淺析學生可參與性實驗在高中物理課堂教學的作用

顏貽良

中學物理新課程標準提出：要學生通過物理學習能“體驗科學探究過程”“領略自然界的奇妙與和諧”，從而提高學生的科學素養.而隨著多媒體教學的普及，目前中學物理課堂教學出現了：課堂演示和學生實驗相對弱化，利用多媒體課件代替實際實驗普通存在，造成學生學習物理規律的可信度降低.

實驗是物理學的重要研究方法，也是培養學生的科學素養、探究能力，激發學生學習興趣的重要手段.我們既要提倡用多媒體技術模擬實驗，用DIS實驗指導學生做模擬探究實驗，又要發揚用實物做實驗的好傳統，利用隨手可得的物體，指導學生設計、制作、改良一些課內外小實驗，或者將演示實驗進行合理的改造，形成學生可以親自動手體驗實驗的隨堂實驗既可參與性的實驗.下面結合自己的工作實踐，談談課堂教學中運用學生可參與性實驗創設物理情景，設置物理問題，培養學生思維品質的做法和反思.

1 運用實驗演示情境，激發學生學習興趣

赫爾巴特曾說：“在興趣尚未被喚起之處是難以點燃學習動機之火的……一切用強迫手段達到的目的均毫無價值.”從教育心理學來說，興趣能使學生主動去探究未知的世界，是推動學生發展的有效的內部動力.教師讓學生在參與動手制作小實驗過程中激發出學習興趣，發現問題，明確探究的目的與方向，而且實驗的成功既能鍛煉學生的動手能力、觀察能力，又能讓他們獲得成功的喜悅.

案例1 在 “勻變速直線運動實例——自由落體運動”教學中，提出問題：老師給你們一張紙條，只要把這張紙條貼在刻度尺上，就會讓測長度的刻度尺變成測反應時間的儀器.在學生不相信的眼光中讓學生仿照課后作業第四題用一把長20 cm長的直尺來測量反應時間，后對照紙條上的時間刻度，得出各自的反應時間.實驗后引導學生思考怎樣得出這些時間刻度值呢？給學生設置了一個問題，為學生學習提高了興趣，在學生學習了自由落體運動，要求學生課后自己去改裝一把刻度尺（算時間，標刻度）.

案例2 在學習“磁與現代科技”的內容時，本人自制了一個實驗，實驗效果很明顯，便于學生觀察.實驗器材：高壓電源（500 V），閉合鋁環，U型鐵芯，400匝線圈，磁鐵.在講完磁懸浮列車的原理后，演示該實驗，閉合開關瞬間，閉合鋁環憑空躍起近40 cm高，后懸空懸浮于某位置處，很好地驗證了磁懸浮列車的原理，演示效果非常精彩，它把課本上抽象的物理知識與生動的實物內容聯系起來，激起學生心理上的求知欲.再從中介紹我國上海的首條商業運行的磁懸浮列車，培養學生的愛國情操，充分讓學生感受物理知識的魅力，提高學生學習物理的興趣.

2 運用實驗設置“懸念”，激發學生學習動力

如何在課堂教學中牢牢吸引住學生的注意力，使學生具有持久的學習動力？借用實驗情景設置“懸念”，讓學生在參與實驗的過程中感受物理知識的魅力，是集中學生注意力的一個直接、有效的方法.借“懸念”吸引學生的“眼球”，用“懸念”激發他們的求知欲.

案例3 在 “超重與失重”教學過程，創設一個問題情境，在底部側面開有一個小洞的礦泉水瓶內，不用東西堵著洞，水一定會從小洞內流出嗎？接著實驗若由教師演示，則因下落時間短，后排學生觀察不到明顯現象的缺點.大部分學生認為水會從洞中流出，那么根據學生的思路，靠近下落的地方會被流出的水淋到.實驗時讓一個學生來釋放礦泉水瓶，讓另一學生站在大部分學生認為會被水淋到的位置，結果學生看到這個意想不到的現象，都感到新奇有趣，接著提出問題：水為什么不再流出來了？是小孔被堵住了嗎？其中隱含什么規律？實驗結果讓學生感到不可思議并與原有的思維定勢產生沖突，順勢引導學生探究超重與失重現象學生注意力特別集中，且教師的問題也恰是他們的疑問，易于激發他們積極動腦.

