依托物理實(shí)驗(yàn) 引領(lǐng)深度學(xué)習(xí)

姚煥芹

(江蘇省豐縣中學(xué) 221700)

物理學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)也是物理課程教學(xué)的重點(diǎn).在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，借助于實(shí)驗(yàn)觀察、分析、體驗(yàn)和學(xué)習(xí)，從實(shí)驗(yàn)活動中增進(jìn)物理學(xué)習(xí)興趣，激活學(xué)生主動探究，開發(fā)物理學(xué)習(xí)思維等潛能.可以說，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，讓學(xué)生直觀、形象、生動的感知物理實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生從感性體驗(yàn)中內(nèi)化物理概念、物理規(guī)律的習(xí)得.同時(shí)，從物理動手實(shí)驗(yàn)中，促進(jìn)學(xué)生猜想、判斷、創(chuàng)新精神，啟發(fā)學(xué)生高階思維.因此，教師在構(gòu)設(shè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，要重視實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵和獨(dú)特功能，不能照本宣科，而要強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、質(zhì)疑品質(zhì)、科學(xué)思維、解決問題能力的發(fā)展.

一、結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)背景文化，點(diǎn)燃學(xué)生深度學(xué)習(xí)熱情

在學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師往往將實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、流程、目的、方法等進(jìn)行詳細(xì)講解，而這些往往又是學(xué)生感到枯燥的地方.物理實(shí)驗(yàn)在于對物理問題的直觀呈現(xiàn)與展示，也是一種最簡潔、最有效的物理課程教學(xué)內(nèi)容.但對于物理實(shí)驗(yàn)背后的文化故事，往往與無數(shù)科學(xué)家的不懈努力、奮進(jìn)息息相關(guān).這些知識在實(shí)驗(yàn)課堂的融入，無疑為學(xué)生打開了一扇通向物理科學(xué)的大門.在每一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)的背后，都蘊(yùn)藏著一段難以磨滅、不容忽視的艱辛探索故事.因此，將這些實(shí)驗(yàn)背后的歷史文化知識挖掘出來，呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生從中獲得真切的情感體驗(yàn)，激發(fā)對物理實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)熱情，提高物理探究欲.如在電流定律實(shí)驗(yàn)中，記錄了安倍整整十一年的不斷失敗，才獲得了實(shí)驗(yàn)成功；在對雷電現(xiàn)象進(jìn)行探究中，富蘭克林甚至冒著生命危險(xiǎn)來捕捉實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；在挑戰(zhàn)權(quán)威中，伽利略以事實(shí)為依據(jù)，以理論推導(dǎo)為方式，驗(yàn)證了自由落體運(yùn)動定律，推翻了亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn).這些感人的物理實(shí)驗(yàn)故事，既展現(xiàn)了物理學(xué)科的崇高與嚴(yán)肅，又傳遞著科學(xué)家對待實(shí)驗(yàn)、對待科學(xué)的治學(xué)態(tài)度，更成為學(xué)生物理情感、態(tài)度、價(jià)值觀教育的典型素材，讓學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情瞬間點(diǎn)燃.

二、精心準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生深度學(xué)習(xí)明確方向

物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，要達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，就需要教師能夠結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，科學(xué)、全面、準(zhǔn)確的展示實(shí)驗(yàn)過程.在實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)器材的選擇，實(shí)驗(yàn)原理的剖析與展示，實(shí)驗(yàn)操作方法的規(guī)范等等，這些都可能直接影響物理實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，如果出現(xiàn)問題，教師要能夠做好充分的預(yù)判分析，并靈活應(yīng)對.所以說，在物理實(shí)驗(yàn)課程前，教師要做好充分的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，要對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)備性調(diào)整，要做好實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的演練，做好實(shí)驗(yàn)預(yù)案和應(yīng)急措施，要讓實(shí)驗(yàn)演示過程，能夠更好的突出實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，啟發(fā)學(xué)生的物理思維，向?qū)W生展現(xiàn)科學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)過程.在高中物理實(shí)驗(yàn)部分，有光、電、力、熱、原子物理等內(nèi)容.由于各物理實(shí)驗(yàn)知識點(diǎn)不同，在實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)及實(shí)驗(yàn)演示中也存在差異性.我們需要結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，來選擇合理的實(shí)驗(yàn)方法，突出實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵點(diǎn).如在學(xué)習(xí)電磁學(xué)知識時(shí)，需要結(jié)合電磁學(xué)原理觀察電磁現(xiàn)象.該實(shí)驗(yàn)中，電源的選擇是關(guān)鍵點(diǎn)，如果電源電壓不當(dāng)，可能影響實(shí)驗(yàn)效果.同樣，對于所用導(dǎo)線、連接器件等也要進(jìn)行仔細(xì)檢查，電源內(nèi)阻要小，要處理接頭氧化部分，保持良好接觸.再如，在電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，電路設(shè)計(jì)是重點(diǎn)，還要做好各測量設(shè)備的準(zhǔn)確、可靠.如伏特表、安培表、多用表等在使用時(shí)，要選擇合理量程，確保測量誤差最小，也不會引發(fā)檢測設(shè)備受損.在光學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，光源是重點(diǎn)，如果光源不達(dá)標(biāo)，也會影響光學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果.在光源方面，有平行光源、點(diǎn)光源、強(qiáng)光源、激光等，激光具有良好的單色性、平行度和高亮度特點(diǎn)，在進(jìn)行光的折射、反射、干涉、衍射等實(shí)驗(yàn)中更具顯著效果.另外，考慮激光自身實(shí)際，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，要避免光源對眼睛的損傷.要在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行說明，規(guī)范學(xué)生實(shí)驗(yàn)步驟和正確方法.

