基于學(xué)生深度學(xué)習(xí)的對比實(shí)驗(yàn)探索

許光曙

摘 要：物理實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)不可或缺的環(huán)節(jié)，合理利用好對比實(shí)驗(yàn)，能較好的突破實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的積極思維，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：對比；實(shí)驗(yàn)；深度學(xué)習(xí)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）23-031-1

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對比實(shí)驗(yàn)的方式通常被教師采用。對比就是將相近、相關(guān)的事物或現(xiàn)象放在一起，對照著進(jìn)行觀察，通過異中求同或同中求異的比較，突出事物或現(xiàn)象的本質(zhì)特征，使事物的性質(zhì)、狀態(tài)或特征更鮮明突出，便于理解和鞏固。而“對比實(shí)驗(yàn)”就是將“對比”和“實(shí)驗(yàn)”這兩種認(rèn)識事物的方法有機(jī)結(jié)合在一起，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比，或用對比的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生更好地建立正確的物理概念、理解和掌握物理規(guī)律，引發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

一、對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生質(zhì)疑時(shí)，對比實(shí)驗(yàn)助推學(xué)生深度學(xué)習(xí)

課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生有時(shí)對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象會(huì)提出疑問，或者對現(xiàn)象的解釋產(chǎn)生懷疑，一般情況下，教師往往想自圓其說，但是又很難說服學(xué)生，于是草草收場。但是，如果不及時(shí)消除這種疑慮，不僅失去了實(shí)驗(yàn)的可信度，不利于學(xué)生在本節(jié)課上對后續(xù)知識的學(xué)習(xí)，更違背了物理學(xué)科素養(yǎng)的宗旨。如在用實(shí)驗(yàn)演示大氣壓是否存在時(shí)，“覆杯實(shí)驗(yàn)”是教師常用的一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在一次性紙杯中裝滿水，用硬紙板蓋住杯口，倒置過來發(fā)現(xiàn)硬紙板不掉下來，水也不從杯中流出。教師解釋說硬紙板不掉下來是因?yàn)榇髿鈮簭?qiáng)的作用。可是有學(xué)生認(rèn)為，紙板不掉下來是因?yàn)樗匙×思埌宓木壒?。顯然，學(xué)生對老師的解釋產(chǎn)生了懷疑，引起了認(rèn)知沖突和思維障礙。

這種情況下，教師若堅(jiān)持自己的結(jié)論，并把結(jié)果強(qiáng)加給學(xué)生，就不能激發(fā)學(xué)生的思維積極性，思維的漣漪瞬間消失，此時(shí)，我們可以做一個(gè)對比性的實(shí)驗(yàn)：在將杯口倒置過來之后，用大頭針在紙杯的底部或側(cè)壁上扎個(gè)洞，就會(huì)發(fā)現(xiàn)硬紙板和水立即掉下來。這時(shí)，學(xué)生才會(huì)確信硬紙板和水不掉下來并非是水粘住了紙板，而是大氣壓強(qiáng)作用的結(jié)果，學(xué)生的思維向縱深推進(jìn)了一層。

二、認(rèn)識實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的本質(zhì)時(shí)，對比實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化學(xué)生深度學(xué)習(xí)

在《升華和凝華》一節(jié)的教學(xué)中，教師將學(xué)生分成若干小組，用干冰來探究升華現(xiàn)象：將一小塊干冰放在干燥的量筒內(nèi)，讓學(xué)生觀察量筒內(nèi)壁和外壁有什么現(xiàn)象，聽聽看有什么聲音，手摸感受一下溫度的變化，并做好記錄向全班同學(xué)交流。這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，干冰的升華其實(shí)質(zhì)是沒有進(jìn)過熔化的過程，固態(tài)的干冰慢慢變小，直接變成了二氧化碳?xì)怏w，而且量筒的外壁逐漸形成一層霜，表明升華吸熱導(dǎo)致周圍溫度迅速降低。

