基于“混合式”教學(xué)理念開展高中物理學(xué)史教學(xué)的實(shí)踐研究

尹慶豐

(1. 常州市武進(jìn)區(qū)教師發(fā)展中心,江蘇 常州 213164; 2. 常州市武進(jìn)區(qū)禮嘉中學(xué),江蘇 常州 213176)

“以史為鏡,可以知興替;以人為鏡,可以明得失．”這句話用在高中物理課堂教學(xué)中,亦是有一番新的感悟.

物理學(xué)史是一部人類研究自然界各種物理現(xiàn)象的認(rèn)識史,它展現(xiàn)了每一個(gè)物理知識、物理規(guī)律、物理本質(zhì)被發(fā)現(xiàn)、被證實(shí)的過程,重現(xiàn)了物理學(xué)家探索物理世界的艱辛歷程,是科學(xué)態(tài)度與責(zé)任、科學(xué)思維與探究教育的好素材．

上世紀(jì)50年代初,物理學(xué)史被原美國哈佛大學(xué)校長科南特大力倡導(dǎo)引入科學(xué)教育．此后,無論是在教育研究領(lǐng)域還是在教學(xué)實(shí)踐領(lǐng)域,都引起了人們的廣泛重視,國際上已經(jīng)把物理學(xué)史引入物理教育作為物理教育改革的趨勢之一．

上世紀(jì)80年代,國內(nèi)物理課程與教學(xué)論領(lǐng)域也出現(xiàn)了把物理學(xué)史引入物理教學(xué)的訴求,且呼聲越來越高．將物理學(xué)史與物理教學(xué)相結(jié)合,逐步成為教師順應(yīng)國際物理教育改革趨勢、提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途經(jīng)之一．

1 問題的提出

近年來,物理學(xué)史越來越受到國內(nèi)教學(xué)一線工作者的重視,隨之而來的成果也不斷涌現(xiàn)．然而,筆者仔細(xì)研究之后發(fā)現(xiàn),真正要將物理學(xué)史滲透到高中物理教學(xué)中去,從而提高學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng),還存在著以下實(shí)際問題.

1.1 現(xiàn)有的研究成果實(shí)踐性不夠

從理論上來說,主要集中于對物理學(xué)史教育的價(jià)值、意義、作用的闡述,很少有對具體實(shí)施方法的研究;從教學(xué)上來說,一般多為原則性的教學(xué)建議,而具有實(shí)用價(jià)值的操作性研究較少;從內(nèi)容上來說,主要集中在牛頓第一定律、原子的核式結(jié)構(gòu)等經(jīng)典教學(xué)案例,而主動開發(fā)建立概念、規(guī)律的教學(xué)案例較少．

1.2 物理學(xué)史融入的廣度不夠

雖然有越來越多的教師開始重視物理學(xué)史的教學(xué),但是筆者對所在地區(qū)高中物理教師進(jìn)行的調(diào)查顯示:只有約1/5的教師經(jīng)常在物理教學(xué)中融入物理學(xué)史內(nèi)容,有約3/5的教師偶爾在教學(xué)中融入物理學(xué)史內(nèi)容,還有約1/5的教師在物理教學(xué)中基本不融入物理學(xué)史內(nèi)容．

1.3 物理學(xué)史滲透的深度不夠

現(xiàn)有的將物理學(xué)史與物理教學(xué)相結(jié)合的方式,還是局限于一種非常傳統(tǒng)的模式,僅僅是一種簡單、單向的講授模式．筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn):教學(xué)中引入物理學(xué)史,大部分的教師仍停留在“幾幾年,某某科學(xué)家發(fā)現(xiàn)或提出了……”這樣的水平上,根本無法實(shí)現(xiàn)物理學(xué)史內(nèi)在的價(jià)值．

針對上述3個(gè)問題,筆者開始尋找原因．首先,筆者仔細(xì)翻閱了人教版高中物理教材,并對之進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)教材中物理學(xué)史編排總數(shù)(處)達(dá)131處,詳見表1．

表1這些數(shù)據(jù)告訴我們,教材中的物理學(xué)史,不論是出現(xiàn)的數(shù)量,還是呈現(xiàn)的方式、呈現(xiàn)的位置、敘述的詳略,或是所屬年代與地域,都是比較充裕且豐富的,足夠教師們在課堂上充分利用,從而顯現(xiàn)出物理學(xué)史教學(xué)的應(yīng)然功能．

