改進(jìn)高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生探究創(chuàng)新能力

PAGEPAGE6改進(jìn)高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生探究創(chuàng)新能力花都區(qū)第一中學(xué)謝金華內(nèi)容摘要：物理學(xué)是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。課堂演示實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分，物理演示實(shí)驗(yàn)具有形象真實(shí)、生動(dòng)有趣的特點(diǎn)，能為學(xué)生在形成物理概念、得出物理規(guī)律前營(yíng)造出活生生的物理情景，是物理教學(xué)的主要手段之一，是培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)探究精神的重要途徑。本文主要論述如何在現(xiàn)有的條件下充分發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用，培養(yǎng)學(xué)生的探究創(chuàng)新能力。關(guān)鍵詞：演示實(shí)驗(yàn)探究創(chuàng)新能力物理學(xué)是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。課堂演示實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分，物理演示實(shí)驗(yàn)具有形象真實(shí)、生動(dòng)有趣的特點(diǎn)，能為學(xué)生在形成物理概念、得出物理規(guī)律前營(yíng)造出活生生的物理情景，是物理教學(xué)的主要手段之一，是培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)探究精神的重要途徑。如何在現(xiàn)有的條件下充分發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用，培養(yǎng)學(xué)生的探究創(chuàng)新能力呢？這是時(shí)代對(duì)物理教師提出的一個(gè)非常迫切的問題。一、當(dāng)前高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析由于受傳統(tǒng)的教育方式的影響，我們的教育多以抓分?jǐn)?shù)的應(yīng)試教育為主，過于強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué)，而忽視了實(shí)驗(yàn)教學(xué)。又由于現(xiàn)階段正在推行“理科綜合”考試，物理、化學(xué)和生物三科共卷，與原來的x科有較大差別，這就造成了學(xué)校和教師對(duì)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的觀念更加淡薄。1.教師方面學(xué)校和教師受傳統(tǒng)教育的影響，普遍存在著“重理論輕實(shí)驗(yàn)”的思想。把物理實(shí)驗(yàn)僅僅當(dāng)作為理論教學(xué)服務(wù)的工具和手段，沒有認(rèn)識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)本身是充滿理論的認(rèn)識(shí)過程，是物理教育必有的內(nèi)容。由于認(rèn)識(shí)上的不足，教師不愿在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案的設(shè)計(jì)上下工夫、花時(shí)間，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法形式單一、陳舊，單純?yōu)榱送瓿山虒W(xué)任務(wù)而安排實(shí)驗(yàn)。在演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中表現(xiàn)為只強(qiáng)調(diào)直觀觀察，而忽視了對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的目標(biāo)等質(zhì)的方面的深入探討和精心設(shè)計(jì)。2.學(xué)生方面由于現(xiàn)在的學(xué)生實(shí)踐少、動(dòng)手少，對(duì)實(shí)驗(yàn)缺少直接的體會(huì)，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)的熱情和探究的欲望。在演示中，有些教師是自己做，自己讀，學(xué)生們僅僅是觀察、觀看，有些老師雖然也讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)，注重了邊講邊實(shí)驗(yàn)，但是由于老師是“主唱”，往往影響了學(xué)生們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，而且易給學(xué)生造成這樣的印象：數(shù)據(jù)是老師湊出來的。以上這些情況嚴(yán)重挫傷了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，嚴(yán)重影響了學(xué)生對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的態(tài)度。二、怎樣改進(jìn)高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)分析當(dāng)前演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，我認(rèn)為在高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)在以下幾方面加以考慮，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)他們的探究創(chuàng)新能力。(一)、加強(qiáng)課本演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的探究創(chuàng)新能力新課程的核心理念是一切為了學(xué)生的發(fā)展，新課程的終極目標(biāo)是為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。