)不足，屢屢產(chǎn)生錯(cuò)誤.主要體現(xiàn)在：第一，教師的教學(xué)策略往往是從電路結(jié)構(gòu)特征、電路參量變化特點(diǎn)進(jìn)行逐點(diǎn)詳細(xì)講解，給予學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦思考的主動(dòng)性與深度不足；第二，學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知策略中，認(rèn)為初中已經(jīng)學(xué)過滑動(dòng)變阻器，高中課堂再學(xué)習(xí)這一題材，學(xué)習(xí)思維介入程度較淺.如何化解這一教學(xué)過程的癥結(jié)？可通過精心創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，讓學(xué)生在具有挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重新感知、思考認(rèn)識(shí)這一主題.

物理教師展示實(shí)驗(yàn)器材：直流電源（一組電池），開關(guān)，導(dǎo)線若干，小燈泡一個(gè)，滑動(dòng)變阻器一個(gè)；閱讀教材后，要求學(xué)生利用上述器材組裝一個(gè)電路，當(dāng)滑動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，控制燈泡亮度按照指定方式變化：①讓燈泡亮度單調(diào)變化;②讓燈泡亮度非單調(diào)變化.學(xué)生面對(duì)教師提出的實(shí)驗(yàn)探究過程的要求，多數(shù)人在粗淺地閱讀教材后，便迫不及待地紛紛展開討論，提出許多方案，教師一一進(jìn)行展示，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行比對(duì)、總結(jié)，基本可歸為兩類：限流式接法與分壓式接法（見圖1）；而且不論哪種接法，對(duì)小燈泡的電流、電壓變化的改變都是單調(diào)的，小燈泡亮度變化也是單調(diào)的.于是，不少學(xué)生質(zhì)疑老師提出的要求是否合理？教師只需稍稍改變學(xué)生們剛才設(shè)置的電路，按圖2實(shí)驗(yàn)，就會(huì)直觀看到，變阻器滑動(dòng)時(shí)，燈泡亮度可能非單調(diào)變化.

圖1

教師在學(xué)生質(zhì)疑中引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用學(xué)過的串聯(lián)、并聯(lián)的基本知識(shí)，對(duì)圖1、圖2的三種電路進(jìn)行對(duì)比、總結(jié)，讓學(xué)生對(duì)電阻的串聯(lián)、并聯(lián)的規(guī)律獲得更為全面、清晰的認(rèn)識(shí)；對(duì)變阻器的使用獲得更為深刻的認(rèn)識(shí).在教與學(xué)的主題引入階段，以創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程引領(lǐng)學(xué)生感知、質(zhì)疑、思考，活化物理課堂的生態(tài)，讓學(xué)生以積極的課堂學(xué)習(xí)心理進(jìn)入滑動(dòng)變阻器這一學(xué)習(xí)主題，非常有利于提高物理課堂的效率.

2 創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)提升課堂教學(xué)中學(xué)生探究效率

物理課堂學(xué)生探究科學(xué)問題的路徑是多樣化的，可以推理（數(shù)學(xué)物理的理論演繹、類比、歸納與綜合分析）、實(shí)驗(yàn)試探與驗(yàn)證、計(jì)算機(jī)軟件模擬等.其中，直觀、簡(jiǎn)潔的實(shí)驗(yàn)試探與驗(yàn)證，歷來是科學(xué)探究的重要手段.而教師利用創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，可以助力教師快速抓住學(xué)生思維卡頓的契機(jī)進(jìn)行點(diǎn)撥活化思維，把握學(xué)生們稍縱即逝的物理學(xué)習(xí)心理變化的契機(jī)，讓學(xué)生被便捷的實(shí)驗(yàn)過程抓住注意力與興趣點(diǎn)，主動(dòng)投身于基于實(shí)驗(yàn)的思考，直接觀察實(shí)驗(yàn)并進(jìn)而探究、驗(yàn)證師生雙方提出的物理猜想、數(shù)理邏輯推理的理論結(jié)果、計(jì)算機(jī)軟件模擬的成果等，讓學(xué)生建立對(duì)物理探究過程的信心，產(chǎn)生物理課堂學(xué)習(xí)的積極正面的學(xué)習(xí)情緒的誘導(dǎo)效果，活化課堂氣氛、思維，大面積提升學(xué)生課堂真實(shí)學(xué)習(xí)的比例［2］.

例如 在“動(dòng)量與動(dòng)量守恒”這一板塊中，教學(xué)“彈性碰撞與非彈性碰撞”時(shí)，不少物理教師通常面向全體學(xué)生，展示、講解基于動(dòng)量守恒定律與碰撞中能量變化特點(diǎn)，對(duì)“彈性碰撞與非彈性碰撞”過程的特點(diǎn)進(jìn)行數(shù)理推導(dǎo)，并從理論上說明“彈性碰撞”與“非彈性碰撞”所得方程的解表示的物理意義.學(xué)生開始聽課時(shí)尚有興趣，但是枯燥的解方程過程會(huì)使學(xué)生興趣漸漸減小，少數(shù)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差的學(xué)生甚至于進(jìn)入迷糊狀態(tài).對(duì)此，不少物理教師就弱化數(shù)學(xué)推導(dǎo)，直接給出演繹推導(dǎo)的結(jié)果.事實(shí)證明，學(xué)生在處理涉及“彈性碰撞與非彈性碰撞”的問題時(shí)，物理方程列式困難、求解更是錯(cuò)誤百出，對(duì)求解的結(jié)果物理意義解讀更是困難.