表1 人教版高中物理教材中物理學(xué)史內(nèi)容細(xì)分統(tǒng)計(jì)表

可見,問題還是出在“人”身上．筆者隨后走訪了多位教學(xué)一線的骨干教師,他們的反饋,主要集中在課時(shí)不夠、對物理學(xué)史本身了解不夠、學(xué)生不感興趣等問題上．同時(shí),他們也表達(dá)了積極的想法,希望能夠找到一個(gè)解決之道,幫助他們能夠充分利用現(xiàn)有教材中的物理學(xué)史知識開展教學(xué),讓學(xué)生領(lǐng)悟和理解物理思維方法,發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力,培育學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感．

2 “混合式”教學(xué)

1999年,混合式教學(xué)(Blended Learning)概念正式提出．有關(guān)混合式教學(xué)的定義有很多版本．狹義的混合式教學(xué),通常專指將基于互聯(lián)網(wǎng)的線上教學(xué)和傳統(tǒng)的面對面的線下教學(xué)方式混合應(yīng)用的教學(xué)方式;而廣義的混合式教學(xué)是指將不同的教學(xué)手段、教學(xué)方法混合使用的教學(xué)方式．不論哪一種定義,筆者認(rèn)為,只有同時(shí)滿足教學(xué)方式或教學(xué)傳播媒體的組合、教學(xué)方法的組合、在線教學(xué)和面對面教學(xué)的組合這三個(gè)特征,才能稱之為“混合式”教學(xué)．

那么,混合式教學(xué)的模式究竟有哪些呢?與概念相對應(yīng),結(jié)合課題組教師自身教學(xué)實(shí)踐探索,筆者構(gòu)建了混合式教學(xué)模式的基本框架,如圖1所示．

由圖1可以看出,“混合式”教學(xué)主要可以從教學(xué)手段、教學(xué)方式、教學(xué)方法等幾個(gè)方面的組合進(jìn)行實(shí)踐．可以是同一堂課中采用不同的組合,也可以是一門課程中采用不同的組合;可以是不同教學(xué)手段的組合,也可以是教學(xué)手段、方式、方法的組合．當(dāng)然隨著教學(xué)實(shí)踐的深入,還會有更多的內(nèi)容添加進(jìn)來,對這個(gè)框架進(jìn)行不斷地補(bǔ)充與完善．

圖1 “混合式”教學(xué)模式基本框架圖

從滲透物理學(xué)史的角度來說,我國目前大部分教育仍以教師為中心,實(shí)行以知識傳授為目的的傳統(tǒng)教學(xué)模式和方法,這在一定程度上加劇了學(xué)生的厭學(xué)情緒,阻礙了物理學(xué)史融入教學(xué)的廣度和深度,阻礙了教學(xué)質(zhì)量的有效提高,更是阻礙了學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提升．

而“混合式”教學(xué)理念的提出,“教為不教、學(xué)為學(xué)會”,使得教學(xué)不再是過去那種固定場所、單一地點(diǎn)的授課,而是具有更多的開放和多元、虛擬和現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的學(xué)習(xí)空間和場所,從而形成課內(nèi)課外、線上線下,學(xué)習(xí)無處不在的新格局．因此,筆者認(rèn)為,基于“混合式”教學(xué)理念,開展高中物理學(xué)史教學(xué)的實(shí)踐,就是“核心素養(yǎng)視野下高中物理教學(xué)滲透物理學(xué)史的實(shí)踐研究”的有效之法,解決之道．

3 基于“混合式”教學(xué)的物理學(xué)史教學(xué)案例

筆者認(rèn)為,對于不同的物理學(xué)史內(nèi)容,在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所起的作用不同,因此采用的教學(xué)模式也應(yīng)是各不相同的．下面就依據(jù)圖1的框架,選取幾個(gè)教學(xué)案例,詳細(xì)說明如何充分應(yīng)用“混合式”教學(xué)理念,將物理學(xué)史滲透到高中物理教學(xué)課堂的實(shí)踐中去,從而讓學(xué)生親歷物理觀念的形成和發(fā)展、重新體驗(yàn)科學(xué)家研究問題的思維方法和探究過程．

