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物理课堂实验艺术分析

一、高中物理实验教学的重要性

物理是高中理科基础科目之一,高中生不仅要学习物理知识,还要提高学习物理知识和应用物理知识的能力。而高中物理与初中物理相比,是螺旋式上升的,学习起来比较有难度。若是教学方式使用不合理,会直接影响学习效果。只有通过有效开展实验教学,才能使学生体验物理实验的独特魅力,并感受学习物理实验的重要性。开展实验教学的重要性在于:一方面,有助于培养学生科学严谨的学习态度。物理作为大众一致认可的紧密型科学课程,物理实验的设计与实践操作非常严密精细,若是其中某一环节出现问题,将直接影响实验结果。[1]在物理实验过程中,必须要保证学生注意力的高度集中,观察物质的微妙变化,并做好记录工作,从而得出正确的实验结论,这样可以于无形中培养学生科学严谨的学习精神。另一方面,有助于提升课堂教学质量。高中物理教材中蕴含许多抽象知识,若是教师仅采用讲授式的教学手法,很难吸引学生的学习兴趣。通过开展一些形式多样、简单易学的物理实验,不仅能够降低物理知识的学习难度,而且有助于提升学生的实验操作能力,激发学生的学习兴趣。

二、高中物理课堂实验教学不足及解决思路

1.轻视学生学习主体地位在高中物理教学中开展实验活动,旨在强化学生的实践操作能力、实验现象分析能力及创新思维能力。但是现阶段高中物理课堂实验教学工作的开展情况并不理想,普遍存在教师包办一切的情况,学生只是观察教师的演示操作,课堂教学忽略了学生的主体地位。而我们知道,旁观与实践参与是存在本质区别的,物理实验的旁观者很难感受到物理实验的趣味性,更谈不上形成学习兴趣,其学习效果更是差之千里。[2]基于此种问题,教师需要及时转换教育思想,在课堂教学中充分展现学生的主体地位,将学生吸引到课堂中来,鼓励学生在教师指导下自行动手自主探索,这无形中会强化学生的实验操作能力与感知能力。例如,教师在教学鲁科版高中物理必修一《牛顿第三定律》这一课时,为了得到作用力与反作用力的关系,可以将两只测力计挂钩钩在一起,分别用力拉两测力计,观察两测力计的读数,从而得到作用力与反作用力的关系。实验过程中,可以把同桌学生视为一组进行推移游戏,让学生亲身感受作用力与反作用力之间的关系。再如,教师在讲解有关重力的知识时,可以让学生站在椅子上,双手紧握一物体随后再放开双手,观察物体下坠过程的运动轨迹,亲身体验地球引力的神奇之处。2.实验材料过于老化从调查结果中得知,大部分高中物理实验器材都是陈旧的,并且数量不够,经常是小组三、四个人轮流实验,无法满足物理实验的教学需求,造成教学时间的极大浪费。高中物理教材中有许多实验是与学生现实生活息息相关的,教师需要善于从生活中提取素材,引导学生大胆想象,鼓励学生自主设计实验方案,亲手操作验证自己的猜想。利用简易的实验器材,深度探索物理知识的奥秘,对培养学生实验操作能力具有诸多帮助。例如,在学习《动量定理》这节课时,要求生鸡蛋从高处落下不破,引导学生按照自己设计的实验方案进行操作。有的学生说在底部垫上海绵,有的说底部用泡沫塑料做缓冲,有的说让鸡蛋掉到水中,有的说利用氢气球等,尽管做法五花八门,但都是围绕动量定理展开,通过延长作用时间和减小落地时鸡蛋的动量,从而减小地面对鸡蛋的作用力。教师此时需把握时机引入新课,为学生讲解动量定理相关知识,从而不断提升物理课堂教学质量。3.实验过程无亮点许多高中物理教师在开展实验教学活动时,仅是按照教材或是辅助材料上的实验操作方案进行讲解,且实验过程毫无亮点,很难激发学生的学习兴趣,时间一长,学生很容易产生弃学厌学情绪。[3]基于此种问题,在实验教学中,教师需要一改传统的授课方式,从前期准备环节入手进行创新,尽可能简化实验操作流程,增加实验活动的趣味性,从而使学生对物理实验产生浓厚兴趣。例如,教师在讲解鲁科版高中物理必修1牛顿第一定律这一知识时,可以为学生布置课下观察任务,观察汽车紧急刹车时汽车的状态,结合自己的生活经验如公交车突然刹车身体会不由自主前倾,使学生获得物理知识无处不在、与自己的生活息息相关的认知,从而调动学生的学习积极性。

