突出實(shí)驗(yàn)的物理教學(xué)路徑

物理實(shí)驗(yàn)是物理課程中十分重要的組成部分，也是新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)的重要的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式。誠(chéng)然，學(xué)生的物理知識(shí)不可能都通過親自做實(shí)驗(yàn)來獲得。但是，通過親身體驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)獲得的經(jīng)驗(yàn)可以作為基礎(chǔ)，幫助學(xué)生接受和理解其他物理知識(shí)，這比單純地聽講更為有效。“紙上談來終覺淺，絕知此事要躬行。”突出實(shí)驗(yàn)的物理教學(xué)能夠豐富學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)探究的過程，形成物理概念，獲得物理規(guī)律，掌握物理技能，發(fā)展思維和實(shí)踐能力，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

突出實(shí)驗(yàn)的物理教學(xué)的主要環(huán)節(jié)包括觀察、實(shí)驗(yàn)、問題、討論。其基本路徑如下：

一、聯(lián)系生活，開發(fā)物理實(shí)驗(yàn)

實(shí)踐是知識(shí)的源泉，生活是實(shí)踐的沃土。大量研究表明，只有當(dāng)學(xué)生感受到所學(xué)的知識(shí)能夠融入現(xiàn)實(shí)的生活中時(shí)，他們才能真正理解這門學(xué)科的價(jià)值，從而主動(dòng)地投入到學(xué)習(xí)中。從某種意義上講，相對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)實(shí)生活才是物理教學(xué)的真正源頭。深?yuàn)W的原理往往體現(xiàn)在常見的生活現(xiàn)象中，正如牛頓從蘋果落地的現(xiàn)象中悟出萬有引力定律。對(duì)生活現(xiàn)象的反思、檢驗(yàn)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生更好地發(fā)現(xiàn)、領(lǐng)悟科學(xué)知識(shí)。教學(xué)中，教師要充分挖掘生活資源，找到知識(shí)的依托點(diǎn)，開發(fā)貼近學(xué)生實(shí)際的物理實(shí)驗(yàn)（甚至讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)哪怕看上去“不正規(guī)”的實(shí)驗(yàn)），將物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)融入對(duì)生活現(xiàn)象和社會(huì)問題的分析和解決活動(dòng)中。

例如，教學(xué)人教版高中物理選修3—5《動(dòng)量和動(dòng)量定理》時(shí)，筆者用那段時(shí)間各個(gè)報(bào)紙和網(wǎng)站廣泛報(bào)道的一件事情來引入：“2013年6月2日中午，一列由杭州開往北京的高鐵在鎮(zhèn)江被一只飛鳥撞到了擋風(fēng)玻璃，導(dǎo)致玻璃大面積開裂，當(dāng)時(shí)高鐵被迫停止，最終開到南京南站后全體乘客換車，受損高鐵則進(jìn)行修理。這次事故中，受損高鐵車頭的玻璃價(jià)值20萬元左右，需一周左右的時(shí)間進(jìn)行更換。”然后，筆者提問：“飛鳥撞停高鐵，這究竟是一只什么鳥？?jī)r(jià)值20萬卻抵擋不了一只飛鳥的撞擊，這又是一塊什么樣的玻璃？”看到學(xué)生的注意力被吸引，筆者接著投影出示圖片，同時(shí)指出：“除了能撞停高鐵，飛鳥還能撞毀飛機(jī)呢！”然后，筆者進(jìn)一步提問：“它究竟有多大的殺傷力？它哪來這么大的殺傷力呢？能不能設(shè)計(jì)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，模擬一下飛鳥撞玻璃的情景？”于是，學(xué)生熱烈地討論了起來，產(chǎn)生了很多想法：有的折紙鶴或紙飛機(jī)，代替飛鳥往玻璃上扔；有的用不同材質(zhì)的紙折紙鶴或紙飛機(jī)，來做對(duì)比……筆者繼續(xù)引導(dǎo)：“你能估算出剛才的實(shí)驗(yàn)過程中紙質(zhì)飛鳥撞擊玻璃的平均作用力嗎？能估算出一只飛鳥迎面撞上一輛行駛中的高鐵時(shí)對(duì)玻璃的作用力嗎？”最后，學(xué)生成功地估算出作用力，完成了知識(shí)的構(gòu)建。

