結(jié)合生活實(shí)際的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究

吳聰能

（福建省晉江市養(yǎng)正中學(xué)，福建 晉江 362200）

1 引言

根據(jù)我國(guó)新課程改革的要求，課程內(nèi)容上需加強(qiáng)學(xué)生生活與現(xiàn)代社會(huì)、科技發(fā)展的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；課程實(shí)施方式上倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與，樂(lè)于動(dòng)手，結(jié)合自身知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決問(wèn)題。對(duì)于物理課程來(lái)說(shuō)，理論知識(shí)不僅來(lái)源于書(shū)本，還來(lái)源于實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以使學(xué)生在動(dòng)手中親自發(fā)掘未知領(lǐng)域的知識(shí)，讓學(xué)生在興趣的引導(dǎo)下以科學(xué)的態(tài)度不斷探尋真理，養(yǎng)成良好的科學(xué)探究能力。結(jié)合新課程改革的要求，中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)當(dāng)融入更多的生活元素，結(jié)合生活實(shí)際來(lái)進(jìn)行教學(xué)，為學(xué)生呈現(xiàn)更加生動(dòng)直觀的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。本文主要對(duì)這一教學(xué)方式進(jìn)行系統(tǒng)性的探究，從而使這種形式更好地應(yīng)用于中學(xué)教學(xué)當(dāng)中。

2 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)概述

2.1 概念界定

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究中最基本的方法之一，也是物理學(xué)發(fā)展不可或缺的一部分。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)即老師通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)的方式，引導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)踐來(lái)發(fā)現(xiàn)某種物理規(guī)律或知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生思辨能力和動(dòng)手能力的一種教學(xué)形式[1]。結(jié)合生活實(shí)際的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)指將生活中常見(jiàn)的生活元素加入到實(shí)驗(yàn)中，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性，增加課程的趣味性。

2.2 教學(xué)目的

結(jié)合生活實(shí)際的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的在于通過(guò)富有趣味性的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生主動(dòng)地參與到課程實(shí)踐和知識(shí)獲取中，成為學(xué)習(xí)的主題；并有意識(shí)的在實(shí)驗(yàn)中鍛煉學(xué)生的觀察能力、思考能力、分析能力、推理能力，培養(yǎng)學(xué)生敢于假設(shè)、樂(lè)于探究的精神，讓學(xué)生將物理知識(shí)與生活實(shí)際結(jié)合，幫助學(xué)生更好了解知識(shí)，運(yùn)用知識(shí)。

2.3 理論基礎(chǔ)

生活化的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在理論方面有建構(gòu)主義、人本主義、實(shí)用主義等理論支持。建構(gòu)主義認(rèn)為知識(shí)存在于具體的、情景式的活動(dòng)中，學(xué)生通過(guò)活動(dòng)獲得相應(yīng)的知識(shí)，主動(dòng)建立起自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)；人本主義重視培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，將學(xué)生看做學(xué)習(xí)的主體；實(shí)用主義則認(rèn)為學(xué)生的學(xué)習(xí)應(yīng)該有效的與社會(huì)生活相結(jié)合[2]。以上理論均為生活化的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了理論基礎(chǔ)。

3 生活化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)

3.1 生活性

生活化的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)特點(diǎn)就是在教學(xué)中會(huì)結(jié)合生活實(shí)際來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)中反映出更多的生活因素。通過(guò)學(xué)生所熟知的生活中的事物或者現(xiàn)象，拉近教學(xué)中學(xué)生與老師、與知識(shí)之間的距離，增加學(xué)生參與其中的積極性，營(yíng)造一種良好而平等的課堂氣氛。

3.2 關(guān)聯(lián)性

生活化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理知識(shí)與生活經(jīng)驗(yàn)、實(shí)際應(yīng)用三者之間的橋梁。好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重其中的關(guān)聯(lián)性，能夠以巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、豐富的實(shí)驗(yàn)道具將三者完美結(jié)合，啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題[3]。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)也可與社會(huì)發(fā)展結(jié)合起來(lái)，令學(xué)生有更廣闊的視野和更深刻的感受。

3.3 科學(xué)性

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)始終要立足于科學(xué)的實(shí)驗(yàn)觀，運(yùn)用科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)傳授給學(xué)生們正確的知識(shí)。從日常生活中歸納出科學(xué)規(guī)律進(jìn)而開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，老師應(yīng)注意去偽存真，確保教學(xué)過(guò)程中知識(shí)，概念和規(guī)律的準(zhǔn)確性。且科學(xué)性不僅體現(xiàn)在內(nèi)容的選擇上，也包含科學(xué)的教育觀，根據(jù)學(xué)生接受程度安排教學(xué)的難易程度。

3.4 體驗(yàn)性

生活化的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)以生活中的實(shí)際問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)生活現(xiàn)象的剖析，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不同于理論教授，它注重學(xué)生在一堂實(shí)驗(yàn)課中的體驗(yàn)。將學(xué)生帶入進(jìn)來(lái)，讓學(xué)生潛移默化地學(xué)到知識(shí)，是生活化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵。

