優化物理實驗 促進深度學習

周 巖

(江蘇省徐州市第一中學 221000)

物理課程包括了物理實驗和物理理論兩個方面的內容，其中的實驗是構成物理教學的重要部分，也是發展高中生的動手能力、提升學生物理核心素養的重要途徑.教師在開展高中物理教學的過程中，要以“深度學習”為教學主旨，圍繞“光的偏振”開展實驗教學.本文就如何幫助學生活動體驗樂趣，構建有意義的課堂學習過程展開討論，并提出了幾點策略.

一、通過“模擬實驗”活動，促進學生經驗向深度轉化

在教學“光的偏振”這一章節內容時，教師要引導學生積極展開實驗，并通過開展“模擬實驗”活動來促進學生經驗深入發展.高中物理教師要充分注重實驗教學的優異性，實驗教學能夠通過開展實驗來將復雜的教學內容簡單化，抽象的學習內容具象化，進而幫助學生更好的開展相關內容的學習.

案例一例如在進行“光的偏振”一節的實驗教學中，教材中有繩波穿過“狹縫”的圖片，一些教師在進行這一部分的教學時，通常會選擇照搬教材方法，僵硬的依照教材內容順序進行教學，沒有關注學生的學習需要，忽視了學生的學習需求，使得學生的自身相關經驗不能夠得到充分的積累，進而導致學生對“狹縫”實驗心存疑惑.因此教師就要積極轉變自身的教學方式，通過積極開展模擬演示的教學方式，以具體實驗來引領學生對相關內容進行深入探究.在進行這一實驗時，需要用到的實驗材料和工具有電源、電磁打點計時器、水晶彈力線等，其中的彈力線不能太粗，也不能太細，否則會影響振幅效果.在開展具體實驗時，以黑板為背景，繩波最寬處達4cm，用不同的顏色來進行區分以便于學生觀察實驗現象.對于“狹縫”的制作，教師可以利用茶葉罐的瓶蓋進行疊放，在兩蓋間夾厚度為3mm的長條紙板，而后利用膠布粘結固定，形成“狹縫”.將水晶彈力線一端拴在打點計時器的振針上，另一端由學生拉近，打開電源，由振片振動，讓彈力線形成繩波，分別從與“狹縫”平行、垂直兩種方向進行探究.在這個過程中，教師可以提問學生：“通過沿平行繩波方向、垂直振動方向來觀察實驗，有哪些現象？”學生在經過思考后，回答：“在平行時，繩波應該能夠通過‘狹縫’，但在垂直時不能確定會不會與振幅減弱有關，可能會受振幅強弱影響而通不過.”在學生回答完畢后，教師不要直接進行解釋，而是要引導學生進行進一步的思考，由學生自己來闡述自己的想法，并鼓勵學生積極進行質疑.有學生認為：“在‘狹縫’與繩波平行時，繩波傳播正常通過；但在垂直時，繩波被阻擋.”從實驗現象來看：與“狹縫”垂直時，繩波振幅由大變小，直至消失.這說明垂直分量被阻擋，而平行分量依然能夠通過.由此可見，在實驗教學中，我們通過帶領學生進行具體實驗并進行積極的體驗、觀察和分析，引導學生將已有的個人生活經驗、知識內容與共同體驗相碰撞、相結合，讓各種想法在交流中形成統一.在很多時候，在“狹縫”實驗中，一部分學生可能會存在片面甚至是錯誤的認知，但在進行進一步的交流、探究、整合中，就能夠逐漸形成有意義的知識、經驗，進而提升了學生的知識水平，達到了利用實驗教學來發展學生的科學觀察、邏輯思維力的教學目標.

二、通過“演示實驗”，促進學生知識向能力的發展

高中物理教師在教學過程中要鼓勵高中生進行物理知識拓展、創新，進而引導學生提高知識的應用性.在開展高中物理教學中，想要通過物理教學來培養和提升學生的思維創新能力，就必須要積極開展實驗活動，通過實驗將實踐與知識進行有機結合，進而架構起一個立體、開放、科學的高中物理課堂教學體系.在當下的教學過程中，學生通常能夠掌握某一個知識內容，但卻并不一定能夠將這個知識點轉化為具體能力，即“學起來和做出來是兩回事”.為了改善這種片面化的教學效果，教師可以在教學過程中積極應用“演示實驗”，利用“演示實驗”來幫助學生將抽象的知識內容轉化為具體的實際行動，引導學生將知識轉化為能力.