3.1 教學(xué)手段的組合

案例1.經(jīng)典書籍——“牛頓第一定律”教學(xué)片段

……

牛頓的貢獻(xiàn):形成體系

教師:牛頓在伽利略和笛卡兒等人的工作基礎(chǔ)上,提出了動力學(xué)的一條基本定律．

牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)．(引導(dǎo)學(xué)生分段解析,幫助理解)

現(xiàn)場贈書《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》,并介紹牛頓關(guān)于運(yùn)動的三條定律和《自然哲學(xué)的科學(xué)原理》書的價(jià)值．

(接下來就是對牛頓第一定律的理解,該內(nèi)容部分都由教師引導(dǎo)學(xué)生回答,先分析后半句話的意義,并且由受書學(xué)生回答．)

① 力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因,而不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因．

討論:哪些情景是物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變?(請舉例說明)

總結(jié):運(yùn)動狀態(tài)由速度決定,速度發(fā)生了變化,就說物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生了變化．(強(qiáng)調(diào):速度是一個(gè)矢量．)

指明:力是改變速度的原因．

力是產(chǎn)生加速度的原因．(可以到第二節(jié)再介紹．)

② 牛頓第一定律描述的是一種理想狀態(tài),其結(jié)論可等效地推廣到物體所受合外力為零的情況．

(引導(dǎo)學(xué)生看書本P68小字,體會“牛頓的高明”——提出了重要的科學(xué)概念“力”．)

……

牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》是物理學(xué)發(fā)展史上一部光輝的經(jīng)典著作,它以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)捏w系和豐富的內(nèi)容完成了物理學(xué)史上的第一次大綜合．此教學(xué)片段通過贈書的方式,讓學(xué)生明白牛頓在物理學(xué)史上的重要作用和偉大成果,同時(shí)引出“牛頓第一定律”．這一滲透物理學(xué)史的教學(xué)手段,不僅可以引導(dǎo)學(xué)生更好地領(lǐng)會牛頓第一定律中包含的力、慣性等重要物理觀念,還能夠讓學(xué)生感受到科學(xué)結(jié)論得出的艱難歷程、感悟科學(xué)之美．通過學(xué)生對后續(xù)內(nèi)容的閱讀,會發(fā)現(xiàn)牛頓第二定律的表述與教材上的表述不一致,更是能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心,從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情．

案例2.網(wǎng)絡(luò)視頻——“粒子的波動性”教學(xué)片段

……

物質(zhì)波的驗(yàn)證

教師:如何驗(yàn)證德布羅意假說?

學(xué)生:如果能觀察到實(shí)物粒子的干涉、衍射等波的特有現(xiàn)象,可驗(yàn)證實(shí)物粒子具有波動性．

教師:發(fā)生明顯衍射的條件?

學(xué)生:障礙物或小孔的尺寸跟波長差不多,或者比波長還要?。?/p>

(找學(xué)生上黑板,應(yīng)用德布羅意波能量、動量關(guān)系式計(jì)算子彈及電子的波長．)

計(jì)算1:一個(gè)質(zhì)量為0.01kg,速度為300m/s的子彈,對應(yīng)的德布羅意波長?

教師:為什么不易觀察到宏觀物體的波動性?

計(jì)算2:一個(gè)原來靜止的電子,經(jīng)過100V的電壓加速后,對應(yīng)的德布羅意波長?

教師:分子直徑的數(shù)量級與上面計(jì)算出的電子波長數(shù)量級相當(dāng)嗎?

學(xué)生:相當(dāng)!

教師:電子的德布羅意波長與分子直徑相當(dāng),電子束照到晶體上,兩晶格的狹縫可使電子發(fā)生明顯的衍射．1927年戴維森和G.P.湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射的實(shí)驗(yàn),證實(shí)了電子的波動性．

