物理課堂實(shí)驗(yàn)藝術(shù)分析論文
一、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性
物理是高中理科基礎(chǔ)科目之一，高中生不僅要學(xué)習(xí)物理知識(shí)，還要提高學(xué)習(xí)物理知識(shí)和應(yīng)用物理知識(shí)的能力。而高中物理與初中物理相比，是螺旋式上升的，學(xué)習(xí)起來比較有難度。若是教學(xué)方式使用不合理，會(huì)直接影響學(xué)習(xí)效果。只有通過有效開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，才能使學(xué)生體驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特魅力，并感受學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的重要性。開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性在于：一方面，有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。物理作為大眾一致認(rèn)可的緊密型科學(xué)課程，物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐操作非常嚴(yán)密精細(xì)，若是其中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，將直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。［1］在物理實(shí)驗(yàn)過程中，必須要保證學(xué)生注意力的高度集中，觀察物質(zhì)的微妙變化，并做好記錄工作，從而得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這樣可以于無形中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)精神。另一方面，有助于提升課堂教學(xué)質(zhì)量。高中物理教材中蘊(yùn)含許多抽象知識(shí)，若是教師僅采用講授式的教學(xué)手法，很難吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過開展一些形式多樣、簡單易學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)，不僅能夠降低物理知識(shí)的學(xué)習(xí)難度，而且有助于提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
二、高中物理課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)不足及解決思路
1.輕視學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位在高中物理教學(xué)中開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，旨在強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐操作能力、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析能力及創(chuàng)新思維能力。但是現(xiàn)階段高中物理課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的開展情況并不理想，普遍存在教師包辦一切的情況，學(xué)生只是觀察教師的演示操作，課堂教學(xué)忽略了學(xué)生的主體地位。而我們知道，旁觀與實(shí)踐參與是存在本質(zhì)區(qū)別的，物理實(shí)驗(yàn)的旁觀者很難感受到物理實(shí)驗(yàn)的趣味性，更談不上形成學(xué)習(xí)興趣，其學(xué)習(xí)效果更是差之千里。［2］基于此種問題，教師需要及時(shí)轉(zhuǎn)換教育思想，在課堂教學(xué)中充分展現(xiàn)學(xué)生的主體地位，將學(xué)生吸引到課堂中來，鼓勵(lì)學(xué)生在教師指導(dǎo)下自行動(dòng)手自主探索，這無形中會(huì)強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力與感知能力。例如，教師在教學(xué)魯科版高中物理必修一《牛頓第三定律》這一課時(shí)，為了得到作用力與反作用力的關(guān)系，可以將兩只測(cè)力計(jì)掛鉤鉤在一起，分別用力拉兩測(cè)力計(jì)，觀察兩測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，從而得到作用力與反作用力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)過程中，可以把同桌學(xué)生視為一組進(jìn)行推移游戲，讓學(xué)生親身感受作用力與反作用力之間的關(guān)系。再如，教師在講解有關(guān)重力的知識(shí)時(shí)，可以讓學(xué)生站在椅子上，雙手緊握一物體隨后再放開雙手，觀察物體下墜過程的運(yùn)動(dòng)軌跡，親身體驗(yàn)地球引力的神奇之處。
2.實(shí)驗(yàn)材料過于老化從調(diào)查結(jié)果中得知，大部分高中物理實(shí)驗(yàn)器材都是陳舊的，并且數(shù)量不夠，經(jīng)常是小組三、四個(gè)人輪流實(shí)驗(yàn)，無法滿足物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)需求，造成教學(xué)時(shí)間的極大浪費(fèi)。高中物理教材中有許多實(shí)驗(yàn)是與學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活息息相關(guān)的，教師需要善于從生活中提取素材，引導(dǎo)學(xué)生大膽想象，鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，親手操作驗(yàn)證自己的猜想。利用簡易的實(shí)驗(yàn)器材，深度探索物理知識(shí)的奧秘，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力具有諸多幫助。例如，在學(xué)習(xí)《動(dòng)量定理》這節(jié)課時(shí)，要求生雞蛋從高處落下不破，引導(dǎo)學(xué)生按照自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行操作。有的學(xué)生說在底部墊上海綿，有的說底部用泡沫塑料做緩沖，有的說讓雞蛋掉到水中，有的說利用氫氣球等，盡管做法五花八門，但都是圍繞動(dòng)量定理展開，通過延長作用時(shí)間和減小落地時(shí)雞蛋的動(dòng)量，從而減小地面對(duì)雞蛋的作用力。教師此時(shí)需把握時(shí)機(jī)引入新課，為學(xué)生講解動(dòng)量定理相關(guān)知識(shí)，從而不斷提升物理課堂教學(xué)質(zhì)量。
