踐行劉炳昇物理教育思想的探索

【摘 要】物理實驗即是物理教學(xué)的重要基礎(chǔ)，又是物理教學(xué)的重要內(nèi)容、方法和手段。讓學(xué)生學(xué)習(xí)和探索物理實驗的方法，對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和實驗?zāi)芰κ直匾猍1]。劉炳昇教授較早就提出了物理實驗在激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)、培養(yǎng)觀察能力、發(fā)展探究能力、提升創(chuàng)造能力等方面的作用。本文就自己在教學(xué)中踐行劉炳昇物理教育思想做了一些反思。

【關(guān)鍵詞】劉炳昇教育思想;物理實驗;自由落體

【中圖分類號】G633.7? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2019）34-0074-02

1? ?研究劉炳昇物理教育思想的意義

劉炳昇教授對物理實驗的定義為：“物理實驗是物理工作者在人為控制條件下，運(yùn)用儀器、設(shè)備使物理現(xiàn)象反復(fù)再現(xiàn)，從而有目的地進(jìn)行觀測研究的一種方法”。[2]劉炳昇教授簡要概括了物理實驗所具有的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)實驗是一種重要的科學(xué)研究方法，具有簡化、純化、強(qiáng)化、加速或延緩、再現(xiàn)物理過程的作用。基于物理實驗在物理教學(xué)中的重要意義，劉炳昇教授多年來一直對物理實驗進(jìn)行潛心研究，既從理論上分析了物理實驗的教育教學(xué)價值，還深入研究了國內(nèi)外中學(xué)物理實驗，親自動手制作實驗器具，開發(fā)低成本趣味實驗，促進(jìn)物理教學(xué)活動的開展。劉炳昇教授較早就提出了物理實驗在激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)、培養(yǎng)觀察能力、發(fā)展探究能力、提升創(chuàng)造能力等方面的作用。在中學(xué)大力倡導(dǎo)實驗教學(xué)，堅信物理實驗教學(xué)對全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有不可替代的教育價值，對學(xué)生身心全面發(fā)展和終身學(xué)習(xí)起到奠定基礎(chǔ)的作用。研究、學(xué)習(xí)、實踐劉炳昇物理實驗教育思想既有助于快速提升中學(xué)物理教師專業(yè)素養(yǎng)，也有助于培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

2? ?一次踐行劉炳昇物理教育思想的活動

筆者2017年在南通有幸聆聽劉炳昇教授關(guān)于創(chuàng)新實驗的講座。會后，向劉教授請教了關(guān)于用數(shù)碼相機(jī)研究落體運(yùn)動規(guī)律的一些想法。劉教授說：“此實驗手段目前已不具有創(chuàng)新性，但此實驗很適合在中學(xué)物理教學(xué)中開展。”得到劉教授的點(diǎn)撥和啟發(fā)，筆者備受鼓舞，返校后就帶領(lǐng)物理實驗興趣社的學(xué)生進(jìn)行實驗。在物理教材必修一第二章第六節(jié)《伽利略對自由落體運(yùn)動的研究》的“做一做”欄目中，書本上提供了一種使用數(shù)碼相機(jī)研究自由落體運(yùn)動的方法，同學(xué)們照著書上的方法使用家用尼康coolpix s6300拍攝視頻短片，并使用播放軟件逐幀觀察小球在各個時刻的位置。經(jīng)過反復(fù)研究發(fā)現(xiàn)，即便在光線較強(qiáng)的條件下，每一幀圖像的清晰度明顯差于單獨(dú)拍攝照片時的清晰度。另外拍攝所得的小球影像也是模糊的，和同學(xué)們分析后得出結(jié)論：實驗中相機(jī)的拍攝能力和相機(jī)運(yùn)算能力不夠強(qiáng)大，無法拍攝出符合實驗要求的影像。這個實驗的思路很好，實驗的現(xiàn)象也很直觀。就這樣放棄實驗方案也很可惜，怎么解決這個問題呢？同學(xué)們在交流、討論、查資料的過程中，發(fā)現(xiàn)使用數(shù)碼相機(jī)的60fps連拍模式能拍出符合要求的圖像。

