開發物理小實驗提高民族地區高中物理課堂教學質量的研究

陳 明

（甘孜州九龍縣九龍高級中學 四川 九龍 626200）

物理這門課程主要采用科學實驗的手法探索物質的基本構造形態及其它相互作用的基本規律。雖然物理教學和數學學習都有著相同的性質，這兩個課程也都有著很強的邏輯性。但因為高中物理所涉及的知識很多，內容也相當寬泛，這就給學生學習物理知識造成了很大的困難。所以，針對此類現象，教師應通過采用課堂教學小實驗的形式讓學生掌握物理基礎知識，培養其對于學習物理的濃厚興趣。與此同時，小實驗的課堂教學對于增強高中物理課堂教學實效性方面有很大的效果。

1.開發物理小實驗對民族地區高中物理課堂教學的意義

1.1 有利于調動學生的物理學習積極性

興趣是學生學習物理知識的最終根源，在興趣的驅使下，更能夠激發出學生學習這門課程的動力和熱情。但由于高中物理這一學科有其自身的復雜性和特殊性，難以帶動起學生的學習興趣。此外，教師所采用的傳統教學模式落后且枯燥，這就使得物理學科的教學難度更加突出?；诖?，需要高中物理教師通過開發小實驗的方式開展理論知識講解，不僅能夠激發起學生們對物理學習的強烈興趣，同時也使原來枯燥、乏味的傳統課堂教學更加生動、有趣。實踐也證明，假如教師在上課時單純使用“滿堂灌”的教學方式，學生常常無法集中注意力，而當運用將教學理論和實踐結合的教學方式時，學生便更加積極地投入到了課堂教學的每一環節當中。

例如，在介紹“恒定電流”中閉合電路的歐姆定律這一教學內容時，教師應該先把學生帶入物理實驗室，然后引導學生根據教科書上的教學內容進行具體的物理實驗，并利用書中所例舉的實驗內容，來掌握各個方程式的推理步驟。例如，討論路端電壓和負載的關系后，學生以小組為單位根據課本中的案例探究出U=E-Ir的關系式。這些方法把原來乏味的內容形象化，讓學生的好奇心被真正地調動起來。

1.2 有助于加深學生對物理知識的理解

高中階段的物理學習已經具有相當的難度和深度，物理知識點通常相當抽象，高中物理所涉及的大部分內容都可以借助想象能力來掌握。根據這種教學情況，老師在開展課堂教學活動的整個過程中，往往通過總結教材或小實驗現象就能夠使學生將抽象的事物系統化，學生也能夠通過實驗現象更進一步地掌握有關物理知識。而一旦學生對所學的物理知識有了一定的認知與了解，就能夠對物理知識建立完善的認知系統，而這個認知系統不但有助于學生在今后更好地掌握物理課程，而且還能夠提高他們在從方面分析物理問題的能力。

1.3 有利于鞏固學生的課堂所學

課堂小實驗的研究和運用，從某種程度上能夠充分調動學生進行高中階段物理知識學習的主體積極性，從而提升學生對物理知識點的掌握程度。另外，小實驗也有助于培養學生自主探究的意識，從而幫助他們更深入地鞏固學習物理知識點。學生在參加小實驗的過程中，通過參照教材中的相關實踐內容親自動手進行實踐的過程，正是其獨立思考和學習的過程，而其實際的運用也是對以往學習知識經驗的一種鞏固與提高。通過采用小實驗的方式充分鍛煉學生的思考能力與實踐能力，這并不僅僅是一次思維的訓練和提高，也為訓練學生探究能力和創新能力而踏出的關鍵第一步。

