高中物理課堂的有效性-以《多普勒效應》為例

多普勒效應作為物理學中的重要內(nèi)容，所描述的內(nèi)容與波源、觀察者介質(zhì)運動存在關(guān)系，或者觀察接收的頻率與波源存在的差異，波源與觀察者靠近，觀察者接收的頻率比波源高，若波源與觀察者距離遠，則低于波源頻率。此類現(xiàn)象在人們的生活中也經(jīng)常出現(xiàn)，包括醫(yī)學領(lǐng)域、交通領(lǐng)域、天文學。對此，在教學過程中還需思考重點內(nèi)容，讓學生初步掌握多普勒效應，思考波源與觀察者接收頻率的差異，并思考多普勒效應的產(chǎn)生原因，掌握多普勒效應的應用方法，并形成科學的思維，培養(yǎng)學生探索知識的能力。一、形成科學思維，規(guī)劃教學內(nèi)容1.構(gòu)建情境，分析物理問題。高中物理教師在教學過程中，利用多媒體工具教學有利于提升課堂教學效率，引發(fā)學生對結(jié)果的思考，比如，在多媒體工具中播放頸部彩超，讓學生思考體表儀器能感受到血液流速的原因，并創(chuàng)設(shè)物理情境，激發(fā)學生課堂學習興趣。比如，教師播放賽車視頻，讓學生思考賽車自遠到近的變化過程。教師提問：“你們聽到視頻中車輛聲音有什么變化？”通過該問題，幫助學生思考音量及音調(diào)內(nèi)容，通過軟件技術(shù)，適當對音量調(diào)整，學生會感受其中的變化特點。在蜂鳴器轉(zhuǎn)動中，學生分析由遠到近及由近到遠的聲音變化，獲得頻率相關(guān)內(nèi)容，掌握波源及觀察者距離發(fā)生變化后的差異，并引出多普勒理念，讓學生在思考及觀察過程中形成知識理念。2.小組合作，探究試驗過程。物理教學中，實驗是必不可少的環(huán)節(jié)，在多普勒效應教學過程中，不僅讓學生感受音調(diào)變化，也要在實驗過程中通過儀器記錄頻率數(shù)值變化。教師將學生分成兩組，使用智能手機進行研究，從而引出多普勒效應，在手機中安裝音頻軟件，可發(fā)出不同的聲響，此手機作為波源，選擇另外一部手機安裝頻率計算軟件，接收周圍的聲音，記錄周圍較強頻率，即觀察者。物理規(guī)律在研究過程中，自簡單的規(guī)律入手，逐漸過渡到具有深度的內(nèi)容。在多普勒效應教學過程中，先讓學生思考觀察者及波源的動靜變化，幫助學生理解波源及觀察者相互影響的結(jié)果。在小組討論過程中，獲得觀察者接受頻率比波源頻率小波源頻率條件。3.動畫演示，深入分析成因。在多普勒效應教學過程中，應當認識其中的重點概念，包括波源頻率及觀察者接收的頻率，分析頻率差異性及相互性關(guān)系。在探究中，學生掌握波源不變的情況下，觀察者也不會發(fā)生變化。一定時間內(nèi)觀察者接收的波數(shù)量與波源單位時間所產(chǎn)生的波源類似，此時會接收到一致的波源。波源不發(fā)生變化，觀察者處于運動狀態(tài)，波源介質(zhì)處于靜止狀態(tài)，觀察者在接近過程中，接收的波源數(shù)量增多。在靠近波源時，接收頻率較大。觀察者不動的情況下，波源開始移動，教師使用生活中的現(xiàn)象進行解讀，幫助學生理解課程內(nèi)容，使用多媒體水波運行方法，讓學生認識到波源前進方向波源密集，反向則是波源稀疏，通過多媒體呈現(xiàn)場景，說明波源運動中的λ指標變化，其中，λ變小，波動速度并未發(fā)生變化，單位時間中遇到完全數(shù)量的波，導致波源數(shù)量增多。4.解決問題，培養(yǎng)學生思維。學生學習的各類知識均來自生活，學習知識的目的也是服務生活，教師以生活中的知識進行教學，便于學生對知識有深刻的認識。比如，在教學中，教師使用雷達儀器進行測速，非常常見的交警檢查行車速度，在行車過程中，會出現(xiàn)電磁波，汽車行駛發(fā)生反射反應，從而用儀器檢查到頻率變化，得到汽車的行駛速度。在多普勒效應學習中，教師也可播放醫(yī)生檢查心率的方法，通過聽診器可以聆聽人們的心臟動態(tài)變化，從而分析血流情況是否正常，幫助人們及時診斷疾病，在聽診過程中屬于一種計算的過程，便于計算出血液流動速度。