案例4 在 “力的分解”教學中，創設問題情境，“細棉線下面掛一重物，物重不變，用一根線時容易斷，還是兩根線時容易斷？”學生大都認為用一根線時線易斷，教師讓學生自己動手試一試，一根線提得起重物，將線對折提起重物，讓兩線夾角逐漸變大，大到一定程度，線斷了！實驗現象立即激起學生的求知欲：為什么有時兩根線承重的效果反而不如一根線？償試的結果激發了學生探索的興趣和進一步深入學習的動力，促進學生自覺地認識到了原有知識儲備中的錯誤之處，主動地調整重組認知結構，理解和接受新知識.

案例5 在學習 “全反射”的內容時，上課時，我對學生說：老師今天學習魔術師劉謙表演魔術，吊起學生的胃口.實驗內容：給學生出示一個光亮鐵球，在陽光下很刺眼，用試管夾將光亮鐵球夾住， 將試管夾和鐵球置于燭焰的內焰進行熏制，一定要熏黑，再讓學生觀察，然后該鐵球浸沒在盛有清水的燒杯中，現象出現了，放在水中的鐵球變得比在陽光下更亮.好奇的學生認為是水泡掉了鐵球上的黑色物，當老師把鐵球從水中取出時，發現熏黑的鐵球依然如故，再將其放入水中時，出現的現象和前述一樣，學生大惑不解，這樣這一問題就成了本節課學生專注探究的方向，讓學生帶著這個疑問開始學習新的知識——全反射. 該演示實驗讓學生的學習起始階段就有興奮點，入題自然，探究的方向和途徑明確，有利于新知識的感知、理解.

案例6 在學習 “能量守恒定律”的內容時，設計了“碰鼻實驗”，人靠在墻邊，用繩下掛一個籃球，把籃球輕碰鼻子后靜止釋放，當籃球反向擺回時，對表演的同學來說，對人的視覺感觀太刺激，很多參與實驗的學生情不自禁地躲開，或緊閉雙眼，所以為避免學生配合不好造成傷害，教師要用手按住學生的額頭.這樣驚險和親身體驗的實驗現象能扣緊學生的心，激發學生的求知欲，使學生對新知識的學習印象深刻，讓學生難忘.

用學生參與性的實驗引入課題設置“懸念”實驗，讓學生得在課堂上一開始就有興奮點，入題自然，明確探究的方向和途徑，便于新知識的感知、理解和應用.

3 把演示實驗與學生分組實驗結合起來，激活學生的思維品質

創設生動、形象適宜的情景，先激活學生的思維，進而刺激學生主動思考，激起學生學習的興趣、求知欲望和飽滿的學習熱情，促使他們以積極的、旺盛的精力進行主動探索，在情境中深思，在情境中受到感染，在情境中得到啟悟.

案例7 在學習“質點和位移”內容時，我給學生播放了一段打臺球（回旋球）的視頻片段后，要求學生做一個分組實驗，學生實驗：材料一個玻璃球，做法（1）兩手指按玻璃球，把玻璃球向前彈出，在不碰到障礙物的情形下，又返回來.（2）教師指導：兩只食指分別按玻璃兩側，夾角約120度，快速下按，力度以彈出10厘米為佳.

該實驗簡單，不過卻需經過多次反復才能成功，讓學生動手去做，親自嘗試，給學生提供了一次體驗的機會；而且由于本節課是學生剛進入高中學習物理的第二節課，學生剛學習了“質點”這一理想模型，第一次接觸建立模型的思想，讓學生通過實驗和觀察，很容易明白在研究玻璃球的位移時，可以看成“質點”，而在研究玻璃球本身的運動情況時，不能看成“質點”.再遇到類似的問題的辨別如：研究地球繞太陽公轉時還是地球自轉可以看成“質點”，學生很容易就識別出來了.這樣一個簡單的分組實驗讓學生學得輕松，老師也教得輕松，更好地培養學生的思維品質和實驗能力，體現了課堂的新理念.

