巧用趣味實驗 成就有效課堂

韓耀強

(海鹽縣教研室,浙江 海鹽 314300)

觀察現階段物理課堂教學,普遍重課件輕實驗、重做題輕體驗.究其原因,一方面是各級各類課堂教學評比中評價指標的導引作用;另一方面則是網絡課件能輕而易舉的下載.導致的結果是學生學習興趣的降低和教師實驗能力的削弱.

物理概念和規律往往比較抽象,而教科書難以設計出有呼有應的學習過程,不可能把問題分析得透徹、詳細,這給學生增加了學習難度,需要教師通過創造性勞動來合理運用資源、整合教學內容并選擇恰當的教學方法.教師若能根據教學內容利用身邊的日常用品等資源作實驗器材,做一些趣味實驗,讓原本平實的教材內容豐富化,不僅能夠起到形象、直觀、化難為易的作用,更能發揮激情、育人、培趣釋疑的功效.

1 創設問題情景,激疑培趣

問題是教與學的載體,是探究之本,思維之源.實驗是最能揭示知識本質的典型材料.教師應善于根據教學目標利用實驗的趣味性、直觀性和形象性,設計問題情景,誘發學生產生疑問并進行探究學習.

教學案例1.“力的分解”的引入

圖1

實驗演示:如圖 1所示,一塑料電動小雞玩具上拴著一根線,通過一定滑輪在線的另一端固定一塑料球.將小雞放在平整的桌面上,讓小球垂下.讓小雞蹣跚前行,當學生們以為快要掉下去時,它卻每次都能在桌邊停下,懸崖勒馬,化險為夷.

產生疑問:為什么小雞不會掉下來呢?

激發思考:有些學生目瞪口呆,有些學生說雞到桌邊時肯定里面有東西把線卡住了,有些學生說看到線的傾斜度在變化.

拆開裝置,里面部件只是一個普通電動玩具.教師引導學生:剛才有學生觀察得很細致,看到線的傾斜度在變化,這說明什么?有學生質疑:小雞越靠近桌邊,拉力與水平面間的夾角越小,是不是拉力越來越大了?教師肯定:你的想法很好!上節課我們學了“力的合成”,那么逆向思考,力能不能分解?這就是今天學習的課題.

教學案例2.茶葉罐重心的探究

在“重力 基本相互作用”教學中,當研究重心與哪些因素有關時,教師讓學生觀察茶葉罐放在斜面上的現象:圓柱形的茶葉罐在斜面上竟然不滾下來,靜止在斜面上;向下輕推茶葉罐,茶葉罐并沒有沿斜面向下滾而是向上滾動了一段距離(圖2).學生們是又驚訝又納悶!這是很多學生想不到的,也很想知道茶葉罐為什么不滾下來?它里面裝了什么?然后教師打開茶葉罐與學生一起探究……

圖2

其實茶葉罐就幾張廢紙和石塊,只是利用廢紙把石塊固定在茶葉罐的邊上而已.如果利用這幾張廢紙把石塊固定在茶葉罐的中央,即改變石塊的位置以改變整體的質量分布,再次實驗發現茶葉罐又能從斜面上滾下來了.原來石塊的位置改變了,整個物體的重心也就改變,當石塊固定在邊上時,重心靠近邊上,因為重心在邊上而使茶葉罐不滾下來,當把石塊固定在中央時,重心又回到中間,物體又可以滾下來了.

點評:用趣味實驗創設問題情景,不僅能激勵學生用科學的眼光審視我們周圍的事物,用科學的思想去探索自然,感受“科學源于生活,又要服務于生活”的理念,而且恢復了物理教學豐富多彩的本來面目,更能引起情感的共鳴,使學習更主動有效.

2 建構思維模型,釋疑解困

建構主義認為,實在、存在無非是人們的心中之物,同樣是一個客體,需借鑒一個物體.抽象的物理概念和規律只有轉化為具體、形象的事物才能讓學生理解和掌握.這需要教師在教學中盡可能把抽象的概念、規律與具體的、形象的實驗或可視性較強的圖形建立聯系.

教學案例3.靜摩擦力的方向

教科書對靜摩擦力的方向是這樣敘述的:“靜摩擦力的方向總是沿著接觸面,并且跟物體相對運動趨勢的方向相反.”學生缺少相應生活經驗,對靜摩擦力方向的判斷缺乏直接感受,導致做題時經常會犯錯誤.如何突破這一教學難點?教師做了2個隨堂小實驗,讓學生親身感受靜摩擦力的方向,從而自主建構概念.

取一表面粗糙的物體(如毛巾)平鋪在桌面上,拿一把鞋刷,用手推鞋刷.讓學生觀察刷子毛的變化(如果結合視頻實物投影,則效果更好).學生很容易就能判斷出靜摩擦力的方向,而且學生對實驗感興趣,也想親自嘗試.此時,再拿出另一毛刷,刷毛相對,兩者疊放在一起,請學生推其中之一,能明顯看出上下表面刷毛的變化,從而得出有相對運動趨勢的兩個物體所受的靜摩擦力方向相反.