1.4 利于提高學生的合作探究能力

隨著新課改教學進程的進一步推進，當前高中物理課程的教學更加注重學生協作研究意識的養成，而課堂小實驗作為小組協作的主要形式，并日益受到教師的青睞。通過在實際課堂中使用課堂小實驗的教學方法后表明，這種方法能夠積極調動學生團隊協作。為得到有關研究成果，組里的所有組員都盡自己最大可能地和其他學生配合協作，而每個人也都表現出了自身最強的技能協助其他同學合作解決問題。所以，通過課堂上小實驗的物理教學方法能提高學生們合作研究的能力。

例如，在講解“電流的磁場”這節課時，教師可以借助實驗室的器材組織學生開展合作探究活動，各組通過觀察通電導線周圍小磁針的變化情況來總結電流磁場的變化規律。通過這樣一種小組合作探究的形式開展小實驗教學，為學生提供了動手實踐的機會，不僅有助于鍛煉他們的合作探究素養，而且也強化了他們對本節課知識點的理解與記憶。

2.開發物理小實驗提高民族地區高中物理課堂教學質量的路徑

2.1 創設小實驗教學情境，導入新課

2.1.1 利用小實驗引起學生的學習興趣

教師在實驗情境設計中必須要緊扣課本內涵，切忌舍本逐末，背離課堂宗旨。這就需要教師在平時必須要獨立鉆研和剖析課本，以理解教學大綱。另外，在實驗情境的設計中必須要堅持競技性的原則，因為即使學科知識可以以實驗情境為媒介，迅速轉變為學生的知識內容。而在課堂開篇階段的實驗情境設計中必須主要考慮興趣，因為豐富多彩的小實驗更易于觸動學生的情感需求。另外，教師必須注意學生“走馬觀花”般的社會實踐活動，而要按照學校課程目標的要求，在社會實踐的進行過程中安排好相應課題，且設題具體內容必須切合學生實踐，如有多個課題時，也必須要以遞進式推進，同時本著循序漸進的原則，要引導學生認真閱讀、積極思考，將他們的視野往縱深的方向引導。

例如，在學習“探究感應電流產生的條件”一課時，首先教師可以提出問題：“小燈泡不插電會亮嗎？”然后為學生演示實驗：變壓器接上電源之后，桌子上透明塑料盒內的小燈泡不亮；之后，接著提問：“那么將透明塑料盒放在變壓器兩個線圈的中間呢？大家猜一下小燈泡會亮嗎？”再進行演示，學生發現小燈泡竟然亮了。隨后，教師又將加滿水的透明塑料盒放在變壓器兩個線圈之間，讓學生動手操作一下，看小燈泡會不會亮。此時學生對這一實驗產生了濃厚的興趣，興趣高漲地參與到實驗當中。問題的提出激發了學生的積極思考意識，而這時，教師可以因勢利導地引入新課，便能夠大大提高學生的課堂注意力。

2.1.2 利用小實驗激起學生思維的火花

思維能力主要包括認識、分類、綜合、對比、歸納、抽象、演繹、推論等基本能力，是激發學生創新素養的核心內容。學生思維品質的發展主要在于調動學生的思考積極性，并借助物化形式達到思維擊撞的效果。物理小實驗活動的開展營造了多維度的學習空間，促使學生手腦并用，以此來促使他們進行思維活動和交流活動，這也是打開學生思想之窗的鑰匙。在高中物理教學中，教師需要結合本課程教學目標和課程特點開展啟發性小實驗活動，以此來到導入新課，能夠開啟學生的獨立思考模式，促使其在追問與交流的過程中點燃思維的活動，并推動其思維品質的提升。

因此，在“牛頓第一定律”一課教學中，一改以往對物理史講解的傳統設計方式，將以下兩個非常簡單的小實驗當作學生思考的著力點，展開教學活動。a.由學生拉動坐在椅子上的字典，并讓字典往前運動，后撤去重力，看其能否繼續運動，并由此得出力與運動關系。b.由學生拉動擺在桌面上的玩具小車，將小車往前移動，向后撤去重力，看其能否持續運行，并據此得到力與運行時間的關聯。然后，又提出問題：“兩種情況下得到的力和運行的關聯一致嗎？如若不一樣，哪種實驗結果準確呢？為何呢？”學生在仔細觀察和剖析實驗現象的基本上，得到“物體的運行需要力來維持”和“物體的運行不需要力來維持”兩個完全相反的實驗結果。但究竟何種結果更準確呢？因此，學生經過對實驗情況的考察、提煉、辨識、總結等活動，又經過觀點的舉證與爭論，再外加教師的補充與完善，終于產生了有效的思考活動，并引燃了思考的火花。