因此，在物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，適當(dāng)對(duì)課本的某些演示實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)和創(chuàng)新，力求優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過程，力爭(zhēng)提高實(shí)驗(yàn)效果，從而充分發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用，最大限度地激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的探究創(chuàng)新能力。實(shí)例1、完善經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，提高演示實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性在必修1第三章第一節(jié)“探究形變與彈力的關(guān)系”中，有一個(gè)經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)就是觀察玻璃瓶的形變。如圖所示，在橢圓的大墨水瓶瓶塞中插上一根內(nèi)徑約1-1.5mm的毛細(xì)管，瓶?jī)?nèi)裝滿染色水，管后襯白色紙屏。演示時(shí)，在瓶的截面短軸方向【圖（a）所示方向】施加壓力，水柱上升，說明瓶體微小形變使容積減小；撤去壓力，水柱下降到原位。在瓶的長(zhǎng)軸方向【圖（b）所示方向】施加壓力，水柱下降，說明瓶的容積變大；撤去壓力，水柱升到原處。教師應(yīng)注意演示在長(zhǎng)軸方向施力時(shí)水柱會(huì)下降，這一演示現(xiàn)象可糾正學(xué)生錯(cuò)誤認(rèn)為這是瓶?jī)?nèi)水柱受熱膨脹所致。另外，教師還可以告訴學(xué)生：細(xì)管中增加或減少的水的體積，等于玻璃瓶中被擠出或下降的水的體積，即=，設(shè)大小液面的面積分別為S1和S2，則放大倍數(shù)K=。通過實(shí)驗(yàn)拓寬、深化，讓學(xué)生充分體會(huì)科學(xué)研究的態(tài)度是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，使學(xué)生的探究能力得到進(jìn)一步發(fā)展。實(shí)例2、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟，增強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的效果演示實(shí)驗(yàn)的效果，主要看它是否能在學(xué)生大腦中建立起基礎(chǔ)物理現(xiàn)象的鮮明表象，要做到這一點(diǎn)，首先要使物理實(shí)驗(yàn)操作成功，而且現(xiàn)象明顯、富有感染力。因此，教師在做實(shí)驗(yàn)前應(yīng)當(dāng)作好充分準(zhǔn)備，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟，從而增強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的效果。例如，在“探究自由落體運(yùn)動(dòng)”一節(jié)教學(xué)中，“玻璃管”實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備要充分，確保一次成功，不能讓學(xué)生產(chǎn)生疑問。做“玻璃管”對(duì)比實(shí)驗(yàn)要注意：（1）抽氣達(dá)到一定的真空度時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉毛細(xì)管閥門，然后再停止泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）先讓學(xué)生觀察羽毛、軟木塞或金屬片在已抽真空的玻璃管中同時(shí)下落，它們幾乎同時(shí)落到管底。（3）打開進(jìn)氣閥，讓學(xué)生注意聽進(jìn)氣的聲音，看羽毛被氣流吹起的現(xiàn)象，讓學(xué)生感到玻璃管中的狀態(tài)從真空變成了有空氣存在，再讓學(xué)生觀察羽毛、軟木塞或金屬片在有空氣的玻璃管中同時(shí)下落，它們下落的快慢差別很大。優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)步驟，營(yíng)造出生動(dòng)形象、對(duì)比鮮明的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，大大地激發(fā)了學(xué)生的求知欲。實(shí)例3、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，加強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的操作便利性物理中許多實(shí)驗(yàn)都可以重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或創(chuàng)意。在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃砀倪M(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，可使學(xué)生的整體思維能力、知識(shí)運(yùn)用能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、以及探究創(chuàng)新能力得到全面提高。例如，在粵教版必修1第三章第二節(jié)《研究摩擦力》探究滑動(dòng)摩擦力大小的教學(xué)中：只有當(dāng)木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)才等于滑動(dòng)摩擦力，而教材【如圖(c)所示】實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)很難控制木塊勻速運(yùn)動(dòng)，于是測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不斷變化，很難感性地形成正確的概念。在教學(xué)過程中我引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置加以改進(jìn)：【如圖(d)所示】,將測(cè)力計(jì)固定，拉動(dòng)木塊下面的木板，這樣木板不需勻速拉出，測(cè)力計(jì)的讀數(shù)大小也會(huì)等于木塊受到的滑動(dòng)摩擦力，而且測(cè)力計(jì)在靜止中讀數(shù)，誤差較小。圖(c)