此處通過多媒體播放網(wǎng)絡(luò)視頻,重現(xiàn)電子束衍射實(shí)驗(yàn)．

……

這節(jié)課的內(nèi)容從德布羅意波的提出、驗(yàn)證到物質(zhì)波理論的形成,充分體現(xiàn)了物理學(xué)史的發(fā)展歷程．而其中,物質(zhì)波的驗(yàn)證這一環(huán)節(jié),教材上是用了兩張圖片,分別是電子束通過鋁箔時(shí)的衍射圖樣和弗蘭克林拍攝的DNA的X射線衍射照片．雖然圖片能夠看出衍射現(xiàn)象,但是學(xué)生會質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)的過程．而這樣的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)對于高中生來講有點(diǎn)遙遠(yuǎn)、無法親證,但是對于高校或者是科研機(jī)構(gòu)來說,是很常規(guī)的實(shí)驗(yàn)．因此,可以通過網(wǎng)絡(luò)資源尋找這樣的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的視頻,讓學(xué)生從視頻中完整的了解實(shí)驗(yàn)的過程,同時(shí)也可以通過解說,更深入地了解戴維森和G·P·湯姆孫兩個(gè)人發(fā)現(xiàn)電子衍射的不同歷程,從中感悟科學(xué)家們?nèi)绾蜗蚬逃杏^念挑戰(zhàn),如何提出大膽猜想和假說,如何尋找有效的方法等等,從而在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任．

3.2 教學(xué)方式的組合

案例1.面授教學(xué)——“庫侖定律”教學(xué)片段

……

(1) 巧設(shè)環(huán)境,精彩引入.

小實(shí)驗(yàn):塑料吸管靠近細(xì)細(xì)的水流,發(fā)現(xiàn)水流從豎直變的彎曲;……

總結(jié):結(jié)合學(xué)生的回答,給出相應(yīng)的概念,電荷間的這種相互作用力叫庫侖力,遵循的規(guī)律為庫侖定律．

(2) 開拓思維、類比猜想.

通過觀察上面的引入實(shí)驗(yàn),學(xué)生結(jié)合前瞻性知識,并且結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)和學(xué)過的知識知道帶電粒子直接有相互作用力,那么這種相互作用力與哪些主要因素有關(guān)呢,可以積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行類比猜想,因?yàn)閷W(xué)生猜想的結(jié)果以及猜想的思維方法會一直貫穿在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中．

總結(jié):本節(jié)課我們主要來研究力與電荷量、距離之間的關(guān)系．

(3) 模型初建、實(shí)驗(yàn)探究.

本環(huán)節(jié)主要是初步探究庫侖定律,通過實(shí)驗(yàn)探究,讓學(xué)生觀察,定性的總結(jié)力與哪些重要因素有關(guān)系,并且猜想有著什么樣的規(guī)律?

a. 模型建立(略)

b. 定性實(shí)驗(yàn)探究(略)

c. 探究影響電荷間相互作用力的因素

教師:通過上面的結(jié)論,能不能思考以前學(xué)過的知識,并且通過類比的方法猜想F與Q、r有什么具體定量關(guān)系?

圖2 庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)演示

學(xué)生:類比萬有引力定律,電荷間作用力應(yīng)和萬有引力一樣具有“平方反比”規(guī)律(如圖2)．

教師介紹庫侖扭秤實(shí)驗(yàn),如何實(shí)驗(yàn) “定量”探究,由于庫侖扭秤比較難以理解,教師類比生活中的“擰毛巾”過程,介紹扭稱的工作原理,并且進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn),便于學(xué)生更好的理解．

d. 規(guī)律的多樣性與統(tǒng)一性

通過對比總結(jié):規(guī)律的多樣性與統(tǒng)一性,我們要用多樣性和統(tǒng)一性的眼光看待我們的世界．

e. 結(jié)論(略)

……

這節(jié)課包含了很多的演示實(shí)驗(yàn),因此最佳呈現(xiàn)方式還是選擇面授教學(xué),這也是比較傳統(tǒng)的方式．在庫侖定律的發(fā)現(xiàn)過程中,電扭秤實(shí)驗(yàn)可以說是人們公認(rèn)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),因此,在課堂上重新“還原”這個(gè)實(shí)驗(yàn),既可以讓學(xué)生了解庫侖定律的由來,又可以讓他們更為直觀的驗(yàn)證定律內(nèi)容．實(shí)際上,整個(gè)靜電學(xué)的發(fā)展,都是在借鑒和利用引力理論的已有超過的基礎(chǔ)上取得的,這里又讓學(xué)生看到了類比方法在科學(xué)研究中所起的作用．通過課堂教學(xué)的方式,物理學(xué)史不再是書上的白紙黑字,而是實(shí)實(shí)在在看得見的過程,這對于學(xué)生科學(xué)思維的培育也是非常重要的．

案例2.線上教學(xué)——“能量量子化”教學(xué)片段

……

(1) 引入新課.