物理實(shí)驗(yàn)的引入和應(yīng)用，要注重實(shí)驗(yàn)演示效果.如果實(shí)驗(yàn)效果不明顯，則可能與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，所使用的器材設(shè)備等有關(guān).為此，要對各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行提前檢測、準(zhǔn)備，保持良好使用狀態(tài).如對于溫度計(jì)是否正常，對電流計(jì)進(jìn)行讀數(shù)時(shí)要朝向?qū)W生，連接線要接觸到位，有條理，避免漏接等.教師在設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，安排實(shí)驗(yàn)演示任務(wù)時(shí)，要突出實(shí)驗(yàn)問題的提出，要結(jié)合不同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，明確實(shí)驗(yàn)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)主題，要讓學(xué)生了解該實(shí)驗(yàn)相關(guān)的知識點(diǎn)，對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行講解，讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)排除因素、干擾因素，快速、準(zhǔn)確、簡明了解實(shí)驗(yàn)重點(diǎn).在物理自感實(shí)驗(yàn)中，對于自感現(xiàn)象的呈現(xiàn)，教師要對實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)部件、實(shí)驗(yàn)功能進(jìn)行介紹，讓學(xué)生了解各部位的特點(diǎn)；接著，展示自感現(xiàn)象時(shí)，要引領(lǐng)學(xué)生注重實(shí)驗(yàn)觀察，特別是結(jié)合實(shí)驗(yàn)主題來分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.如燈泡明暗變化現(xiàn)象等.另外，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師要結(jié)合實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行合理分組，挖掘?qū)嶒?yàn)內(nèi)容，透析實(shí)驗(yàn)本質(zhì)，展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)律.如上述對自感現(xiàn)象的觀察，從中分析感應(yīng)電流的大小與方向，讓學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程分析i-t圖，加深對物理知識的學(xué)習(xí)、感知與理解，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)物理.

三、突出實(shí)驗(yàn)參與體驗(yàn)，激發(fā)深度學(xué)習(xí)動力

過去，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，往往以實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為演示重點(diǎn)，教師是實(shí)驗(yàn)實(shí)施者，學(xué)生是實(shí)驗(yàn)觀察者，強(qiáng)調(diào)了教師的教，忽視了學(xué)生的動手參與體驗(yàn).整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出，重結(jié)果、輕過程，讓很多學(xué)生對實(shí)驗(yàn)喪失了興趣，也限制了學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的充分體會.為此，打破過去教師為主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，要關(guān)注學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐與操作體驗(yàn)，發(fā)揮學(xué)生的實(shí)驗(yàn)主體性.如在“丁達(dá)爾實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中，我們先讓學(xué)生用礦泉水瓶，穿一孔貼上膠帶裝滿水；準(zhǔn)備激光筆；教師對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行示范，引領(lǐng)學(xué)生觀察并討論實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.之后，以學(xué)生自己準(zhǔn)備的器材進(jìn)行自主探究，并觀察全反射過程.同樣，在“馬德堡半球”實(shí)驗(yàn)中，先對球進(jìn)行抽真空處理，然后挑選班級最強(qiáng)壯的學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場拉，難以打開；接著，在球里進(jìn)入少量空氣，再讓班級最體弱的女生進(jìn)行拉，卻輕松打開.這兩個(gè)生動、鮮活的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓學(xué)生真切地感受到“空氣大氣壓強(qiáng)的存在”.事實(shí)上，這些趣味、真實(shí)、美妙、神奇的實(shí)驗(yàn)過程，都能夠讓學(xué)生從中感受到物理實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特魅力，也會加深對物理現(xiàn)象、物理規(guī)律的認(rèn)知，激發(fā)深度學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力.另外，變換物理實(shí)驗(yàn)方案，激發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)問題意識.從物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與構(gòu)思來看，實(shí)驗(yàn)的演示往往以科學(xué)物理原理為基礎(chǔ)，借助于物理實(shí)驗(yàn)器材來展示科學(xué).對于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，我們還可以變換實(shí)驗(yàn)方案，以不同的實(shí)驗(yàn)儀器、條件來拓展實(shí)驗(yàn)視野.從教材物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來看，原形實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生理解物理原理，而改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，更有助于促進(jìn)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中學(xué)會質(zhì)疑，深度提問，培養(yǎng)物理探究意識，增強(qiáng)物理創(chuàng)新思維.在“定量探究變壓器電壓與匝數(shù)關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，該實(shí)驗(yàn)明確電壓與匝數(shù)的關(guān)系，但我們可以變革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，分別對電壓與匝數(shù)關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，讓學(xué)生探究理想變壓器的工作原理，克服思維定勢，引領(lǐng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)物理，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)成效.

總之，物理實(shí)驗(yàn)是反映物理現(xiàn)象、呈現(xiàn)物理規(guī)律，激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興致的重要載體.教師要充分挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)潛能，聯(lián)系學(xué)生學(xué)情實(shí)際，激發(fā)學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)、參與實(shí)驗(yàn)、感知實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)中掌握知識、能力，促進(jìn)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)課堂走向深度學(xué)習(xí).另外，教師要突出物理實(shí)驗(yàn)在學(xué)生認(rèn)知、情感、價(jià)值、品格方面的重要性，尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)，挖掘?qū)嶒?yàn)隱性教育功能，提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，打造趣味、活力物理實(shí)驗(yàn)課堂.