中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)及教師實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的培養(yǎng)對策探討

■福建省龍巖北大附屬實(shí)驗(yàn)學(xué)校 黃舒芬

當(dāng)前，隨著新一輪教育改革的深入開展，現(xiàn)代教育正處于“應(yīng)試教育”向“素質(zhì)教育”的轉(zhuǎn)變階段。在中學(xué)物理教學(xué)中，演示實(shí)驗(yàn)仍然是薄弱環(huán)節(jié)之一，不利于學(xué)生知識能力結(jié)構(gòu)與非智力因素的發(fā)展。因此，做好演示實(shí)驗(yàn)工作，成為廣大中學(xué)物理教師的基本任務(wù)。教師要努力提升演示實(shí)驗(yàn)的效果，提高自身的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，帶領(lǐng)學(xué)生高效學(xué)習(xí)理論知識，使他們深刻理解與牢固掌握物理知識。

一、堅(jiān)持生本教育理念，滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要

在中學(xué)物理教學(xué)中，設(shè)置演示實(shí)驗(yàn)的主要目的在于讓學(xué)生通過自主觀察與思考，加深對物理理論知識的理解與認(rèn)知，學(xué)會(huì)運(yùn)用科學(xué)的方法分析物理實(shí)驗(yàn)過程。因此，在具體的課堂教學(xué)實(shí)踐中，要想真正發(fā)揮出演示實(shí)驗(yàn)的作用及培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，物理教師首先應(yīng)堅(jiān)持“以生為本”的教育理念，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容與中學(xué)生的身心特點(diǎn)演示實(shí)驗(yàn)，為物理課堂注入更多的生機(jī)與活力，使學(xué)生積極踴躍參與到演示實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，滿足他們的實(shí)際學(xué)習(xí)需要。

例如，在開展“光的折射”教學(xué)時(shí)，教師先演示實(shí)驗(yàn)：往裝有清水的大燒杯中豎放或斜放一根筷子，要求學(xué)生分別從杯子的上方俯視與從側(cè)面正視筷子，使其觀察后敘述現(xiàn)象，啟發(fā)他們進(jìn)一步思考，促使學(xué)生發(fā)現(xiàn)無法運(yùn)用已有的光學(xué)知識作出解釋，從而誘發(fā)求知渴望。接著，教師演示課本圖2.4-1所示的折射現(xiàn)象，介紹實(shí)驗(yàn)裝置，包括光源、水槽和水等，解釋什么是折射現(xiàn)象，引出問題：光線以不同的入射角射到水面上，進(jìn)入水中的光線將沿什么方向傳播？假如改變方向，是向界面還是向法線偏折？引起學(xué)生的觀察興趣，同時(shí)明確觀察目的與對象，講解幾個(gè)基本物理概念：入射點(diǎn)、入射角、入射光線、折射光線、折射角和法線，在演示實(shí)驗(yàn)的輔助下滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

二、以教材內(nèi)容為依托，想方設(shè)法增加實(shí)驗(yàn)

在任何教育階段的任何學(xué)科教學(xué)中，教材都是一切教學(xué)計(jì)劃與行為的基本依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)，關(guān)系到各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施情況與質(zhì)量。針對中學(xué)物理課程教學(xué)來說，為更好地通過演示實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，教師需以固有的教材內(nèi)容為依托，想方設(shè)法增加演示實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，選擇那些簡單易于操作、本質(zhì)聯(lián)系明顯、生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)，從而將抽象的物理知識變得具體化與直觀化，促使學(xué)生擁有更多體驗(yàn)親身實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，從而改善他們的學(xué)習(xí)效果。

在這里，以“科學(xué)探究液體的壓強(qiáng)”教學(xué)為例，教師先在課件中展示水壩與潛水員的圖片，設(shè)置問題：水壩為什么要上窄下寬？潛水員為什么到不同深度時(shí)要使用不同的潛水服？啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考這些現(xiàn)象與什么有關(guān)，學(xué)生知道是液體壓強(qiáng)，從而激起學(xué)習(xí)興趣。接著，教師提供以下器材：礦泉水瓶、塑料袋、皮筋、錐子、水槽等，要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)，感受液體壓強(qiáng)的存在，注意觀察液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)，鼓勵(lì)他們分組討論后演示實(shí)驗(yàn)，如：往塑料瓶中注入水，在側(cè)壁不同高度用錐子扎上小孔，發(fā)現(xiàn)水從小孔中噴出來，證明水對側(cè)壁有壓強(qiáng)，還發(fā)現(xiàn)下面的小孔比上面的噴得遠(yuǎn)，說明越深的地方壓強(qiáng)越大。隨后師生一起總結(jié)液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)，鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技巧。