2.2 妙用小實驗開展教學，破解難點

2.2.1 引入小實驗，強化學生對抽象概念的理解

高中物理概念往往比較抽象復雜，是課程的重難點，同時又是學生學習的難點之處。教師可以借助物理教材上的實驗內容設計操作簡單、靈活巧妙的小實驗，讓學生在動手操作的過程中自然而然地突破學習難點，在此過程中，老師在上課時必須要仔細分析學生的認知功能失調情況，并根據教學的實際特點，對課本上的實驗進行加工處理，開發易操作的小實驗，達到教材內容優化的目的，以便于完全釋放小實驗中的物理現象；另外，還要充分調動學生的能動性，由學生親自參加，能夠促使學生全身心投入其中，探索出適合自己的物理學習方式，進而高效完成實驗過程，也達到對課本知識理解與消化的目標。

例如，在“力的分解”教學過程中，為了強化學生對本節課知識點的理解，教師可以設置以下問題：傾角為茲斜面上物品的重量怎樣按力的作用效應分配呢？實驗方法：首先，教師引導學生用手托住一本書，然后將手指緩緩傾斜，以重點感受手心的感覺。通過這樣一種小實驗的方式讓學生直觀感受力的存在與分解，強化學生對抽象概念的理解。

2.2.2 引入小實驗，改變學生原有知識結構

根據建構主義觀念，學習是學生根據自身的認知經歷產生意義、建立認知的過程。學生在學習以前總是帶著前概念來的，而這些前概念根據學生認識經歷的局限常常是出錯的，但它們卻會先入為主地出現在學生大腦中，對教師課堂思維產生重大影響。所以，怎樣消除學生出錯的前概念，使其產生科學觀點，并訓練其科學思想是現代物理教學的一個難題。筆者以為，既然前定義有隱蔽性，教師在科學地講授定義前，必須對我們的前定義有更充分的理解與認知，并在此基礎上根據內容精心設定診斷性問題。拋出問題后教師先不進行回答，而是指導學生根據自身已知的前概念加以推導，然后由教師利用簡短的小實驗（通常為演示實驗且需要實驗現象澄清）檢驗學生前面的推導。同時教師還可以利用小實驗，創造出學生錯誤的前概念或與實驗現象不符的教學情景，指導學生通過對比釋理、表達錯誤，從而積極地調適心理、改變自身的認知結構，并以此克服課堂教學困惑。

例如，在組織“用直尺測定反應時間”這一知識點的教學時，剛開始，學生做下來整個實驗的時間比較長，而且時常握不緊直尺，經過多次操作與練習之后反應的時間也變短了。當學生看到一定的成果之后，訓練的熱情更大，也積攢了更多的興趣與勇氣，通過不斷操作達到熟練操作的目的，并從實驗結果中來分析反應時間的規律。再如，為了讓學生更深刻地理解單擺周期，教師組織了學生自行拼裝的小實驗，在自行操作中學會靈活控制擺球運動的方向、調節單擺長至適當的高度、通過設計實驗去證明自己的猜想等，并在動手動腦的過程中，體驗到探究知識的快樂。另外，在教學小實驗的影響下，學生可以將回答物理問題時的單純地苦思冥想，轉化為用自己所設想的小實驗加以輔助講解，不僅提高了學生的動手實踐的能力，還有助于改變他們的原有知識結構，對于其物理知識體系的構建大有裨益。