3.實(shí)驗(yàn)過程無亮點(diǎn)許多高中物理教師在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，僅是按照教材或是輔助材料上的實(shí)驗(yàn)操作方案進(jìn)行講解，且實(shí)驗(yàn)過程毫無亮點(diǎn)，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，時(shí)間一長，學(xué)生很容易產(chǎn)生棄學(xué)厭學(xué)情緒。［3］基于此種問題，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師需要一改傳統(tǒng)的授課方式，從前期準(zhǔn)備環(huán)節(jié)入手進(jìn)行創(chuàng)新，盡可能簡化實(shí)驗(yàn)操作流程，增加實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的趣味性，從而使學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生濃厚興趣。例如，教師在講解魯科版高中物理必修1牛頓第一定律這一知識(shí)時(shí)，可以為學(xué)生布置課下觀察任務(wù)，觀察汽車緊急剎車時(shí)汽車的狀態(tài)，結(jié)合自己的生活經(jīng)驗(yàn)如公交車突然剎車身體會(huì)不由自主前傾，使學(xué)生獲得物理知識(shí)無處不在、與自己的生活息息相關(guān)的認(rèn)知，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
三、高中物理課堂的實(shí)驗(yàn)藝術(shù)——魅力實(shí)驗(yàn)
1.理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維在物理實(shí)驗(yàn)課堂中，教師需要依據(jù)學(xué)生的理解能力，將理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合起來，利用實(shí)驗(yàn)操作引導(dǎo)學(xué)生自主解析物理現(xiàn)象并總結(jié)實(shí)驗(yàn)原理，從而不斷提升課程教學(xué)效率［4］。例如，教師在教學(xué)魯科版高中物理必修1平拋運(yùn)動(dòng)這一知識(shí)時(shí)，因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)比直線運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，不容易直接研究它的速度變化規(guī)律，需要將它分解成較簡單的運(yùn)動(dòng)來研究�？紤]到實(shí)驗(yàn)的難度，教師需要采取理論與實(shí)踐相結(jié)合的授課方式，帶領(lǐng)學(xué)生回顧之前所學(xué)的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生利用運(yùn)動(dòng)合成分解知識(shí)將平拋運(yùn)動(dòng)分解成多個(gè)小實(shí)驗(yàn)，隨后利用已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)猜想，自主實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，從而更直觀地理解并掌握平拋運(yùn)動(dòng)這一知識(shí)。實(shí)驗(yàn)步驟：①利用教師提供的定有斜槽的木板，適當(dāng)調(diào)整角度，同時(shí)檢查木板是否水平；②將釘子豎直釘在木板上，用重錘線檢查坐標(biāo)的豎直情況，將斜槽末端所在的位置視作原點(diǎn)，自原點(diǎn)O繪制出豎直向下的y軸和水平向右的x軸；③選定某一位置，讓球自由下滑，從原點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動(dòng)；④觀察并大致確定平拋運(yùn)動(dòng)小球在某一x值處的y值，隨后用筆標(biāo)出小球經(jīng)過的位置，對(duì)應(yīng)坐標(biāo)紙進(jìn)行記錄，隨后依次改變x值，確定其他各點(diǎn)的位置。為了保證實(shí)驗(yàn)精確度，教師需要適當(dāng)進(jìn)行語言指導(dǎo)。如：在操作中，需要保證記錄面板處于豎直平面內(nèi)等。如此一來，可以有效實(shí)現(xiàn)感性到理性的學(xué)習(xí)過渡，不僅符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，且能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。［5］借助親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng)，學(xué)生能夠準(zhǔn)確得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，從整體上提升課程教育質(zhì)量。