采用此連拍模式后，再應(yīng)用圖像處理軟件把小球的各個時刻位置圖像合成在一張圖片上，通過對小球下落的位置坐標(biāo)分析發(fā)現(xiàn)小球做勻加速直線運(yùn)動，并求出了小球下落的加速度。

3? ?活動收獲

通過此次活動，學(xué)生感觸良多。學(xué)生發(fā)現(xiàn)日常用品也可以用來改進(jìn)實驗或開發(fā)新實驗。開發(fā)出的創(chuàng)新物理實驗，具有低成本、高質(zhì)量的特點(diǎn)。活動收獲簡要總結(jié)如下。

3.1? 加深對自由落體運(yùn)動規(guī)律理解

對比傳統(tǒng)的頻閃照相法或連接紙帶間接分析重物下落的過程，使用數(shù)碼相機(jī)的連拍模式替代頻閃照相法，具有操作簡便、可視性強(qiáng)、現(xiàn)象直觀等特點(diǎn)。在對拍攝所得各個時刻位置數(shù)據(jù)分析后，能夠定量分析出小球下落的運(yùn)動規(guī)律。

3.2? 激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)

許多學(xué)生參與實驗后，真切地感受到了小球下落的運(yùn)動規(guī)律，體會到物理知識并不是停留在紙上的，物理知識是活的、有趣的。通過一個實驗激起了學(xué)生對更多實驗、更多物理知識的學(xué)習(xí)興趣，自發(fā)地想學(xué)好物理。

3.3? 學(xué)生的觀察能力得到了訓(xùn)練

學(xué)生實驗是體驗性最強(qiáng)的物理學(xué)習(xí)方式，在實驗中學(xué)生學(xué)會了利用數(shù)碼相機(jī)捕捉稍縱即逝的現(xiàn)象，變不可觀察變?yōu)榭捎^察，學(xué)會了借助合適的器材進(jìn)行有效觀察。

3.4? 學(xué)生的科學(xué)探究能力得到提升

在對實驗中遇到的問題進(jìn)行分析、解決的過程中，學(xué)生學(xué)會了查閱資料、相互交流、評估、反思制定解決方案可行性并找出解決辦法。實驗過程中，通過實驗設(shè)計與動手操作、觀察現(xiàn)象與記錄數(shù)據(jù)、分析歸納得出結(jié)論等環(huán)節(jié)，學(xué)生的科學(xué)探究能力得到了全方位提升。

3.5 學(xué)生的創(chuàng)造能力得到了提升

做完實驗后，有的學(xué)生看到數(shù)碼相機(jī)的連拍模式在研究落體運(yùn)動時效果如此明顯，能夠研究短時間內(nèi)物體位置的快速變化。有的同學(xué)又用數(shù)碼相機(jī)的連拍模式研究了小球做平拋時的運(yùn)動規(guī)律，發(fā)現(xiàn)效果也很好。

3.6? 學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任得到了培養(yǎng)

實驗本身是一個嚴(yán)格的科學(xué)過程，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實事求是的科學(xué)態(tài)度能在實驗中潛移默化地培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生形成科學(xué)的態(tài)度和責(zé)任。

4? ?結(jié)語

結(jié)合物理學(xué)與物理實驗特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)物理實驗對訓(xùn)練學(xué)生的思維、增強(qiáng)科學(xué)研究能力和培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等方面有著極其重要的作用。物理實驗在教學(xué)中有著不可撼動的地位。因此，教師應(yīng)重視并大力發(fā)展中學(xué)物理實驗，學(xué)習(xí)劉炳昇教授運(yùn)用實驗將教學(xué)各要素有機(jī)串聯(lián)起來的思想，達(dá)到提升課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王肇銘.努力建立以實驗為基礎(chǔ)的物理教學(xué)體系[J].物理教學(xué)探討，2005（5）.

[2]劉炳昇.繼承與創(chuàng)新——新課程理念下高中物理實驗教學(xué)的幾點(diǎn)建議[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2007（6）.

【作者簡介】

孫成武（1982～），男，中學(xué)物理一級教師，研究方向：高中物理教學(xué)工作。