4 生活化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用方式

4.1 實(shí)驗(yàn)情景生活化

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以設(shè)置更貼近生活的情景，用生活中常見(jiàn)的事物、常見(jiàn)的現(xiàn)象作為實(shí)驗(yàn)情景構(gòu)筑的基石。結(jié)合學(xué)生當(dāng)前的認(rèn)知水平和已有的生活經(jīng)驗(yàn)，呈現(xiàn)更加富有趣味，更生活化的情景，令學(xué)生自然而然的進(jìn)入其中，產(chǎn)生想要探索的想法。比如日常都會(huì)使用吸管喝飲料，吸管的使用就包含壓強(qiáng)的知識(shí)，通過(guò)這種熟悉的小例子，引出神奇的物理規(guī)律，讓學(xué)生在熟悉的情景中學(xué)到新奇的物理知識(shí)。同時(shí)情景的設(shè)立也不能一味使用熟悉的元素，可以提供一些與學(xué)生原有認(rèn)知表象有差異的現(xiàn)象，揭示其內(nèi)涵，打破學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，注入新的知識(shí)。

4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)生活化

實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)可以采用更貼近生活實(shí)際的方式。例如將實(shí)驗(yàn)的目的替換成生活中的問(wèn)題，通過(guò)引導(dǎo)同學(xué)對(duì)生活問(wèn)題的思考與解決來(lái)展現(xiàn)物理的規(guī)律，令枯燥的物理學(xué)習(xí)過(guò)程生動(dòng)起來(lái)。實(shí)驗(yàn)中所采用的道具也可以從生活中取來(lái)。比如力學(xué)的教授，就可以通過(guò)讓同學(xué)們推動(dòng)自己手邊的東西來(lái)感受力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，通過(guò)掰開(kāi)小橡皮來(lái)體會(huì)力對(duì)物體形態(tài)的改變。這些隨處可見(jiàn)的小東西都可以成為一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)的道具[4]。通過(guò)調(diào)動(dòng)學(xué)生利用身邊事物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以激發(fā)學(xué)生的好奇心，加深學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生在日常小事中發(fā)現(xiàn)物理知識(shí)的能力。

4.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程生活化

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)以學(xué)生為主體，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的生活化來(lái)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性。教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生已有的知識(shí)水平和生活經(jīng)驗(yàn)安排符合學(xué)生認(rèn)知和思維特點(diǎn)的物理實(shí)驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程應(yīng)該是一個(gè)銜接式的系統(tǒng)化的過(guò)程，從生活中的小事物小現(xiàn)象開(kāi)始，逐步引導(dǎo)學(xué)生深入到實(shí)驗(yàn)中去，由淺入深，層層遞進(jìn)，獲得新的知識(shí)。在這一過(guò)程中，問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)、假設(shè)的提出、假設(shè)的實(shí)踐都可以交由學(xué)生自己來(lái)完成，讓學(xué)生真正參與到實(shí)驗(yàn)中來(lái)，學(xué)生的參與度越高，對(duì)于物理知識(shí)的吸收和理解就越好。譬如舉辦一場(chǎng)別開(kāi)生面的吹硬幣比賽，通過(guò)競(jìng)技的方式激起同學(xué)們的好勝心和勝負(fù)欲，讓同學(xué)們?cè)诒荣愔辛私獾綒饬髁魉倥c壓強(qiáng)之間的關(guān)系，寓教于樂(lè)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于物理學(xué)習(xí)的興趣，加深這一知識(shí)在腦海里的印象。

4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論生活化

實(shí)驗(yàn)教學(xué)最后得出的物理規(guī)律作為一種自然界普遍的規(guī)律其實(shí)是隱藏在生活中的方方面面的，不單是一種現(xiàn)象里包含著。老師在完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)后可以再回歸到生活中，向同學(xué)們征詢還有哪種生活中的現(xiàn)象其實(shí)也有這樣的規(guī)律，啟發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力。比如將能量轉(zhuǎn)換時(shí)，既可以是使用電熱水器完成電能向著熱能的轉(zhuǎn)換，也可以是使用電燈完成電能向光能的轉(zhuǎn)換。一個(gè)結(jié)論的導(dǎo)出遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是一個(gè)系統(tǒng)里物理知識(shí)的休止符，正相反，它是另一段知識(shí)的銜接點(diǎn)。

5 具體物理實(shí)驗(yàn)案例

5.1 深瓶取球

（1）問(wèn)題設(shè)置

將乒乓球放入深瓶中，設(shè)置不能使用夾取，吹吸，傾斜倒立瓶子的限制條件，詢問(wèn)學(xué)生如何才能將乒乓球取出。深瓶最初狀態(tài)如圖1所示。然后讓同學(xué)們討論，老師對(duì)提出的正確假設(shè)并予以肯定，即使用水杯里的水倒進(jìn)瓶口里，讓乒乓球緩緩地浮出水面，從瓶子中出來(lái)。