圖(d)經(jīng)過對(duì)該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理論的改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)效果比以前有了明顯的提高，實(shí)驗(yàn)的可操作性也大大加強(qiáng)，更讓學(xué)生深刻體會(huì)到成功的喜悅，探究的樂趣。讓學(xué)生在觀察、思考、改進(jìn)中加深對(duì)知識(shí)的理解并真正體驗(yàn)科學(xué)研究過程，敢于致疑，勇于創(chuàng)新，提高學(xué)生科學(xué)探究的能力。實(shí)例4、更換實(shí)驗(yàn)材料，保證演示實(shí)驗(yàn)的成功率在高中物理演示實(shí)驗(yàn)中，某些材料受外來因素（如天氣、溫度、濕度）的影響比較大，實(shí)驗(yàn)演示時(shí)很難保證一定能成功。為了使實(shí)驗(yàn)達(dá)到預(yù)期的效果，幫助學(xué)生更深入的理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，我們可以?duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行巧妙更換，變不能為可能。例如，在學(xué)習(xí)“摩擦起電”時(shí)，大多數(shù)教師都有過這樣的體會(huì)，這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)時(shí)間如果是在干燥的秋冬季節(jié)還好，實(shí)驗(yàn)成功率高，但如果是春夏季節(jié)，空氣濕度稍大一點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)就很難成功。原因主要是絲綢和毛皮的干凈度和干燥度要求高，而實(shí)驗(yàn)室常用的材料又不可能達(dá)到這一要求，若改用平常到處都有的朔料薄膜或保護(hù)電器用的包裝泡沫代替絲綢和毛皮與玻璃棒、橡膠棒摩擦，實(shí)驗(yàn)效果會(huì)很好，而且一定能使實(shí)驗(yàn)成功。教師根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)還可拓展，告知學(xué)生一切物體摩擦都能起電，在以后的生活中和工作中要根據(jù)實(shí)際需要選擇材料?？梢姡鶕?jù)實(shí)際情況巧做實(shí)驗(yàn)，不僅可以拓寬學(xué)生的視野，同時(shí)使學(xué)生受到科學(xué)方法的熏陶，進(jìn)而在探究創(chuàng)新學(xué)習(xí)中尋找物理規(guī)律。（二）、豐富物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生的探究創(chuàng)新能力在物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，教學(xué)方式應(yīng)該多樣化。單一、被動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)會(huì)使學(xué)生感到枯燥、乏味，應(yīng)探索有效的、多樣化的演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的主人，教師成為學(xué)生實(shí)驗(yàn)的組織者和合作者，而不是權(quán)威的講授者和示范者。1、重視“參與式”演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的探究欲望心理學(xué)研究表明：人的動(dòng)作記憶效率比語言文字記憶效率要高好幾倍?！鞍俾劜蝗缫灰姡倏床蝗缫蛔觥闭f的就是這個(gè)道理。所以教師在演示的同時(shí)要注意重視學(xué)生的積極參與，最大程度地激發(fā)學(xué)生的探究欲望。例如，在“機(jī)械能守恒定律”教學(xué)中，設(shè)計(jì)一個(gè)“鐵球碰鼻”的實(shí)驗(yàn)：【如圖(e)所示】，用繩子將一個(gè)小鐵球懸掛在鐵架臺(tái)上，請(qǐng)一名學(xué)生上臺(tái)協(xié)助老師一起做演示。實(shí)驗(yàn)時(shí)教師將小鐵球拉離平衡位置，讓小鐵球剛好碰到這名學(xué)生的鼻子，然后釋放小鐵球。小鐵球擺過去，又?jǐn)[回來向?qū)W生“打”來時(shí)，臺(tái)下的學(xué)生一齊驚喊起來，被“打”的學(xué)生被教師圖(e)固定在原位置，無處可逃，嚇得叫起來，但小鐵球卻在“千鈞一發(fā)”之際“蕩”回去了，學(xué)生順利“脫險(xiǎn)”。這一實(shí)驗(yàn)把自然界的秘密（機(jī)械能守恒定律）生動(dòng)形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生留下深刻的印象，同時(shí)也啟發(fā)著學(xué)生去思考和探索客觀世界。又如,在介紹牛頓第一定律時(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)讓學(xué)生參與的實(shí)驗(yàn)：請(qǐng)一名學(xué)生用氣吹懸掛的乒乓球，乒乓球隨氣而動(dòng)，擺出一個(gè)很大的角度。然后讓這個(gè)學(xué)生用氣吹懸掛的鋼球，只見這名學(xué)生，用足力氣吹氣，結(jié)果鋼球“絲毫不動(dòng)”，全班同學(xué)情趣盎然。這個(gè)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對(duì)慣性與質(zhì)量的關(guān)系獲得直接經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)激發(fā)了學(xué)生的探究欲望。