三、借助信息技術(shù)優(yōu)勢，模擬演示特殊實(shí)驗(yàn)

中學(xué)物理是一門自然科學(xué)類科目，涉及的知識范圍廣泛、內(nèi)容復(fù)雜多樣。演示實(shí)驗(yàn)是一個(gè)極為重要的輔助性教學(xué)手段，不過以往演示實(shí)驗(yàn)以現(xiàn)場實(shí)際操作為主，而部分實(shí)驗(yàn)操作起來難度較大，或者學(xué)生無法直接看到實(shí)驗(yàn)變化與現(xiàn)象，因此影響他們的正常學(xué)習(xí)。這時(shí)，中學(xué)物理教師可以借助現(xiàn)代化信息技術(shù)的優(yōu)勢，模擬演示一些比較特殊的實(shí)驗(yàn)，將微觀的物理現(xiàn)象變得宏觀化，產(chǎn)生準(zhǔn)確、形象、生動(dòng)的表達(dá)效果，幫助學(xué)生突破知識難點(diǎn)。

比如，在學(xué)習(xí)“看不見的運(yùn)動(dòng)”過程中，教師談話導(dǎo)入知識：我們已知物質(zhì)由分子組成，分子由原子組成，但這些微粒是如何排列的？是密不透風(fēng)，還是存在間隙？是運(yùn)動(dòng)還是靜止？分子之間是否存在作用力？學(xué)生可以自由地暢想和回答，預(yù)設(shè)：固體、液體的分子可能是一個(gè)挨一個(gè)擠在一起，氣體分子之間有間隙；固體分子可能是靜止不動(dòng)的，而液體和氣體具有流動(dòng)性，它們的分子可能是運(yùn)動(dòng)的。接著，教師演示實(shí)驗(yàn)：在量筒中加入5mL左右的水，再在量筒中加入酒精至10mL的位置，搖動(dòng)量筒底部，混合酒精與水。要求觀察混合后總體積不是10mL，這時(shí)運(yùn)用多媒體技術(shù)展示酒精與水混合后分子運(yùn)動(dòng)的視頻，使其發(fā)現(xiàn)分子間的空隙會(huì)被填充，從而助推學(xué)生理解這一難點(diǎn)。

四、精心設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)，注意指導(dǎo)學(xué)生觀察

在中學(xué)物理教學(xué)過程中，演示實(shí)驗(yàn)從儀器拿出一直到演示的整個(gè)過程，都會(huì)帶給學(xué)生多個(gè)方面的刺激，不過刺激有本質(zhì)與非本質(zhì)之分，也有主次之分，要求學(xué)生觀察的現(xiàn)象并非都是大開大合，有的不夠明顯，有的甚至稍縱即逝，因此影響了學(xué)生對理論知識的學(xué)習(xí)與理解。對此，中學(xué)物理教師在教學(xué)中應(yīng)該精心設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)，適當(dāng)?shù)馗倪M(jìn)或重組物理實(shí)驗(yàn)，營造良好的課堂環(huán)境，為學(xué)生提供更多觀察與動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，從而讓他們更好地掌握物理原理、定理和概念等。

例如，在“科學(xué)探究杠桿的平衡條件”教學(xué)中，教師先展示剪刀、起蓋器等實(shí)物，引領(lǐng)學(xué)生結(jié)合教材中出示的各種工具，討論這些工具有什么共同特征。然后演示杠桿：切紙的鍘刀和指甲剪，啟發(fā)他們了解杠桿的特征，順勢介紹支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂等定義。接著，教師設(shè)疑：當(dāng)杠桿平衡時(shí)，力與力臂之間到底有什么關(guān)系？鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜測與探究，最后拿出杠桿與鉤碼，演示杠桿平衡的實(shí)驗(yàn)，提出問題：如果大、小物重分別為F1和F2，距中間的距離分別為L1和L2，F(xiàn)1、F2、L1、L2四者之間存在著什么關(guān)系？使其在小組內(nèi)積極討論和猜測，讓他們利用所給器材，嘗試自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。隨后，教師指導(dǎo)學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生科學(xué)探究的能力。

五、結(jié)語

在中學(xué)物理教學(xué)活動(dòng)中，教師需充分認(rèn)識到演示實(shí)驗(yàn)的重要性與價(jià)值，以提升個(gè)人實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)為基礎(chǔ)靈活施展教學(xué)藝術(shù)，將物理知識由抽象變得具體、枯燥變得生動(dòng)；將研究的物理現(xiàn)象直觀清晰地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，讓他們認(rèn)真觀察和思考，從而達(dá)到“事半功倍”的教學(xué)效果。