2.簡易實(shí)驗(yàn)，激發(fā)探究興趣在學(xué)習(xí)某些物理定理前，由于多種因素的影響，學(xué)生可能會(huì)對(duì)物理知識(shí)產(chǎn)生一些錯(cuò)誤的認(rèn)知。為了解決這一問題，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中需要巧用簡易實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性。同時(shí)，圍繞實(shí)驗(yàn)疑點(diǎn)設(shè)置多種問題，鼓勵(lì)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)解析問題，強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。［6］如：教師在教勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)例這一課時(shí)，為了讓學(xué)生能夠自主構(gòu)建自由落體實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ�，教師可以采取�?duì)比實(shí)驗(yàn)的方式，幫助學(xué)生更好理解問題。例如，將一個(gè)乒乓球和一個(gè)網(wǎng)球同時(shí)從一個(gè)高度放手，結(jié)果表明網(wǎng)球的下落用時(shí)更少。學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)得出，質(zhì)量大的物體下落得更快。此時(shí)教師需要再繼續(xù)提問：“這一理論具備全面性嗎？”隨后繼續(xù)演示實(shí)驗(yàn)，拿出兩張完全一樣的紙，將其中一張紙揉成紙團(tuán)，另一張不做處理，再次進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果學(xué)生發(fā)現(xiàn)紙團(tuán)下落更快。此時(shí)不用教師提問，學(xué)生便會(huì)主動(dòng)說出自己的疑惑，如：為什么兩個(gè)實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)論是相悖的.？有些學(xué)生提出自己的猜想，即物體下落的速度與質(zhì)量自身并無關(guān)聯(lián)。通過這樣的實(shí)驗(yàn)，無形中糾正了學(xué)生的學(xué)習(xí)問題，使學(xué)生對(duì)接下來的學(xué)習(xí)充滿好奇。在此基礎(chǔ)上，教師提問“為什么紙團(tuán)比紙片要下落得快？”學(xué)生會(huì)立即聯(lián)想到之前所學(xué)的阻力知識(shí)，回答說：“紙片在下落過程中受到的阻力比紙團(tuán)大。”因此，借助簡易實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅能夠掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的條件，自主推導(dǎo)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的三個(gè)公式，并且可以形成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的好習(xí)慣。
3.魅力之三：自主探究實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)能力高中物理課程教育標(biāo)準(zhǔn)指出：“物理教育的終極目標(biāo)是學(xué)生能夠靈活利用所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問題�！痹谌粘＝虒W(xué)中，教師需要聯(lián)合物理實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)生活，利用生活中多種有趣的現(xiàn)象，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生更快更好更牢地掌握物理知識(shí)［7］。例如，在學(xué)習(xí)有關(guān)“電學(xué)”方面的知識(shí)時(shí)，教師可以以實(shí)驗(yàn)室內(nèi)燈管與走廊的燈管為例，使學(xué)生對(duì)串并聯(lián)產(chǎn)生初步的認(rèn)知，隨后經(jīng)過實(shí)驗(yàn)操作，從而深度體會(huì)電學(xué)方面的知識(shí)。如：利用簡易的實(shí)驗(yàn)裝置，引導(dǎo)學(xué)生分析物理串并聯(lián)電路蘊(yùn)含的原理，并鼓勵(lì)學(xué)生解析聲控?zé)舻墓ぷ髟�。在講解理論知識(shí)后，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生動(dòng)手制作簡易的串并聯(lián)電路，以加深學(xué)生對(duì)此原理的學(xué)習(xí)印象。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)學(xué)生得知，在串聯(lián)電路中電流途徑只有一條，整個(gè)電路只需一個(gè)開關(guān)控制，開關(guān)所在位置對(duì)電路控制沒有影響，而在并聯(lián)電路中電流途徑有兩條或兩條以上，干路開關(guān)控制整個(gè)電路。借助實(shí)驗(yàn)探究，不僅可以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，而且可以培養(yǎng)學(xué)生自主探究的實(shí)驗(yàn)意識(shí)，為日后學(xué)習(xí)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
綜上所述，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，教師需要善于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)變得簡單而亮點(diǎn)不斷，專業(yè)而不令人反感；需要通過巧設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)魅力，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問題，從而真正達(dá)到物理知識(shí)學(xué)以致用的教學(xué)目的。
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