高中物理對比實驗教學探討

徐榮兵

(江蘇省南京市臨江高級中學,江蘇　南京　211100)

?

高中物理對比實驗教學探討

徐榮兵

(江蘇省南京市臨江高級中學,江蘇南京211100)

摘要：具有對比功能的物理實驗能有效激發學生的學習熱情和探究精神,創設有效學習的物理情境,突出物理本質特征,讓學生的學習更具有主動性和高效性,讓學生主動建構新的知識體系,促使學生主動實現所學知識的重構和再生,充分開發對比演示實驗,會讓物理教學更具生動性、趣味性.

關鍵詞：高中物理；對比實驗；激發求知欲;創設情景;揭示規律

中學生對外界已經具有一定的認知能力和判斷能力,也常帶有“閉鎖性”的心理特點,這種“閉鎖性”常表現為思維的獨立性和批判性較弱,從某種角度講,它對教學起著一定的阻礙作用.如何破解這種“閉鎖性”，打通知識傳輸的通道?若在教學中加強對比演示實驗的應用,可以揭示物理現象與原有經驗之間的矛盾,對原有經驗進行質疑、批判,從而加強對新知識的理解和接受.有經驗的老師會在教學的環節中,有針對性地創設對比實驗,解決“閉鎖性”心理問題.

1對比實驗能激發學生的好奇心和求知欲

心理學認為興趣是產生動機的重要條件.一些有趣的對比實驗極易喚起學生的直覺興趣(好玩),從而逐步過渡到操作興趣(想動手做一做)和因果興趣(想知道為什么),因此當學生的思維處于興奮狀態時,易調動非智力因素參與教學.

例如：講述沖量知識時，可以播放某部電影片段,甲不慎從高空墜落后吊在空中,乙也正在下落,如圖1所示,其中有段繩即將斷裂,請問會是哪段繩?讓學生猜想并發表各自看法.

學生動手做實驗:如圖2所示,c和d為兩根相同的細繩,現無初速釋放B球,d繩繃緊瞬間,c和d中只有一根繩會發生斷裂,到底是c還是d會斷裂?

在學生猜想過程中,絕大多數學生認為c繩需要承擔兩個球的重量,而d繩只需承擔一個球的重量,因此c繩應該斷裂.而實際實驗中卻是d繩出現斷裂,這實驗現象和學生原有的認識水平產生強烈沖突,這種沖突會激發學生去想弄明白這是為什么,在此情景下去講授動量和沖量就起到事半功倍的效果.

2對比演示實驗能創設物理情景

學生在建立物理概念過程中,往往要借助于感性材料,尤其是能產生對比思維沖突的感性材料,以激發學生的探究欲望,對比實驗能為學生創造一個獲得感性材料、認識物理規律的環境.主要操作流程是：讓學生先作出判斷,然后再用實驗驗證,當實驗現象出乎學生的意料時,直覺的判斷與實驗事實產生強烈對比,必然引發學生去積極思考.

在進行“自感”的教學中,自感現象不易觀察到,可采用“千人震”演示.先用四節干電池串聯,問學生：有沒有人敢用手直接同時接觸電源的兩極?心里素質差的、有心臟病的不宜做這個測試.

學生平時經常接觸電池,知道沒有危險,但聽老師這么一說,又有點猶豫,有幾個大膽的學生上臺來測試,結果沒有任何不舒服的感覺,高中學生明白36V是安全電壓,當然4節干電池奈何不了他們.這種情景的建立是后續教學的必要鋪墊.

老師接著問：如圖3所示,把一個日光燈的整流器L與四節干電池、開關連接成電路,其中在開關兩側再接出兩條線A、B,如果讓哪位同學兩只手分別同時接觸A、B時,先合上開關,再打開開關,那又會有什么感覺呢?仍然建議心里素質差的、有心臟病的不宜做這個測試.

圖3

有前面實驗的鋪墊,很多同學已經對4節干電池很安全深信不疑,紛紛要求上講臺做測試.測試開始：讓測試學生雙手同時接觸A、B,合上開關,問學生：有沒有觸電的感覺?然后告訴全體學生,如果我現在打開開關會有什么奇跡發生呢?學生依然泰然自若,老師說：現在讓大家見證奇跡的時刻到了.然后打開開關，瞬間被測試同學叫著跳了起來，并用力甩出電線,下面所有同學被這突如其來的現象深深吸引,這種教學情景激發了學生強烈的求知欲,再進行自感知識的教學,就會水到渠成.

再如“全反射”、“臨界角”等概念教學：將兩個光亮的鐵球出示給學生看,將一個鐵球浸沒在盛有清水的燒杯中,用臺燈從側面照射.為什么鐵球光亮如初?畫出大致的光路圖.再將另一個鐵球置于燭焰的內焰進行熏制,全部熏黑后,將熏黑的鐵球也浸沒在盛有清水的燒杯中,在水中熏黑的鐵球變得比原先浸入的更亮．

這時,學生大惑不解,接著教師引入“全反射”、“臨界角”等概念,學生就會更加主動地去學習.實踐表明,這樣前后對比強烈的實驗現象更能引起學生的思維活動.

教學中實驗不在于多,而在于實驗能否真的牽動學生的思維,即實驗能否讓學生直面錯誤概念,引發認知沖突.

3對比演示能揭示物理的本質規律,讓模糊概念清晰化

對于抽象的物理知識，學生能理解、難體會,往往讓學生有不痛不癢的感覺,學生無法發現物理規律的本質,往往在了解物理規律后采用記憶的方法,讓物理規律呈現出片面化、模糊化特征,只有讓學生有親身感受才能有利于教學的開展.

在“慣性”知識教學中,學生難于理解任何物體都具有保持原來運動狀態的性質,往往只是簡單的模仿解釋生活現象.如圖4所示,在小車上的容器B里放一鐵球A.

圖4

(1) 當小車由靜止突然啟動時,A球會怎樣運動?為什么?

(2)A、B勻速運動時,小車突然停止運動,A球會怎樣運動?為什么?

假如在B容器中灌滿水,A為一氣泡：

(1) 當小車由靜止突然啟動時,A氣泡會怎樣運動?為什么?

(2)A、B開始做勻速運動,小車突然停止運動,氣泡A會怎樣運動?為什么?

假如把B容器中灌滿水,A為一鐵球：

(1) 當小車由靜止突然啟動時,A球會怎樣運動?為什么?

(2)A、B勻速運動時,小車突然停止運動,A鐵球會怎樣運動?為什么?

在不同情境下,A物體有不同的相對運動,深究其原因就能使慣性概念清晰化.教師設計情境讓學生體驗,參與課堂教學,讓學生成為概念學習的主人,讓學生真正參與到概念的建構過程中來,這才是提高效率的關鍵.大量做題無法讓學生體會到學習物理的快樂,更無法提高物理能力,速成的東西只能曇花一現.

恰當地運用對比演示實驗,可以把知識技能的學習和培養學生的觀察能力、抽象思維能力、思維創造能力以及科學態度有機結合起來,可以逐步提高學生觀察問題、分析問題和解決問題的能力.充分開發對比演示實驗,會讓物理教學更具生動性、趣味性,使學生從畏學變為樂學.

參考文獻：

[1] 薛儉.設計生活化實驗轉變浮力前概念[J].物理之友,2015,31(6).

[2] 黃寶珍.物理實驗教學策略初探[J].物理之友,2015,31(6).

[3] 陳圣宇，王愛生.備好物理實驗的探討[J].物理之友,2014,30(2).