在天文學領(lǐng)域中，多普勒效應可分析星系運動，分析星系不同朝向運行方法，比如，多普勒效應應用過程中提出紅移現(xiàn)象。二、培養(yǎng)學生思維，展開課堂教學設(shè)計1.關(guān)注教學方法，培養(yǎng)思維能力。物理作為一門以思維為主的學科，教師在教學過程中遵循“授之以魚，不如授之以漁”的教學理念。物理知識探索過程中，教師不只傳授科學的探究方法，也要讓學生形成科學的思維能力，從而促進學生綜合能力發(fā)展。2.把握學科特點，培養(yǎng)學生興趣。針對多普勒效應知識，學生可通過課前進行預習，讓學生掌握其中的知識，帶領(lǐng)學生主動思考。課堂教學過程中創(chuàng)設(shè)問題框架，搭建教學網(wǎng)絡(luò)，讓學生的思維能力不斷拓展。課后則是在網(wǎng)絡(luò)上查詢資料，使學生將學習的知識回歸生活，為生活提供服務。3.掌握實驗數(shù)據(jù)，分析實驗結(jié)果。在物理知識探索中，學生應當掌握實驗過程及實驗結(jié)果，這是實驗教學成功與否的關(guān)鍵，通過電子白板幫助學生學習，展示本節(jié)課重點知識，讓學生認識數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)對結(jié)果進行驗算，獲得物理原理，幫助學生真正理解多普勒效應，在學習多普勒效應知識的同時，培養(yǎng)學生的探索精神。通過實驗數(shù)據(jù)處理，提升學生在思想上的認知，學生應當具有科學探索的態(tài)度，在探索過程中希望找到結(jié)果，而并非是探索即可。實驗過程中受到的影響因素眾多，教師應當說明受到影響的因素，避免學生對實驗結(jié)果產(chǎn)生質(zhì)疑，甚至質(zhì)疑教師的教學能力。在實驗探索后，獲得數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的合理性。三、物理進階設(shè)計，全面定性定量分析1.設(shè)計模擬，展開定性定量教學。高中物理教材中針對多普勒效應展開物理實驗，該實驗能讓學生認識多普勒效應機理，但無法說明波源運動引發(fā)的多普勒效應機理。對此，高中物理教師可重新對多普勒效應教學進行規(guī)劃，在教學過程中對發(fā)波水槽定性實驗與多媒體動畫結(jié)合讓學生理解水波運動導致的多普勒效應機理。教學環(huán)節(jié)隨著教師的教學設(shè)計拓展，深化知識、拓展學習內(nèi)容，學生們結(jié)合相對運動知識進行探究，在探究原理過程中會遇到困難，或者走一些彎路，獲得不同的結(jié)果，教師先讓學生進行研究，隨后針對學生的問題提出對應的處理辦法，讓學生沿著一個方向大膽的探索，最終在教師的引導下獲得正確的結(jié)果。2.結(jié)合學習者，確定教學目標。自學生認知特點角度展開分析，多數(shù)學生對身邊的多普勒效應沒有留意，這也是學生感性認知不足的體現(xiàn)，學生具有扎實的理論功底，但對問題理解不透徹，存在認知障礙。對此，在高中物理多普勒效應教學過程中需發(fā)揮演示實驗的價值，激發(fā)學生課堂學習興趣，讓學生對課堂知識學習充滿熱情。高中學生已經(jīng)擺脫過往的形象思維，構(gòu)建起抽象的思維模式，對此，在教學過程中，教師引導學生對已經(jīng)學習的基礎(chǔ)知識，并結(jié)合理論判斷獲得的新知識，培養(yǎng)學生抽象思維能力。教學過程中，應當以感性認識作為基礎(chǔ)，通過實驗展開形象化分析，讓學生理解及掌握全新的知識。在多普勒效應教學過程中，教師設(shè)定合理的教學標準，對學生認識問題具有重要意義，也要適當介紹多普勒效應在物理學歷史中的應用，根據(jù)學生真實性的水平合理調(diào)整教學難度，做到因材施教，以免制約學生的綜合素質(zhì)發(fā)展，在講解內(nèi)容過程中結(jié)合多媒體手段，讓學生在學習過程中掌握生動及形象的內(nèi)容，從而獲得良好的課堂教學成果。