運用演示實驗突破高中物理教學難點的措施探究

摘 要：本文分析物理教學中演示實驗在課堂中的應用措施，提出優化物理難點教學的改進措施.

關鍵詞：演示實驗；高中物理；難點

中圖分類號：G632

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0333（2024）33-0065-03

收稿日期：2024-08-25

作者簡介：張燕（1986.1—），女，江蘇省張家港人，本科，中學一級教師，從事高中物理教學研究.

觀察和實驗是物理學習中的基本方法，物理概念的理解也是建立在這兩種方法之上的.在物理難點教學過程中，教師要引導學生通過觀察和實驗去理解知識難點，通過演示實驗教學加深學生對物理概念的理解和理論的認知.學生則通過攻克難點來完善物理知識框架，建立物理學習的自信心，培養學習興趣^[1].

1 物理課堂教學環節設置問題情境，引發學生課堂參與興趣

物理課堂中，教師通過演示實驗，能夠讓學生在觀察實驗現象和思考實驗原理的過程中培養研究興趣，深入探索物理本質，理解物理變化規律，提升學生自身的實驗素養和思維能力.

但是在傳統的高中物理課堂上，由于升學壓力的關系，學生對課堂的參與度不高，習慣于依賴教師講解、記憶物理概念規律、模擬解題技巧來實現高分目標，物理課堂氛圍沉悶，學生對演示實驗的興趣淡薄，觀察、思考的積極性不高.為了改變這一現狀，教師在課堂教學組織過程中，可以設置問題情境，通過巧妙預設疑問、形成高質量認知沖突的方式激發學生的好奇心，培養學生對新授課教學內容，特別是學生學習內容的興趣.演示環節，學生帶著好奇、疑問去觀察實驗現象，助力其對難點知識的理解.

對于物理難點知識的學習，教師通過演示實驗的教學方式，將抽象的理論和概念轉化為直觀易懂內容，以激發學生的求知欲和探究興趣.

例如：在講解“超重和失重”知識時，教師演示紙條與砝碼的小實驗，看似單薄的紙條可以承受砝碼的重量而沒有出現斷裂，這一“看似不合理”的現象引發了學生的認知沖突.為了弄清現象背后蘊藏的本質，學生對此產生了濃厚的興趣.當學生注意力集中后，教師繼續做演示實驗，將砝碼掛在紙條的下端，設置思考問題：在這樣的情況下，為什么紙條一拉就斷裂了？在課堂上組織學生以小組討論的方式研究，大部分學生會依照生活中的知識儲備作出分析、得出結論.在了解學生的想法后，教師按照學生的想法繼續演示實驗，引入本堂課的教學難點：為什么靜止的紙條可以承受砝碼的重量，而快速向上移動的紙條就會斷裂？學生觀察到這一“不可思議”的現象，對教師即將要做的實驗解釋產生濃厚興趣，此時教師使用彈簧測力計分別演示紙條在勻速上升、勻速下降、加速上升、加速下降狀態下力的大小變化，由淺入深地為學生解釋物理現象背后蘊藏的物理學原理.

教師通過演示實驗，很好地解答了學生之前的疑惑，引出了本節課的教學重點.為鞏固學生對新知的認識，可以繼續設置疑問，鼓勵學生自主分析、解答.教師提問：大家在稱體重時，為什么下蹲和起立時秤顯示的體重數字會有所不同呢？這一現象真實存在于生活中，在學習了“超重和失重”現象后，學生將理論與生活實際聯系起來，結合所學物理原理對人處于不同運動狀態進行受力分析.用物理學原理解釋生活中“不可思議”現象發生的原因，既可以加深學生對課堂重難點知識的理解，又能夠培養學生對物理探究的興趣，鼓勵學生主動探索和思考.

2 通過演示實驗教學模式創設思維場景，突破物理規律研究難點

物理課堂教學中，通過演示實驗豐富學生的課堂體驗，學生不再是被動地接受知識，而是通過觀察、思考的方式理解物理規律的內涵.演示實驗可以為學生還原物理理論研究的過程，將物理理論具象為具體的問題和實驗情境，直觀地呈現在課堂中，引導學生觀察、總結規律并理解其中的原理^[2].

例如，在研究“力的分解”這一力學知識點時，力是看不見、摸不著的，力的分解與學生的實際生活也脫離較遠，單純地通過教師語言描述很難讓學生準確把握力在不同方向、不同運動狀態下對物體作用的效果.高中學生在初次接觸受力分析時，會產生畏難情緒.此時，教師可以利用演示實驗化解學生“看不見”力的難點學習場景.教師在實驗演示環節為學生準備一根細繩，將繩子的一端系在手的中指上，另一端系一塊橡皮，用一支筆的一端固定在繩子的某一個點上，使得細繩上端出現了傾斜、下端豎直向下的現象，之后將筆尖對準手掌，學生能夠透過這一實驗裝置可以感受引力的作用效果.學生直觀地通過手的感覺體會力對手掌心產生壓的效果，對中指產生拉的效果.基于自己的感受，學生繼續對受力物體進行分析，將手感受到的力的方向繪制出來，結合數學原理等求解兩個方向上力的大小，以及合力方向.

在演示實驗環節，教師創設問題研究的具體場景，吸引學生進入問題情境，理解物理規律，將抽象的理論具象化，輔助學生總結物理規律和學習方法，提高學習效果.這規避了傳統死記硬背物理規律和問題分析方法限制學生思維發展的弊端.