案例二在“光的偏振”教學實驗中，我們一般會選擇大角度快速轉動方式，讓學生觀察透射光的變化，分辨變亮、變暗.但是，對于檢偏器緩慢轉動時，學生在觀察偏振現象時，會產生困惑.偏振片在轉動時，是否有部分角度區間，透射光強度沒有變化？或者是變亮還是變暗？為了讓學生把握“光的偏振”實驗原理，去除干擾因素，強化對相關物理知識的科學探究，我們可以通過“演示實驗”活動，讓學生深入理解.首先，去除教室內其他干擾光源，如日光燈、室外光源；其次，從透射光角度入手，當選擇檢偏器較小角度時，可能對透射光的強度變化帶來干擾；最后，從觀察視角入手，學生對透射光的比較，往往是通過與記憶強度相對比，而人眼一般只能保留影像0.1～0.4s，隨著時間推移，記憶中的影像會逐漸模糊，從而造成對比困難.為此，我們借助于偏振裝置，進行透射光動態演示實驗，讓光線通過偏振片，透射到黑板上，然后，從夾角為零開始，快速轉動檢偏器，觀察實驗現象.從學生觀察中發現，當夾角變化時，透射光的亮度由亮變暗，再變亮.反問學生，何時最亮？何時最暗？有什么規律？結合學生觀察與實驗討論，有學生認為，當兩偏振片夾角為0°時，最亮，90°時最暗，從0°到90°，會逐漸變暗.根據學生的回答，教師再提出問題，如果緩慢轉動檢偏器，實驗現象又會如何？在進行慢速轉動時，對光強的變化很難區分，感覺幾乎不變.為此，針對學生的疑惑，我們引入四把相同的手電，四組偏振實驗器材及偏振片，讓學生自主討論，重新構設“演示實驗”.將四把手電放在支架上，相同光源投射到黑板上；利用四組偏振器材，分別按照0°、30°、60°、90°順序排列.觀察實驗現象，得出結論.原來，光波與繩波具有相似性，都能夠產生偏振現象.由此，在學生“演示實驗”中，讓學生從中了解事物變化的本質，引導學生從探究中歸納實驗規律，把握知識的本質，培養科學思維.

三、注重學生活動體驗，增強探究品質

在進行實驗教學的同時，教師也要充分注重學生的活動體驗.活動體驗的好壞直接影響了學生參與課堂活動的積極性和主動性，因此，在開展高中實驗教學的過程中，教師要積極引導學生展開討論、自主思考，通過提升學生的活動體驗來讓學生能夠更加積極、主動地參與到學習活動中，同時，增強學生的物理探究品質.

案例三了解的“光的偏振”規律，對于在較小的轉動角度下，透射光的強度變化如何進行準確表征？也就是說，對于較小的夾角，是否也符合這一規律？我們通過組織實驗材料，以0°轉動較小的角度，讓學生觀察透射光的強度變化.學生發現，因為轉動角較小，光的強度變化不明顯.為此，怎樣來設計實驗活動，能夠定量測定偏振現象中，偏振片的夾角與透射光強度的定量關系？有學生提出，利用紙盒畫上兩條平行狹縫，將偏振片插到紙盒狹縫上，豎直起來，一片不動，另一片轉動，記錄夾角度數，觀察透射光的強度值，來分析兩者關系.通過學生動手實驗，展開交流后得出，可以利用照度計，與燈泡、偏振片固定于相同高度位置，避免探頭位置變化影響度數；采用表格法、圖像法等，分別記錄相關數據，并比較哪個實驗方法更準確.圖像法較為直觀，可以反映光強變化趨勢.

總之，在開展高中物理教學的過程中，教師要積極引導學生積累相關經驗、將知識轉化為具體能力.在探究“光的偏振”問題時，教師可以通過開展實驗活動，讓學生真正學習、理解、掌握物理知識，從而發展必備品格和關鍵能力，為學生的未來學習打下牢靠的基礎.