介紹能量量子化發(fā)現(xiàn)的背景

“兩朵烏云”

(2) 進(jìn)行新課.

a. 黑體與黑體輻射

教師:在了解什么是黑體與黑體輻射之前,請同學(xué)們先閱讀教材,了解一下什么是熱輻射．

學(xué)生:閱讀教材關(guān)于熱輻射的描述．

了解兩個(gè)概念: ① 熱輻射現(xiàn)象; ② 黑體．

測試題1.下列敘述正確的是

(A) 一切物體都在輻射電磁波.

(B) 一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān).

(C) 黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān).

(D) 黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波.

測試題2.煉鋼工人通過觀察煉鋼爐內(nèi)的顏色,就可以估計(jì)出爐內(nèi)的溫度,這是根據(jù)什么道理?

b. 黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

教師:引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律”,結(jié)合課本第29頁圖17.1-2講解黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律．

教師:提出問題,設(shè)置疑問．怎樣解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律呢?

在新的理論誕生之前,人們很自然地要依據(jù)熱力學(xué)和電磁學(xué)規(guī)律來解釋．德國物理學(xué)家維恩和英國物理學(xué)家瑞利分別提出了輻射強(qiáng)度按波長分布的理論公式．結(jié)果導(dǎo)致理論與實(shí)驗(yàn)規(guī)律不符,甚至得出了非?；闹嚨慕Y(jié)論,當(dāng)時(shí)被稱為“紫外災(zāi)難”．

展示:瑞利——金斯線．

c. 能量子:超越牛頓的發(fā)現(xiàn)

教師:利用已有的理論解釋黑體輻射的規(guī)律,導(dǎo)致了荒謬的結(jié)果．必然會促使人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)新的理論，這就是能量子概念．

1900年,德國物理學(xué)家普朗克提出能量量子化假說:輻射黑體分子、原子的振動可看作諧振子,這些諧振子可以發(fā)射和吸收輻射能．但是這些諧振子只能處于某些分立的狀態(tài),在這些狀態(tài)中,諧振子的能量并不像經(jīng)典物理學(xué)所允許的可具有任意值．相應(yīng)的能量是某一最小能量ε(稱為能量子)的整數(shù)倍,即:ε,2ε,3ε,…nε,n為正整數(shù),稱為量子數(shù)．

對于頻率為ν的諧振子最小能量為ε=hν,這個(gè)最小能量值,就叫做能量子．h是一個(gè)常量,也被稱為普朗克常數(shù),數(shù)值為h=6.626×10-34J·s.

測試題3.對應(yīng)于3.4×10-19J的能量子,其電磁輻射的頻率和波長各是多少?它是什么顏色?

(3) 承上啟下.

1918年普朗克榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎．

而死后他的墓碑上只刻著他的姓名和h=6.626×10-34J·s

“物理難題”引出“光電效應(yīng):光的粒子性”

……

“能量量子化”是我們展開線上教學(xué)的第一課．之所以選擇它,是因?yàn)檫@節(jié)課的內(nèi)容本身以自學(xué)為主,以理論為主,以物理學(xué)史為主．因此,我們將這節(jié)課的講課視頻、課件、物理學(xué)史資料等放到網(wǎng)上課堂(如:超星學(xué)習(xí)通)做一次大膽的嘗試．為了能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)目標(biāo),在新課環(huán)節(jié)設(shè)置了3個(gè)測試題,如果學(xué)生能夠順利答題,說明他已經(jīng)掌握了本節(jié)的主要知識點(diǎn)．而且,從學(xué)生的答題情況統(tǒng)計(jì),教師可以及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況．將這節(jié)課作為線上課程,還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)．那就是這節(jié)課的引入和總結(jié)部分包含了相當(dāng)多的物理學(xué)史小故事,如果是課堂教學(xué),那么要考慮學(xué)時(shí)問題,這些小故事最后就被壓縮成幾句話,而線上教學(xué)的話,就不存在這個(gè)問題,教師可以將這些小故事仔細(xì)講解,或者是制作鏈接,讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)的同時(shí),還能更好的了解《能量量子化》假說提出的前因后果,以及對后續(xù)物理學(xué)史的影響,為原本枯燥乏味的教學(xué)內(nèi)容增添活力．

3.3 教學(xué)方法的組合

案例1.演示實(shí)驗(yàn)——“光電效應(yīng)”教學(xué)片段

……

光電效應(yīng)

教師:實(shí)驗(yàn)演示,如圖3所示．用弧光燈照射擦得很亮的鋅板,(注意用導(dǎo)線與不帶電的驗(yàn)電器相連),使驗(yàn)電器張角增大到約為 30°時(shí),再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板,則驗(yàn)電器的指針張角會變大．

圖3 光電效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)

學(xué)生:認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)．

教師:上述實(shí)驗(yàn)說明了什么?