3 設置演示實驗鼓勵學生自主探究，突出學生主體地位

高中物理知識抽象、難懂，教師可以利用演示實驗引導學生理解和應用物理知識.教師設置自主探究環節時，問題難度不宜過高，避免學生產生畏難情緒.在提出探究問題后，教師利用演示實驗帶領學生理解難點知識并順利過渡到自主探究環節，逐步培養學生良好的學習習慣.通過演示實驗設置自主探究任務，教師可以同步培養學生的實驗素養，讓學生深刻地體會演示實驗是解決物理問題、研究物理現象的重要工具，以此引導學生掌握物理實驗方法，培養實驗素養^[3].

例如，在講解“向心力”知識時，教師在課堂上通過演示實驗帶領學生思考向心力大小問題.學習了向心力定義后，學生初步認識了物體在圓周運動中的受力情況：物體受到一個外力提供做圓周運動的向心力，使得物體能夠持續地進行圓周運動.教師提出問題，學生結合自身儲備知識做出猜測：向心力的大小除了與物體本身有關外，與其他因素也有關.圍繞猜想，學生還需通過實驗對猜想進行探究，教師構建自主探究的氛圍，學生以小組形式進行討論，結合生活中的場景分析向心力的作用效果以及對向心力大小的影響.小組討論生活中常見的圓周運動，如汽車轉彎，學生分析乘客在汽車轉彎時身體的受力情況，結合學生自己乘坐汽車的經驗，分享自己坐立在不同位置感受到的向心力.在自主探究的討論環節，學生分享自己乘車時挨著車廂壁坐立，轉彎時身體感受到的擠壓情況.從左轉、右轉、快轉、慢轉等情況，學生對不同狀態下乘客受到的向心力進行受力分析.學生在自主探究的環節中得出相應的結論，教師鼓勵學生分享自己的探究結論、分析向心力的作用效果.教師為學生打造自主探究、思考以及表達的空間，這樣做既可以了解學生對知識的掌握和探究的過程，又能夠訓練學生的思維能力，鍛煉學生運用知識解決實際問題的能力.接著，教師在課堂上親自做實驗演示，學生會帶著驗證結論的目的集中注意力觀察教師的實驗操作.教師借助多媒體設備、實驗儀器等為學生介紹圓周運動中物體的受力情況，調整圓周運動的運動半徑、轉彎速度，逐一為學生演示和講解影響向心力的因素.

4 設置趣味演示實驗，讓學生體會物理學習樂趣，勇于突破難點

為了培養學生學習物理的興趣，教師設計和安排物理演示實驗時，要注意緩解學生升學壓力和攻克難點的焦慮情緒.物理實驗演示環節的設計需要增加一定的趣味性，切忌讓學生按照教材的實驗步驟一步一步模擬操作，這樣既不能發揮實驗的教學價值，又容易讓學生產生厭學情緒.為此，教師注意選擇具有趣味性的演示實驗，激發學生勇于突破知識難點的學習熱情.

在電磁學教學板塊，教師巧妙地利用磁鐵的相互吸引現象，為學生打開了一扇探索物理世界的大門.課堂上，教師手持兩塊磁鐵，輕輕靠近，它們自然相互吸引，這一幕立刻激發了學生的學習興趣.教師抓住這一時機，向學生介紹了磁鐵的基本性質，特別強調了“同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引”的原理.為深化理解，教師進一步引導學生思考：磁鐵是如何產生磁吸引力的呢？在學生的好奇與期待中，教師展示了電磁產生裝置.通過改變電流方向和磁線圈的纏繞方式，裝置中的磁極之間出現了吸引或排斥的奇妙現象.學生們屏息凝神，觀察著每一次變化帶來的不同效果，心中充滿了對物理世界的敬畏與好奇.這樣的趣味演示實驗，不僅讓學生直觀地感受到了電磁學的奧秘，更激發了他們探究物理原理的熱情.在觀察與思考的過程中，學生逐漸體會到物理研究的樂趣，也為未來的科學探索之路奠定了堅實的基礎.這樣的教學方式，無疑是一種有效的啟發式教育，讓學生在輕松愉快的氛圍中收獲了知識與成長.

同時，教師在課堂演示環節，為學生提供實踐操作的機會，讓學生參與到趣味電磁裝置的設計、制作、調整以及使用中，在實驗、猜想、試錯以及修正的過程中豐富學生的學習體驗，使其能夠體會物理難點知識探究學習的整個閉環.這不僅可以讓學生成為課堂的主人，還可以在趣味的物理研究氛圍中幫助學生積累物理探究經驗，引導學生在研究中積累知識、理解物理規律.

5 結束語

高中物理課堂教學應當關注學生的學習體驗，不能僅僅以高效課堂、考取高分為目的，而是要引導學生真正地理解物理學習的內涵，突破物理難點知識，通過豐富物理課堂教學環節和內容，培養學生的物理思維能力以及實踐能力.文章分析物理課堂教學中演示實驗教學的教學價值和應用措施，利用演示實驗引導學生突破教學難點，深入到實驗的觀察和實操中，培養學生的物理學習興趣，鍛煉和提高學生的自主學習能力.物理演示實驗教學比直接的語言講解更能集中學生的課堂注意力，將抽象的物理理論和概念具象化，簡化學生的知識學習過程，突破學生思維的局限性，讓高中學生探索適合自己的學習方法，完善物理知識框架，建立物理研究和知識難點突破的自信心，為今后的物理學習奠定良好的基礎.

參考文獻：

[1] 徐迎春.運用演示實驗突破高中物理教學難點的實踐[J].中學生數理化（教與學），2020（4）：94.

[2] 王婧.運用演示實驗突破高中物理教學難點的實踐研究[J].課程教育研究，2019（23）：184-185.

[3] 馮楠，王林.運用演示實驗突破高中物理教學難點的實踐研究[J].中國現代教育裝備，2016（2）：27-28.

[責任編輯：李 璟]