用實(shí)驗(yàn)貫通高中物理教學(xué)

劉召新

（余姚市第四中學(xué) 浙江 寧波 315400）

自從伽利略奠定了實(shí)驗(yàn)作為物理學(xué)研究的基礎(chǔ)，科學(xué)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，取得了許多驕人的成績(jī).用實(shí)驗(yàn)貫穿高中物理教學(xué)，不但有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；而且能夠創(chuàng)設(shè)有效獲取知識(shí)的環(huán)境，讓學(xué)生深入理解物理原理.同時(shí)，實(shí)驗(yàn)也是物理教師專業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵.

本文將結(jié)合實(shí)際教學(xué)例談利用實(shí)驗(yàn)貫穿高中物理教學(xué)的方法.

1 課堂引入環(huán)節(jié)

愛因斯坦說，“興趣是最好的老師，它可激發(fā)人的創(chuàng)造熱情、好奇心和求知欲.”同時(shí)興趣又影響學(xué)生的注意力，而注意力是保證學(xué)生上課的首要條件.走進(jìn)物理課堂（課堂引入環(huán)節(jié)）提出問題，通過實(shí)驗(yàn)建立初步表象.巧妙的課堂引入實(shí)驗(yàn)可以事半功倍，設(shè)計(jì)的思路如下.

1.1 趣味橫生的小實(shí)驗(yàn)

利用簡(jiǎn)單可得的身邊事物設(shè)計(jì)一些趣味的小實(shí)驗(yàn)，可以很快地縮短學(xué)生與所學(xué)知識(shí)的距離，從而輕松自然地投入到課堂里來.

圖1和圖2是“電源和電動(dòng)勢(shì)”課堂引入的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).

圖1 自制水果電池

圖2 自制簡(jiǎn)易電機(jī)

1.2 與認(rèn)知沖突的實(shí)驗(yàn)

心理學(xué)認(rèn)為，當(dāng)發(fā)生認(rèn)知沖突時(shí)人的大腦皮層將極其活躍，出乎預(yù)料的事件激起人的驚奇情緒，然后主觀上就會(huì)迫切需要發(fā)掘其中的緣由，極大地調(diào)動(dòng)起探究者的興趣，可以最大限度地激發(fā)人的探知欲.以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都是與學(xué)生平時(shí)認(rèn)知不同的實(shí)驗(yàn).

圖3 電磁阻尼演示器

圖4 錐體上坡

圖5 懸浮紙幣

2 突破重難點(diǎn)

物理學(xué)是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，許多物理知識(shí)都是通過觀察實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過認(rèn)真的思索總結(jié)出來的.物理實(shí)驗(yàn)不僅僅是動(dòng)手的過程，更是動(dòng)腦思維的過程，所以物理課堂教學(xué)過程離不開實(shí)驗(yàn)的探究.物理課堂教學(xué)（突破重難點(diǎn)）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行問題探究，找出規(guī)律.

2.1 就地取材 用熟悉的生活材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能采用與實(shí)際生活、生產(chǎn)密切相關(guān)的材料，營(yíng)造熟悉的前提條件.如，高中力學(xué)里的摩擦力學(xué)習(xí)既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)，特別是摩擦力的方向判斷和摩擦力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系問題.以下是筆者利用課本進(jìn)行的演示實(shí)驗(yàn).

圖6 物體間摩擦力方向

圖7 摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系

2.2 自制教具 填補(bǔ)空白

伴隨著新教材的全面實(shí)施，物理課本上增加或者改編的內(nèi)容缺少相應(yīng)的配套實(shí)驗(yàn)，給該部分內(nèi)容的教學(xué)帶來了困難.教師把握機(jī)會(huì)自己動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)填補(bǔ)教學(xué)上實(shí)驗(yàn)的不足和空白，可以提高課堂教學(xué)效率和促進(jìn)自己專業(yè)的發(fā)展.

圖8 自制向心力演示器

圖9 自制凹凸橋演示器

2.3 化抽象為具體 化枯燥為生動(dòng)

楊振寧說，“有血有肉的物理學(xué)才是活的物理學(xué).很多學(xué)生在學(xué)習(xí)中形成一種印象，以為物理學(xué)就是一些演算.演算是物理學(xué)的一部分，但不是最重要的部分.物理學(xué)最重要的部分是與現(xiàn)象有關(guān)的.絕大部分物理學(xué)是從現(xiàn)象中來的.現(xiàn)象是物理學(xué)的根源.”

所以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行物理規(guī)律的探究學(xué)習(xí)尤其重要，特別是一些抽象的問題.如，“電場(chǎng)”、“磁場(chǎng)”和“能量”的問題，可以利用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)化抽象為具體，教學(xué)將會(huì)變得生動(dòng)有趣.

圖10 電場(chǎng)力演示器

圖11 靜電風(fēng)車

圖12 電容器充放電演示儀

3 提升能力

讀萬卷書，不如行萬里路.物理實(shí)驗(yàn)就是重要物理學(xué)習(xí)之路.課堂學(xué)習(xí)之后再用實(shí)驗(yàn)來解釋現(xiàn)象，驗(yàn)證規(guī)律.這樣既可以鞏固課堂所學(xué)知識(shí)，又可以進(jìn)一步對(duì)物理規(guī)律進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估，甚至再進(jìn)一步地探究和學(xué)習(xí).

3.1 師生共同研究開發(fā)實(shí)驗(yàn)

師生課下的合作實(shí)驗(yàn)可以增進(jìn)師生感情，構(gòu)筑一種平等的師生關(guān)系，調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的積極性.師生合作實(shí)驗(yàn)的過程本身就是課堂學(xué)習(xí)的延續(xù)，把教和學(xué)的活動(dòng)有機(jī)統(tǒng)一起來，進(jìn)一步提高知識(shí)的拓展，體現(xiàn)學(xué)以為用的觀念.

圖13 自制數(shù)顯摩擦力演示器

圖14 自制微型光學(xué)觀察器

3.2 學(xué)生自主研究開發(fā)實(shí)驗(yàn)

放手讓學(xué)生在課下進(jìn)行獨(dú)立自主實(shí)驗(yàn)研究，既可以檢驗(yàn)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的成果和加強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，又可以增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，有利于學(xué)生終身科學(xué)能力的發(fā)展.

圖15 變壓器問題綜合探究?jī)x

圖16 自制純電阻、非純電阻探究?jī)x

從提出（發(fā)現(xiàn)）問題，到用實(shí)驗(yàn)建立初步表象；再用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，總結(jié)歸納規(guī)律；最后再用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證規(guī)律.體現(xiàn)了實(shí)踐－理論－實(shí)踐的認(rèn)知規(guī)律，物理實(shí)驗(yàn)貫穿了科學(xué)探究的全過程，最終使學(xué)生感到物理是有趣的，物理是有用的，物理并不難.