2、采用“合作式”演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)，創(chuàng)設(shè)學(xué)生探究的空間“合作式”演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，在教師啟發(fā)引導(dǎo)下師生共同進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。這種教學(xué)方式可以為學(xué)生創(chuàng)造良好的物理環(huán)境，擴(kuò)大師生在課堂內(nèi)的信息交流，讓學(xué)生自我探索、自我發(fā)現(xiàn)、真正參與學(xué)習(xí)、主動(dòng)探求知識(shí)。例如，在選修3-2第一章第二節(jié)《產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件》教學(xué)中，我是這樣進(jìn)行“合作式”演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的：師：第三章磁場(chǎng)中，我們已經(jīng)知道導(dǎo)線有電流就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。那么，能不能反過來，利用磁場(chǎng)使導(dǎo)線產(chǎn)生電流呢？學(xué)生會(huì)毫不猶豫地回答：能。師：你怎樣使導(dǎo)體中產(chǎn)生電流呢？生：讓導(dǎo)體去切割磁感線。（學(xué)生回憶初中知識(shí)）另一個(gè)學(xué)生馬上補(bǔ)充：如果導(dǎo)體不在閉合回路中不會(huì)產(chǎn)生電流。學(xué)生們紛紛點(diǎn)頭同意。師：怎樣才能顯示電流的大小和方向？生：用靈敏電流計(jì)。師：好，我們今天就來驗(yàn)證是不是只有切割磁感線才能產(chǎn)生電流呢？（教師有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)課本提供的三種不同情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)驗(yàn)過程師生共同分析、歸納總結(jié)）。這堂課從開始到結(jié)束，氣氛十分熱烈，同學(xué)們積極主動(dòng)參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)施過程中來，教學(xué)效果很好。由此可見，我們學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的目的不僅在于實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，更在于實(shí)驗(yàn)本身。事實(shí)證明，“合作式”演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了探究的空間，有效地促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)探究能力的發(fā)展。3、更新實(shí)驗(yàn)思路，激勵(lì)學(xué)生樂于探究，勇于創(chuàng)新使用身邊隨手可得的物品進(jìn)行探究活動(dòng)和各種物理實(shí)驗(yàn)，可以拉近物理學(xué)與生活的距離，讓學(xué)生深切地感受到科學(xué)的真實(shí)性，感受到科學(xué)和社會(huì)、科學(xué)和日常生活的關(guān)系，讓學(xué)生更樂于探究。例如，學(xué)生的許多學(xué)習(xí)用品往往可以用來模擬物理過程，創(chuàng)設(shè)物理情景：書、文具盒等可用來模擬物體的運(yùn)動(dòng)，分析物體的受力；鉛筆、鋼筆等可用來模擬通電直導(dǎo)線，筆尖指向表示為電流方向，用于分析磁場(chǎng)及安培力；橡皮、鞋帶等可用來分析單擺，圓錐擺，及豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)等等。教師應(yīng)該因地制宜地設(shè)計(jì)出這種類型的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，不同的文具隨堂就可以做許多不同的實(shí)驗(yàn)，同一文具也可以做許多實(shí)驗(yàn)，如可用直尺做以下的實(shí)驗(yàn)：（1）、用直尺做有關(guān)聲學(xué)實(shí)驗(yàn)：如：聲音的產(chǎn)生、音調(diào)與頻率的關(guān)系、響度與振幅的關(guān)系等。（2）、用直尺做有關(guān)電學(xué)實(shí)驗(yàn)：(a)帶電體的性質(zhì)：將塑料尺在頭發(fā)上摩擦幾下，再將塑料尺靠近紙屑，發(fā)現(xiàn)它能吸引紙屑，說明帶電體能夠吸引輕小物體。(b)導(dǎo)體和絕緣體：教師用鋼皮尺和塑料尺做演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)鋼皮尺容易導(dǎo)電，而塑料尺不容易導(dǎo)電。(3)、用直尺做有關(guān)力學(xué)實(shí)驗(yàn)：(a)力的作用效果：用手握住直尺的一端，用力拉直尺的另一端，發(fā)現(xiàn)直尺變彎了，說明力能使物體發(fā)生形變。(b)密度的知識(shí)：用手拈一拈長(zhǎng)短、形狀相似的鋼皮尺和塑料尺，發(fā)現(xiàn)鋼皮尺較重，說明鋼的密度比塑料的大。(c)在講完《自由落體運(yùn)動(dòng)》這一節(jié)的內(nèi)容后，要求學(xué)生利用直尺去測(cè)反應(yīng)時(shí)間。這些器材學(xué)生更熟悉，更有利于使學(xué)生明白物理就在身邊，物理與生活聯(lián)系非常緊密。通過這些課本上沒有出現(xiàn)的器材和方法能很好地啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，體驗(yàn)探究的樂趣。英國(guó)科學(xué)家阿姆斯特朗說：“實(shí)驗(yàn)總是以發(fā)現(xiàn)、以探索作為追求目標(biāo)的，實(shí)驗(yàn)在學(xué)校里是教授學(xué)生去發(fā)現(xiàn)的方法?！币虼?，在物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)為學(xué)生提供良好的素材，多角度地創(chuàng)造條件，改進(jìn)教學(xué)方法，給學(xué)生留下時(shí)間、空間和機(jī)會(huì)，“授之以漁