4 在新課程教學中加強物理實驗的反思

4.1 課堂開展可參與性實驗的可行性

要在課時很緊的情況下怎么在課堂中操作各種物理實驗是新課程的重要課題.“這節課你要不要安排實驗”“時間這么緊，內容這么多，我看講講就算了”“黑板上比劃一下就好了”，這是我們在課間經常聽到的談論，新課程教學中課時是比較緊，這就要求我們教師：一要精心備課，要熟悉教學大綱，按教學大綱備好課，不要把新課程已經刪除的仍然保留或降低難度的不降低.二要了解學生的預習情況，確定哪些東西要講，哪些東西不講，做到有的放矢，避免做無用功.三要提高課堂效率，利用做實驗的過程激發學生對物理課的興趣，課堂上充分調動學生的積極性，使整節課安排有序，充滿活力.在課堂教學中，教師雖然不可能將所有實驗都讓學生親自動手操作，但有意識地安排的量多一些，如果確實不能讓學生動手操作，還可以以演示實驗或模擬實驗等其他的方式呈現，總之課時是外因，但我們的內因還是起主導作用.

4.2 可參與性實驗的目的性

實驗主要是為了給學生創設新的學習情境，激發學生的學習興趣，促進學生的學習動力，激活學生的思維品質.不管設計什么實驗，都應使設置的問題情境指向本節課教學的核心.在設計實驗時，即要注意實驗形式多樣，實驗現象新穎、趣味性強，更要注意的是實驗引出的那些值得學生思考探索的問題.就實驗現象而言要“熱度” 與“深度”并重，既要從實驗現象中引出疑問、驚奇，誘發學生強烈的求知意識.還要充分預設實驗導出的系列問題，使問題層層遞進.預設的問題既能牢牢抓住學生的注意力，又能調動學生積極思考，才會有好的教學效果.

4.3 可參與實驗的開發途徑

教學過程中，教師如何開發出學生參與性實驗來豐富課堂教學，這就對教師提出了較高的要求.一方面教師自已要多動手動腦多總結，另一方面還要與他人（包括其他教師和學生）交流，再有就是要善于從多個方面尋找素材和原型（如教材中的各類實驗、與實驗有關的習題和文章、生活中有趣的現象等）加以思考得到新穎的可參與性實驗，總結起來，可參與性實驗的開發有如下三個方面的途徑：一是對原有實驗的補充和改進；二是從習題和學生中存在的問題受到啟發；三是對日常用品的的有效運用.

案例8 薄膜干涉實驗原為演示實驗.在教材中，一般是使用這樣的方式來演示：在酒精燈內的酒精中溶解一些氯化鈉，用鐵絲圈占取肥液后豎直放在酒精前，可以看到薄膜上反射出的像，并且像上呈現亮暗相間的黃色條紋.可是這個實驗要求環境的亮度不能太高，同時觀察的范圍比較小（最多五、六個人同時觀察）在實際教學中效果并不好.若將它改成分組小實驗，內容為：用自然光代替酒精燈光，用滌劑溶液代替肥皂液，用紙杯代替鐵絲圈，把紙杯在溶液里沾一下再拿出來，杯口處就可以形成一層膜，將這一液膜豎放，對著窗口，進行觀察.這樣改變后，實驗條件更容易控制，學生觀察得也更為細致.

當然學生可參與實驗不是每一個物理課堂都可用和適用的，傳統的演示實驗和分組實驗也有其自身不可替代的特點，但我們應堅信——教師通過語言講解及演算推理得出的結論，其可信度遠不如讓學生親自動手參與實驗或觀察實驗而得出的結論.動手參與實驗有著言語不可替代的作用，我相信在物理教學過程中學生的可參與性實驗將為課堂教學注入新的活力.