點評:利用身邊物品,想方設法創設物理情景,使學生獲得了感性認識,有助于建立表象思維模型,從中體會、理解物理概念,掌握物理規律.

3 引入復習主題,激活思維

實驗不是新授課的“專利”.在復習課引入時,也要精心設計一些蘊含復習內容精髓的信息或問題,將它們改成趣味實驗作為引子,激發學生積極思考,主動地應用知識、施展才能,變被動復習為主動復習.

教學案例4.物體平衡的復習引入

在“物體的平衡”復習課中,教師花一點點時間,展示一個廚房小魔術:在一顆土豆上對稱地叉兩把叉子,再在中央適當位置插一根小牙簽,以牙簽尖為支點,整個“土豆鳥”就能平穩地站在一根衛生筷上(圖3).學生感到很好奇:“土豆鳥”為什么能保持平衡?能用學過的知識解釋嗎?這樣就順理成章地引出了復習課題.

圖3

教學案例5.牛頓定律的復習引入

在“牛頓定律”復習課中,教師是這樣組織教學的:在氣墊導軌的滑塊上固定一電動玩具小風扇,電扇工作,滑塊就后退,然后在滑塊上(電扇正對面)再固定一塊擋風帆,問學生電扇一吹風,將看到什么物理現象?這些實驗現象中包含了牛頓三大定律涉及的物理情景,實驗現象開放、生動、有趣,使學生對該課題的復習過程充滿趣味和期待.

點評:復習課上的趣味實驗引入,雖然花時不多,卻足以吸引學生的眼球,吊足胃口,引發思維沖突,使學生帶著驚奇和質疑的心情,積極愉快地進入對知識、規律的復習狀態.

4 呈現習題情境,合理建模

在習題講評課中,習題呈現方式的設計十分關鍵.如果把習題涉及的物理現象或過程用實驗情境化,使之鮮活、真實地呈現在學生面前,不僅能有效激發學生做題的熱情,而且通過對現象的實際觀察和操作,有利于學生合理順暢地建立物理模型,掃除原有的認知障礙,突破學習中的難點問題.

教學案例6.測量直流電動機線圈的阻值

對于純電阻電路與非純電阻電路中電熱與電功的復習,經常會有關于電扇(電動機)正常工作情況和卡住情況下的計算問題.

圖4

在“恒定電流”會考復習課上,教師作這樣的習題呈現嘗試:在學生面前取下電動玩具上的小直流電動機,請學生上講臺用歐姆表粗測電動機線圈電阻值(實物投影),用板書記錄.然后,讓該生連接圖4所示的電路,將兩電表進行實物投影.接通電路,第1次手握住轉軸不轉,調節滑動變阻器,使電壓表讀數為0.3 V,學生記錄此時電流表讀數;第2次松開轉軸,調節滑動變阻器,加2 V電壓,電動機正常工作,學生再次記錄電流表讀數.然后請學生們各自驗算兩種情況下的值,并與線圈的電阻值進行比較,從中領悟歐姆定律只適用于純電阻電路,而對非純電阻電路不適用.最后分別計算兩種情況下電動機的電功率、發熱功率以及正常工作時的機械功率等.學生經歷了這3次數據的實測,對歐姆定律、純電阻電路與非純電阻電路中能量轉化的差異便有了新的、更深刻的理解,教學效果非常好.

教學案例7.三角支架上的作用力大小

在“力的分解”習題講評課中,教師呈現這樣一道習題:支架 ABC下端掛重物M,求 AB桿、BC桿上所受作用力的大小.

圖5

圖6

高一學生第1次碰到這樣的題目,在他們的頭腦中只知道對繩子表現為拉力,而對桿子既可以表現為拉力也可以表現為壓力常顯得茫然.一般的教學處理是:進行圖5所示的力的分解,陳述沿圖示方向分解.這在學生大腦中較難建立起應有的物理模型,部分學生僅憑硬記,遇到題目的情景稍有變化時就不知道該如何處理了.為了幫助學生建立一個具體、直觀的情景,教師讓學生動手用熟悉的圓規做受力實驗(圖6)作鋪墊,讓他們真切地感受到手指受到的是拉力,手掌受到的是壓力.這樣通過實驗的體驗,學生就易于理解重力產生的實際效果并能正確進行力的分解,從而輕松求得桿上所受作用力大小.

點評:在習題講評課中,合理、適當地運用實驗或模擬,可以使物理表象更為豐富,有利于學生順利地建立物理模型并培養實事求是的科學素養.

美國教育家布朗認為,“學習的環境應放在真實問題的背景中,使它對學生有意義.”而真實的問題就存在于學生的生活中.讓趣味實驗走進課堂,充分挖掘貼近學生生活的信息資源,主題鮮明地為學生營造一個個物理情境,還原知識產生的背景.這些場景讓學生感到可親、可信、可行、可用,必將大大激發他們的學習興趣和求知欲望,生成更多基于學生自身而又生動鮮活的教學資源,使他們更積極主動地學習與探究,從而成就有效課堂.