如何揭示這個(gè)實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，此時(shí)應(yīng)該用對比實(shí)驗(yàn)效果十分明顯。我們可以用另一只相同的量筒，里面放置一小塊冰塊，同時(shí)，在兩只量筒的口上分別套上一只氣球，實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以觀察到，干冰升華的量筒上的氣球在慢慢變大，相當(dāng)于在給氣球吹起，而冰塊熔化的量筒上的氣球基本沒有什么變化，從而揭示了升華現(xiàn)象的本質(zhì)，突出了思維的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性，強(qiáng)化了學(xué)習(xí)的深度。

三、新建物理概念時(shí)，對比實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)

每一章節(jié)的開始往往要引入一個(gè)新的物理量，通常要通過問題或現(xiàn)象來引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，以建立物理概念的首因效應(yīng)。如在速度的教學(xué)中，通過觀看運(yùn)動(dòng)員百米賽跑錄像片，引導(dǎo)學(xué)生比較運(yùn)動(dòng)員的前后位置，即相同的時(shí)間比路程，等到終點(diǎn)結(jié)束后讓學(xué)生比較所用時(shí)間的多少，即相同的路程比時(shí)間。通過兩次的比較從而建立速度的基本概念。讓學(xué)生覺得順其自然的同時(shí)，也讓生活走向物理。

又如，引入“比熱”的概念時(shí)，可以取兩只相同的空易拉罐，分別裝上質(zhì)量相同的水和沙，用相同的酒精燈加熱，并分別用同樣的溫度計(jì)進(jìn)行測量，比較加熱相同的時(shí)間后觀察各自溫度升高了多少，得出“質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，升高或降低的溫度相同，吸收的熱量不同?！钡恼J(rèn)識，進(jìn)而建立“比熱”的確切概念。此外，關(guān)于“熱值”的概念的引出，教材中的“做一做”中為教師提供了一個(gè)很好的對比實(shí)驗(yàn)：用天平分別測量出來質(zhì)量均為10g的酒精和碎紙片，將其分別放入兩個(gè)燃燒皿中，分別點(diǎn)燃它們，給裝有相同質(zhì)量水（約200g）的兩個(gè)相同燒杯加熱，直至酒精和紙片完全燃燒，然后記下兩溫度計(jì)示數(shù)的變化情況。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論顯然得出“質(zhì)量相同的不同燃料完全燃燒所放出的熱量一般不同”，進(jìn)而得出熱值的概念。

此外，在引入壓強(qiáng)的概念時(shí)，學(xué)生用兩食指分別擠壓一支鉛筆的筆尖和尾部，讓學(xué)生體驗(yàn)指頭疼痛的感覺和比較指頭上凹陷的深度，再得出壓力一定時(shí)，受力面積越小作用效果越明顯，即壓強(qiáng)越大。

四、探究影響物理量的諸多因素時(shí)，對比實(shí)驗(yàn)優(yōu)化學(xué)生深度學(xué)習(xí)

物理量概念得出后，離不開定性或定量的分析，因此必須要探究影響物理量的可能因素，通常讓學(xué)生通過猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等關(guān)鍵環(huán)節(jié)去體驗(yàn)探究的樂趣。由于影響的因素可能不止一個(gè)，因此用“控制變量”的對比實(shí)驗(yàn)可以更好的觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，比較結(jié)果。如探究“電熱器產(chǎn)生的熱量可能與哪些因素有關(guān)”時(shí)，將導(dǎo)線把學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器、電流表、兩只電阻圈、開關(guān)等元件串聯(lián)起來，再將火柴棒分別插入電阻圈中，觀察比較哪只電阻圈中的火柴先被點(diǎn)燃，以及改變電路中的電流等因素探究得出焦耳定律的定性規(guī)律。

此外，在探究影響液體蒸發(fā)的因素、導(dǎo)體電阻大小的因素、影響音調(diào)的因素、物體動(dòng)能和重力勢能的因素等等的許多實(shí)驗(yàn)中，對比方法同樣可以有很好的效果。

精心設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)，有利于創(chuàng)設(shè)思維的臺階，分化教學(xué)中的難點(diǎn)和疑點(diǎn)，逐步突破思維障礙，讓學(xué)生感受到，上物理課不再是抽象、迷糊、聽概念、記公式、做習(xí)題等乏味的行為，可以幫助訓(xùn)練學(xué)生思維的靈活性、發(fā)散性和創(chuàng)造性，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。endprint