2.3 開發多樣性的小實驗，鞏固提升

學習者在熟悉了一般定義和規則之以后，還必須通過課后的實踐練習階段加以強化，從而針對性鍛煉學生知識運用的能力。在此過程中，教師可以結合教學任務組織物理小實驗互動，將所學知識與熟悉的生活實際相融合，達到理實結合的目的，同時，也讓學生通過課后實驗訓練的方式鞏固課堂所學，實現知識的升華。

2.3.1 展現物理知識的生動性

表征物理學內容的圖像、符號、圖表往往是抽象乏味的，而物理學內容本身卻是活潑的。這就需要教師在課堂中不僅讓學生牢記干巴巴的文字符號，而且還要學生通過這種文字符號將它所代表的實質信息想明白，從而復原學生認識事物本質的生動形態。而物理小實驗就是復原學生認識實質特征的最有效方法。筆者認為，老師在進行課程設計上必須高屋建瓴，從新課內容布置到下課后的練習安排，都要經過全面策劃、周密安排。具體來說，就是由老師們通過針對這些典例創造性地進行了一系列啟發性、引導性極強的物理小實驗教學活動，讓孩子們從小實踐中掌握物理基礎知識的生動性，把數字符號以及與之有關內容整合起來，并以此達到活學活用的效果。

因此，對于胡克定律F=KX，為了還原定律中K的實際含義，筆者讓學生在課后練習中通過使用不同的拉力器，對公式中的K即彈簧軟硬做出了認識，并給出如下題目。接著筆者又在課后規定學生使用自身的橡皮擦展開仿真實驗，即學生首先在橡皮擦一側勻稱地畫上了三層虛網，之后再動手模仿樓層與陽臺高度的變化，并對比了虛網的不同狀況。很顯然，當樓板變形時，上部被壓縮了，下部也被拉伸了，但中間部分卻既不壓縮又不拉伸。所以，應該在樓板下部加鋪設防拉伸的建筑材料——鋼材，或在陽臺上面鋪設鋼材。

2.3.2 突出物理教學的實踐性

課堂是教授學生基本物理知識的主陣地，而課外活動則是課堂的延續與擴展。在物理課堂上，教師們應盡量開展課內活動與課外運動融合的小實踐，跳出課程規定的演示實驗和小組實驗，發揮自身的教學組織作用，指導學生挖掘那些基于自身感受和認識的創新小實驗，并要注重實驗的針對性，以鞏固他們所學到的基本理論知識；與此同時，還要兼顧實驗的開放性，不要把課外的小實驗變成簡單的“批發”游戲，應注重鍛煉他們的創新精神和實驗意識。另外，教師還需要充分考慮學生個人的能力差異，并根據不同學生個人的實際狀況，布置滿足各個層次學生所需的課外小實驗。

例如，在學習“感應電流產生條件”這一課之后，教師應指導學生在課后使用實驗室里提供的儀器制造一種既能夠生成感應電流，又能夠探測其方位的電路設備。從學生實驗的完成情況分析，基礎一般的學生主要是完成課本中原電路圖的創作，但有些電子愛好者卻想到用兩個發光二極管完成創作。學生們在親手實驗的過程中，不僅鞏固了所學的理論知識，也展示出了令人驚奇的創造性思維。

結語

綜上所述，通過小實驗組織物理課堂不僅有助于培養學生物理知識的濃厚興趣，同時能夠提升他們對物理知識點的掌握程度，讓學生們在學習過程中逐漸構建起一個更適合于自身的學習系統。當物理小實驗的全新課堂教學模式真正進入學生的內心里之后，學生們便會越來更積極地去掌握物理學的基礎知識，從而不再覺得高中物理是一個枯燥乏味的課程。如果這種學習的思想觀念在學生的認知中產生良性循環，那它將從很大程度上解決高中物理課堂教學中所面臨的諸多問題，對于學生物理核心素養的提升大有裨益。