圖1 放入乒乓球的瓶

（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

為了進(jìn)一步使同學(xué)們認(rèn)識(shí)到浮力的作用，教師進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。首先不封閉瓶口，給瓶里注水，如圖2所示。乒乓球被牢牢的壓在瓶口，沒(méi)有浮起來(lái)，同時(shí)倒入瓶子的水從瓶口流出。結(jié)合事例分析這一過(guò)程中乒乓球的受力：倒水進(jìn)入前，乒乓球上下面均只受到空氣的作用力，乒乓球與瓶子的接觸部分受到瓶子給的支撐力。隨著杯子里水的注入，乒乓球上表面受到來(lái)自水流的向下的壓力，下表面依然只受到空氣的作用力。來(lái)自水的壓力與乒乓球受到的支持力相抵消，乒乓球沒(méi)有受到向上的力，所以不會(huì)浮起來(lái)。此為對(duì)照組一。然后使用相同的裝置，依然是放入乒乓球后注水，發(fā)現(xiàn)隨著水流的注入乒乓球依然不會(huì)浮起來(lái)，同時(shí)有水從瓶口漏出。隨后擰上瓶蓋，隨著水流的注入，乒乓球漸漸浮了出來(lái)，如圖3所示。對(duì)這一過(guò)程中乒乓球的受力分析：開(kāi)始時(shí)乒乓球的受力和對(duì)照組一的受力完全相同，隨著瓶蓋擰上，瓶里的水逐漸漫過(guò)乒乓球，此時(shí)乒乓球上表面受空氣作用力，下表面受到水提供的向上的浮力，向上的浮力等于乒乓球自身的重力時(shí)，乒乓球浮出水面的部分不再變化。隨著水位的逐漸升高，乒乓球被帶出了瓶子。此為對(duì)照組二。

圖2 對(duì)照組一

圖3 對(duì)照組二

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論

乒乓球受到了來(lái)自空氣和水兩個(gè)流體之間相反的作用力，向上的壓力大于向下的壓力，于是乒乓球上浮。浮力是物體在流體中，各表面受到的流體之間的壓力差[5]。

5.2 水果電池

（1）問(wèn)題設(shè)置

拿出日常生活中常見(jiàn)的水果，詢問(wèn)同學(xué)們是否知道平時(shí)吃的水果里其實(shí)暗藏玄機(jī)，向同學(xué)們展示神奇水果電池的“制造過(guò)程”。

（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

首先準(zhǔn)備好三個(gè)檸檬，三個(gè)銅片，三個(gè)鋅片，導(dǎo)線若干，萬(wàn)用電表一個(gè)。按照?qǐng)D4所示連接，將每個(gè)檸檬上插上一個(gè)銅片和一個(gè)鋅片，用導(dǎo)線將第一個(gè)檸檬上的銅片與第二個(gè)檸檬上的鋅片連接。依次將每個(gè)檸檬都連接后加入開(kāi)關(guān)使三個(gè)檸檬之間構(gòu)成串聯(lián)電路。然后用多功能電表測(cè)出檸檬電池所提供的電壓。

圖4 檸檬電池

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論

水果間能產(chǎn)生電流，電流是電子的定向運(yùn)動(dòng)，因?yàn)闄幟手兴嵝晕镔|(zhì)的氫離子與金屬片發(fā)生置換產(chǎn)生了正電荷，為了系統(tǒng)之間的電荷平衡，于是有個(gè)電子的定向移動(dòng)，產(chǎn)生了電流。但該實(shí)驗(yàn)中檸檬價(jià)格較貴，而且萬(wàn)用電表產(chǎn)生的電流不易觀察。

（4）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

利用西紅柿代替檸檬，使用音樂(lè)賀卡發(fā)聲器代替萬(wàn)用電表。實(shí)驗(yàn)中水果電池的組裝過(guò)程如下。先由教師打開(kāi)音樂(lè)賀卡，閉合開(kāi)關(guān)，學(xué)生可以看到發(fā)光的二極管和聽(tīng)到響亮的音樂(lè)，去掉電池后，聲音和光都消失了[6]。隨后利用西紅柿，銅片，鋅片，導(dǎo)線，在此按照上面檸檬電池的組裝方法組裝好并接入音樂(lè)賀卡，如圖5所示。賀卡上的二極管重新發(fā)光并有了響亮的聲音。利用音樂(lè)賀卡發(fā)聲器和西紅柿電池的組合，展現(xiàn)出了比上面檸檬電池加萬(wàn)用表更好的演示效果。西紅柿比起檸檬來(lái)更便宜也更常見(jiàn)，學(xué)生對(duì)此更為熟悉。而賀卡發(fā)生器里響亮的音樂(lè)能讓同學(xué)更直觀的感受到水果電池的“威力”。

圖5 西紅柿電池

6 結(jié)語(yǔ)

物理課程在教授過(guò)程中運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。將生活中的實(shí)際與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中感受到不一樣的氛圍，以更貼近學(xué)生生活的方式來(lái)傳遞知識(shí)[7]。這也是對(duì)素質(zhì)教育發(fā)展和課程改革的要求的落實(shí)。學(xué)生在這種形式的學(xué)習(xí)中不僅對(duì)已有的生活經(jīng)驗(yàn)有了全新的認(rèn)識(shí)，也收獲了知識(shí)的增加和技能的提高，大大提高了自身的科學(xué)素養(yǎng)。