又如，教學(xué)人教版高中物理必修1《摩擦力》時(shí)，筆者首先敘述生活情境：“在生活中，我們經(jīng)常會(huì)看到‘雨天路滑，小心駕駛’‘地面濕滑，小心摔跤’這樣的字眼。而在塑膠地板上打乒乓球時(shí)，有的同學(xué)卻會(huì)在運(yùn)動(dòng)鞋底沾點(diǎn)水，防止腳底打滑。”然后提出問題：“那么有水到底會(huì)讓接觸面更滑還是更不滑呢？”由此引發(fā)學(xué)生討論。接著，筆者提問：“請(qǐng)大家想想看：如果兩個(gè)接觸面的材料不變，那么在它們之間灑上水對(duì)它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)有沒有影響？如果有，是什么樣的影響？變大還是變小了？”學(xué)生大膽推測(cè)后，筆者布置他們找材料、想辦法來驗(yàn)證自己的推測(cè)。反饋時(shí)，學(xué)生爭(zhēng)先恐后地演示匯報(bào)自己的實(shí)驗(yàn)，順理成章地理解了動(dòng)摩擦因數(shù)的概念。

二、啟發(fā)思維，認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)

物理知識(shí)本質(zhì)上是一種抽象理性的認(rèn)識(shí)。物理教學(xué)中，教師要幫助學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作展開思維探究，透過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象看到知識(shí)本質(zhì)，把具體感性的體驗(yàn)上升為抽象理性的認(rèn)識(shí)。學(xué)生的思維能力正處于發(fā)展的階段，獨(dú)立探究時(shí)會(huì)遇到很多意想不到的障礙。為此，教師要給學(xué)生提供機(jī)會(huì)，讓他們嘗試自己總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析產(chǎn)生原因，運(yùn)用邏輯推理，發(fā)現(xiàn)知識(shí)本質(zhì)；還要在學(xué)生想法的基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)?shù)膯栴}串或提示語，給學(xué)生必要的明示與暗示，把他們對(duì)實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)、認(rèn)識(shí)和疑惑、批判引導(dǎo)到正確的軌道上，培養(yǎng)他們思維的深刻性、嚴(yán)謹(jǐn)性。

例如，2013年6月20日上午10點(diǎn)，神舟十號(hào)航天員王亞平在太空給地面的中小學(xué)生講課，讓他們了解失重條件下物體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、液體表面張力的作用，加深對(duì)質(zhì)量、重量以及牛頓運(yùn)動(dòng)定律等基本物理概念、規(guī)律的理解。同時(shí)，筆者組織學(xué)生觀看現(xiàn)場(chǎng)直播。然后，筆者引導(dǎo)學(xué)生回憶其中一個(gè)“單擺”實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)學(xué)生思考背后蘊(yùn)涵的知識(shí)（原理）。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是這樣的：首先，將單擺中的小球拉升至一定高度后放掉，小球像著了魔似的，用很慢的速度“亂”動(dòng)；隨后，用手指輕推小球，小球開始繞著支架的軸心不停地做圓周運(yùn)動(dòng)。在王亞平的講解和筆者的啟發(fā)下，學(xué)生認(rèn)識(shí)到：（1）在沒有重力的太空釋放小球后，小球不受重力，也不受被動(dòng)產(chǎn)生的細(xì)繩拉力，于是靜止在原始位置（如果在有重力的地面，小球受重力和被動(dòng)產(chǎn)生的細(xì)繩拉力，它們的合力作為回復(fù)力，會(huì)使小球做周期性的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)）；因?yàn)楹粑葘?dǎo)致的空氣流動(dòng)，小球便慢速“亂”動(dòng)。（2）在沒有重力的太空手推小球后，小球有了一個(gè)初始速度，這時(shí)如果沒有細(xì)繩拉力，小球就做勻速直線運(yùn)動(dòng)；因?yàn)橛辛思?xì)繩拉力作為向心力，小球便繞著支架的軸心做圓周運(yùn)動(dòng)（如果在有重力的地面，在沒有細(xì)繩拉力的情況下，小球受重力，會(huì)做拋體運(yùn)動(dòng)；在有了細(xì)繩拉力的情況下，小球的運(yùn)動(dòng)情況比較復(fù)雜，如果初始速度足夠的話，也可能繞著支架的軸心做圓周運(yùn)動(dòng)）。由此出發(fā)，筆者又在課堂進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)地面環(huán)境中單擺的周期公式，探究地面環(huán)境中細(xì)繩系著的小球完成豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)需要哪些條件、遵循什么樣的規(guī)律。從太空到地面，一組理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)驗(yàn)探究，加深了學(xué)生對(duì)單擺運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)模型的理解。

參考文獻(xiàn)：

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