面對(duì)這一困局，實(shí)際可設(shè)置一組創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行化解.如圖3，學(xué)生分組配發(fā)教師事前準(zhǔn)備的簡(jiǎn)易器材：刻有軌道槽的泡沫板F、G（取材于廢舊泡沫包裝，學(xué)生可以現(xiàn)場(chǎng)用美工刀刻制），半徑等大的鋼球A、B，塑料球C、橡皮泥球D（學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)涅制），簡(jiǎn)易斜槽軌道E（學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)將另一刻有軌道槽的泡沫板一端墊高即可）.實(shí)驗(yàn)進(jìn)行三次，每次都是鋼球A充當(dāng)被撞擊物靜置于水平軌道槽，再分別將B、C、D沿軌道斜槽同一位置滑下后，觀察并記錄它們與A撞擊后的情況，關(guān)注A與B、C、D撞擊后的運(yùn)動(dòng)距離.若所有球撞擊后的運(yùn)動(dòng)看做是勻減速運(yùn)動(dòng)，則撞擊后它們的運(yùn)動(dòng)位移與撞擊后的速度平方成正比.通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的直觀對(duì)比，看出三次撞擊的效果差異很明顯，表明“彈性碰撞”與“非彈性碰撞”的過程中，雖然系統(tǒng)動(dòng)量都守恒，但動(dòng)能變化差異顯著，利用直觀測(cè)量的距離關(guān)系可以直接探究、驗(yàn)證碰撞中動(dòng)量與能量等物理量的變化特點(diǎn)［3］.

教師可指導(dǎo)學(xué)生首先針對(duì)上述精心創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)過程展示的“彈性碰撞與非彈性碰撞”的物理圖景，寫出符合過程特征的基本動(dòng)量關(guān)系與能量關(guān)系，進(jìn)行數(shù)理演繹推導(dǎo).這個(gè)簡(jiǎn)潔明了的實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生將抽象的數(shù)理演繹推導(dǎo)與直觀的物理過程結(jié)合起來，清晰化探究思路，大幅縮短了課堂教學(xué)時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)又保留了傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，這是對(duì)這部分內(nèi)容教學(xué)過程的巧妙優(yōu)化.

3 創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)激發(fā)課堂教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力形成

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力，是高中物理課堂教學(xué)的目標(biāo)之一，物理教師創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)在這方面具有較高的教育價(jià)值.可基于創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)，展示新現(xiàn)象，指導(dǎo)學(xué)生提出新問題，發(fā)現(xiàn)、揭示新的物理事實(shí)與規(guī)律［4］.

例如 在教學(xué)“光的衍射”時(shí)，可以在教學(xué)過程開始時(shí)通過如下的一個(gè)隨堂小實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)“新問題”，光并非都是簡(jiǎn)單地沿直線傳播.每桌配置一個(gè)激光筆，一節(jié)電池與導(dǎo)線和小燈泡，兩張A4紙，一把小剪刀，一片刮胡刀片和一根縫衣針；用小剪刀在A4紙上剪出直徑為2～10mm的的一組小圓孔，刮胡刀片在A4紙上輕輕畫出一道縫，縫衣針在A4紙上輕輕戳出一個(gè)微小的孔.然后讓小燈泡發(fā)出的光、激光筆發(fā)出的光依次穿過這些小洞、狹縫、微小的孔，看看透射光在另一張白紙上形成的圖案，如圖4所示.學(xué)生很驚奇地發(fā)現(xiàn)穿過狹縫的光與穿過微小孔的光都不是沿直線傳播的，而是方向改變了.學(xué)生的興趣大增，更為投入地探究光的衍射現(xiàn)象等光的波動(dòng)過程.

物理課堂也可基于創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程引導(dǎo)學(xué)生探究物理問題解決、闡釋的新思路等［5］.在教學(xué)“測(cè)量玻璃磚的折射率”時(shí)，教師在指導(dǎo)學(xué)生完成這一實(shí)驗(yàn)的基本過程后提出新問題：玻璃磚是固體透明材料，采用教材的實(shí)驗(yàn)方案，我們完成了它的折射率測(cè)量，但現(xiàn)代科技中還應(yīng)用大量的其他物質(zhì)狀態(tài)的材料，譬如大家關(guān)注的EUV光刻機(jī)中，技術(shù)專家使用水作為深紫外光的折射材料，實(shí)現(xiàn)了光路的精確操控，實(shí)現(xiàn)了極小分度的光刻過程.那么，如何測(cè)量液體的折射率？課本的方案行嗎？教師要求學(xué)生們基于日常生活用具，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)方案.經(jīng)過討論，學(xué)生設(shè)計(jì)了各種方案.其中一個(gè)方案用到下列器材：方水槽，水，激光筆，刻度尺，平面鏡，鉛筆.如圖5所示，將激光筆投射激光的角度θ從小到大逐步改變，同時(shí)記錄下反射光點(diǎn)在刻度尺上的位置.從記錄的數(shù)據(jù)學(xué)生可以迅速畫出光路圖，很有成就感地求出被測(cè)量的液體折射率，體驗(yàn)到創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)思路，可以很精彩地完成一次科學(xué)探索.

4 結(jié)語

教師靈活機(jī)動(dòng)根據(jù)學(xué)情、教情需要，精心創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)，具有高度的靈活性、便捷性，有機(jī)滲透于物理課堂教學(xué)過程，教師善加利用，化為教學(xué)過程的重要手段，極大促進(jìn)學(xué)生的物理思維過程、增強(qiáng)學(xué)生手腦結(jié)合科學(xué)探索的意識(shí)與習(xí)慣培養(yǎng)，助力于課堂教學(xué)過程的優(yōu)化.

參考文獻(xiàn)：

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