三、高中物理课堂的实验艺术——魅力实验

1.理论与实验结合,激发学生创新思维在物理实验课堂中,教师需要依据学生的理解能力,将理论与实验教学结合起来,利用实验操作引导学生自主解析物理现象并总结实验原理,从而不断提升课程教学效率[4]。例如,教师在教学鲁科版高中物理必修1平抛运动这一知识时,因为平抛运动比直线运动复杂,不容易直接研究它的速度变化规律,需要将它分解成较简单的运动来研究。考虑到实验的难度,教师需要采取理论与实践相结合的授课方式,带领学生回顾之前所学的知识,引导学生利用运动合成分解知识将平抛运动分解成多个小实验,随后利用已有经验进行实验猜想,自主实验验证猜想,从而更直观地理解并掌握平抛运动这一知识。实验步骤:①利用教师提供的定有斜槽的木板,适当调整角度,同时检查木板是否水平;②将钉子竖直钉在木板上,用重锤线检查坐标的竖直情况,将斜槽末端所在的位置视作原点,自原点O绘制出竖直向下的y轴和水平向右的x轴;③选定某一位置,让球自由下滑,从原点开始做平抛运动;④观察并大致确定平抛运动小球在某一x值处的y值,随后用笔标出小球经过的位置,对应坐标纸进行记录,随后依次改变x值,确定其他各点的位置。为了保证实验精确度,教师需要适当进行语言指导。如:在操作中,需要保证记录面板处于竖直平面内等。如此一来,可以有效实现感性到理性的学习过渡,不仅符合学生的认知规律,且能激发学生的创新思维。[5]借助亲身体验实验操作活动,学生能够准确得出实验结论,从整体上提升课程教育质量。2.简易实验,激发探究兴趣在学习某些物理定理前,由于多种因素的影响,学生可能会对物理知识产生一些错误的认知。为了解决这一问题,教师在实验教学中需要巧用简易实验,激发学生的探究兴趣,调动学生参与的积极性。同时,围绕实验疑点设置多种问题,鼓励学生自主实验解析问题,强化学生的学习能力。[6]如:教师在教匀变速直线运动实例这一课时,为了让学生能够自主构建自由落体实验模型,教师可以采取对比实验的方式,帮助学生更好理解问题。例如,将一个乒乓球和一个网球同时从一个高度放手,结果表明网球的下落用时更少。学生依据实验得出,质量大的物体下落得更快。此时教师需要再继续提问:“这一理论具备全面性吗?”随后继续演示实验,拿出两张完全一样的纸,将其中一张纸揉成纸团,另一张不做处理,再次进行对比实验。结果学生发现纸团下落更快。此时不用教师提问,学生便会主动说出自己的疑惑,如:为什么两个实验所得的结论是相悖的?有些学生提出自己的猜想,即物体下落的速度与质量自身并无关联。通过这样的实验,无形中纠正了学生的学习问题,使学生对接下来的学习充满好奇。在此基础上,教师提问“为什么纸团比纸片要下落得快?”学生会立即联想到之前所学的阻力知识,回答说:“纸片在下落过程中受到的阻力比纸团大。”因此,借助简易实验,学生不仅能够掌握自由落体运动的条件,自主推导运动规律的三个公式,并且可以形成实验验证的好习惯。3.魅力之三:自主探究实验,强化学习能力高中物理课程教育标准指出:“物理教育的终极目标是学生能够灵活利用所学知识去解决实际问题。”在日常教学中,教师需要联合物理实验与现实生活,利用生活中多种有趣的现象,吸引学生的注意力,激发学习兴趣,使学生更快更好更牢地掌握物理知识[7]。例如,在学习有关“电学”方面的知识时,教师可以以实验室内灯管与走廊的灯管为例,使学生对串并联产生初步的认知,随后经过实验操作,从而深度体会电学方面的知识。如:利用简易的实验装置,引导学生分析物理串并联电路蕴含的原理,并鼓励学生解析声控灯的工作原理。在讲解理论知识后,教师可以带领学生动手制作简易的串并联电路,以加深学生对此原理的学习印象。经过实验体验学生得知,在串联电路中电流途径只有一条,整个电路只需一个开关控制,开关所在位置对电路控制没有影响,而在并联电路中电流途径有两条或两条以上,干路开关控制整个电路。借助实验探究,不仅可以加深学生对知识的理解,而且可以培养学生自主探究的实验意识,为日后学习发展奠定基础。

综上所述,在物理实验教学活动中,教师需要善于创新实验活动,激发学习兴趣,使实验教学变得简单而亮点不断,专业而不令人反感;需要通过巧设实验情境,展现实验魅力,引导学生应用所学知识去解决实际问题,从而真正达到物理知识学以致用的教学目的。

参考文献:

[1]张云山.高中物理实验教学中存在的问题及对策[J].华夏教师,2017(14):83-84.

[2]来建林.提高高中物理实验教学有效性的实践与探索[J].才智,2017(32):88-89.

[3]邓宝贞.高中物理实验课教学中存在的问题及对策[J].西部素质教育,2017(19):231-232.

[4]张辉.新课改下高中物理实验教学模式的探索与评价研究[J].教育现代化,2017(27):274-275.

[5]徐昊.高中物理实验资源的开发与利用研究[J].读与写(教育教学刊),2017(5):139.

[6]李琼.高中物理实验资源的开发与利用[J].科教导刊(下旬),2017(3):107-108.

[7]李庆明.高中物理实验探究教学的探索和实践[J].读与写(教育教学刊),2017(3):107.

作者:张在焰 单位:福清第一中学

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