比如，自知識技能過渡到物理運動觀念：①在定性分析中感受多普勒效應；②半定量解釋多普勒效應的發(fā)生機理；③利用相遇模型定量計算波源頻率及觀察者接受的信息頻率關(guān)系。自過程方法形成科學思維：對多普勒效應進行分析及體驗過程中，培養(yǎng)學生的科學思維能力，形成深刻及廣闊性的思維品質(zhì)。自情感態(tài)度轉(zhuǎn)變科學態(tài)度：在多普勒效應學習過程中，讓學生感受到物理知識對生活的影響，激發(fā)學生創(chuàng)新思維能力，對科學知識有正確的認識。3.掌握學習重點，科學進行評價。自定性到定量完成進階學習，讓學生掌握多普勒效應及相關(guān)實際案例。該內(nèi)容教學的難點是相對運動知識定量分析，讓學生掌握接收到的頻率變化。在教學后，教師也要展開科學的評價對學生學習情況進行評分。比如，在學習活動設(shè)計過程中，引入游戲內(nèi)容。教師利用多媒體播放無聲疾馳的視頻，詢問學生視頻是否精彩，并追問：“請你結(jié)合畫面給視頻配上汽笛聲音，讓畫面變得更加生動。他的配音準確嗎？真實的汽笛聲是什么樣的？”在此過程中，教師讓學生實事求是的回答問題，學生回答：“沒有聲音，就不夠精彩?！苯Y(jié)合畫面模擬配音，讓學生思考相對運動，并總結(jié)多普勒效應的相關(guān)概念，使課堂氛圍變得更加活躍。在活動過程中，關(guān)注游戲?qū)耄_定課程的基調(diào)，激發(fā)學生課堂學習熱情，并引出教學環(huán)節(jié)。隨后教師讓學生探索定性實驗，教師在實驗桌擺放向心力演示儀及細繩、蜂鳴器、音叉、透明黏膠。設(shè)置驅(qū)動性問題：“我們是否能利用實驗器材在教室中完成多普勒實驗？”學生設(shè)計聽得見實驗，并完成討論交流。在實驗過程中，手持被敲音叉并快速推出及回縮，反復靠近及人力人群，保持聲音的持續(xù)性，其他學生將音調(diào)調(diào)節(jié)到4012-3899Hz間，感受波源的變化，讓大家思考波源與觀察者遠距離運動的情況。最后，在教學結(jié)束后，教師評價學生學習過程中是否集中注意力，是否積極探索問題，問題解決的情況，讓學生認識到學習中的問題，并調(diào)整自己的學習狀態(tài)。四、設(shè)計微課程序，提升教學質(zhì)量1.提出問題：在高中物理教學中，針對多普勒知識，設(shè)計微課程序具有重要意義，良好的微課設(shè)計有利于吸引學生興趣。在微課設(shè)計中，可以選擇一些熱點新聞，比如，前幾年比較出名的“馬航失聯(lián)”事件，在各個國家救援過程中，馬來西亞宣布飛機墜毀，在圖片及視頻的引導下，激發(fā)學生課程學習興趣，以事件為導向，有利于為后續(xù)學習提供幫助。2.分析問題：教師提出問題“我們?nèi)绾伪O(jiān)督飛機的運行情況”，其中通過簡單的原理說明雷達工作定理，并在學習探究后點題，引出多普勒效應。此時學生興趣完全被吸引，想要了解多普勒效應。3.學習知識：物理知識學習不僅局限在本身的知識，以免學生成為背公式的機器，應當在傳授知識的同時，融入一些物理知識。比如，教師通過微課表達多普勒效應的發(fā)現(xiàn)過程，讓學生對多普勒效應有感性認知，通過變量控制及定量分析，觀察運動時發(fā)生效應的因素。4.解決問題：在分析過程中，將多普勒效應與電磁波結(jié)合，拓展學生的多普勒效應學習視野，從而結(jié)合電磁波多普勒效應，對馬航航向問題進行分析，引導學生使用科學的思維解決問題。5.可視化問題：在學習過程中，教師可以為學生展示仿真軟件，讓學生認識到科學的進步，通過計算機解決實際問題，讓學生直觀認識物理知識，制作微課動畫，以動態(tài)的方式呈現(xiàn)飛機在運行過程中的頻率及物理量變化，這種演示效果也更為明顯。6.問題拓展：在高中物理教學中，微課視頻帶給學生全新的體驗，讓學生帶著問題開始研究、帶著問題結(jié)束研究，通過啟發(fā)性的視頻讓學生掌握聲波的多普勒效應，代入生活情景，引導學生對生活情景進行思考，學生無法目睹情景，但通過聽覺會判斷交通工具在運行，可以判斷運行的距離遠近。為強化學生對多普勒效應的學習成果，教師為學生預留課后任務，讓學生模擬多普勒