學(xué)生:表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電．

引入概念:在光(包括不可見光)的照射下,從物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)．發(fā)射出來的電子叫做光電子．

……

光電子其實(shí)是一個(gè)很抽象的概念,可是如果能夠很好的利用物理學(xué)史上發(fā)現(xiàn)并揭示光電效應(yīng)機(jī)制的實(shí)驗(yàn),那么將事半功倍．這里我們通過演示實(shí)驗(yàn),將類似于俄國物理學(xué)家斯托列托夫的實(shí)驗(yàn)研究重現(xiàn)出來,讓學(xué)生親眼驗(yàn)證了鋅板在光的照射下,會放出帶負(fù)電的粒子,從而形成電流,讓學(xué)生感受到“光電子”名副其實(shí),且對其概念印象深刻．這個(gè)實(shí)驗(yàn)所用儀器都比較直觀,而且現(xiàn)象明顯,因此選擇演示實(shí)驗(yàn)的方法即可．

案例2.探究實(shí)驗(yàn)——“光的干涉”教學(xué)片段

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實(shí)驗(yàn)探究:相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的中心間距Δx與什么有關(guān)?

假設(shè):d為兩狹縫之間的距離,L為光屏到雙縫屏的距離,如圖4所示．

圖4 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置圖

思路:分析波面

探究1:d減小,L、λ不變,Δx如何變化?

實(shí)驗(yàn)得知:d越小,亮紋、暗紋形成的頂角(開口)越大,Δx越大.

探究2:L增大,d、λ不變,Δx如何變化?

實(shí)驗(yàn)得知:亮紋、暗紋向外呈輻射狀,L增大,Δx增大.

探究3:λ增大,d、L不變,Δx如何變化?

實(shí)驗(yàn)得知:λ越大,亮紋、暗紋分布越稀,Δx越大.

結(jié)論:雙縫的間距d越小,光屏到雙縫屏之間的距離L越大,光的波長λ越大則相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的間距Δx越大．

通過上述公式可以測出入射光波長．

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雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是經(jīng)典光學(xué)的發(fā)展史上非常重要的實(shí)驗(yàn)之一,為托馬斯·楊的波動學(xué)說提供了很好的證據(jù)．考慮到這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的變化比較微小,需要學(xué)生近距離觀察．因此,給出與楊氏當(dāng)初實(shí)驗(yàn)相似的裝置,而不是用現(xiàn)在常用的激光光源,讓學(xué)生進(jìn)行自主探究,本身就是一件非常有意義的事．其次,這個(gè)實(shí)驗(yàn)的成功更是對長期與牛頓的名字連在一起的微粒說的重大挑戰(zhàn)．回想當(dāng)時(shí)托馬斯·楊提出干涉原理后不斷受到一些權(quán)威學(xué)者的圍攻,學(xué)生才能夠更深刻地體會挑戰(zhàn)權(quán)威需要多大的勇氣．通過這樣的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),不僅培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力,讓他們認(rèn)識到質(zhì)疑創(chuàng)新的重要與艱難,也可以幫助他們樹立面對困難不動搖的堅(jiān)定的科學(xué)信念．

4 結(jié)語

“混合式”教學(xué)并不是簡單的技術(shù)混合,而是為學(xué)生創(chuàng)造一種真正高度參與性的、個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)．現(xiàn)階段的混合式教學(xué)概念強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)是“以學(xué)生為中心”,這是符合近年來國內(nèi)外教育界提倡的主流教育理念的,因此混合式教學(xué)必將成為未來教育的“新常態(tài)”．

“混合式”教學(xué)理念與物理學(xué)史相結(jié)合,從教師層面來說,資源可以共享,課時(shí)也不用增加,將使得高中物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史的教學(xué)更具有實(shí)踐性,從而推進(jìn)物理學(xué)史融入教學(xué)的廣度與深度;從學(xué)生層面來說,課堂增添了時(shí)尚感,又能夠了解知識的全貌,可以一定程度地激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣,增強(qiáng)學(xué)習(xí)的主動性,從而提高學(xué)生的人文素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng),促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的提升．