物理演示實驗創(chuàng)新設(shè)計的具體做法
物理演示實驗的創(chuàng)新設(shè)計
高中學(xué)生普遍反映物理難學(xué)。究其原因,主要是物理對抽象思維和形象思維要求都比較高,而傳統(tǒng)的教學(xué)方式又側(cè)重抽象的邏輯思維的培養(yǎng)。那么如何將抽象的物理知識變得形象、直觀呢?大概我們首先想到的是實驗,尤其是演示實驗。但傳統(tǒng)的演示實驗主要由教師操作,不利于學(xué)生主體地位的體現(xiàn),更談不上思維能力的培養(yǎng)。筆者在十幾年的教學(xué)實踐中深深地體會到:對演示實驗進行創(chuàng)新設(shè)計,不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,加深對重要概念和規(guī)律的理解,化解學(xué)習(xí)中的難點,而且能促使學(xué)生更好地領(lǐng)會實驗思想的精髓,對拓展其思路,培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力大有裨益,同時又是對新課改理念的貫徹和實施。具體做法有以下幾點:
1設(shè)計演示實驗應(yīng)結(jié)合實際,使學(xué)生廣泛參與激發(fā)其學(xué)習(xí)物理的興趣
俗話說“,興趣是最好的老師”。新課教學(xué)中教師應(yīng)盡可能設(shè)計聯(lián)系實際的演示實驗,讓學(xué)生有親切感,并自覺地參與其中。這樣才能激起他們學(xué)習(xí)物理的濃厚興趣,促使其留心觀察生活,活學(xué)活用,養(yǎng)成勤于思考的好習(xí)慣。如在講“力的分解”一節(jié)時,教師可先提出以下問題:要提起桌上質(zhì)量較大的砝碼,用一根線易斷還是兩根線易斷?學(xué)生肯定回答:一根線易斷。但演示的結(jié)果卻恰恰相反(因兩線夾角較大)。此結(jié)果一出,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性被調(diào)動起來,一定會認(rèn)真聽課、主動去學(xué)。然后教師可結(jié)合實際讓學(xué)生思考:兩人合提一桶水,手臂間夾角大些省力還是小些省力?教室里的日光燈管為什么用兩根繩直著吊起,而不是斜著吊?在講三角形支架的受力分解問題時,可讓同桌的兩個同學(xué)為一組,一個同學(xué)單手叉腰,另一個同學(xué)用力向下拉其叉腰的手,然后交換來做。通過親身體驗,他們定能輕松作答。
其實能這樣設(shè)計的新課很多,僅以高中第一冊前三章為例就有:自由落體運動、牛頓第一定律、牛頓第三定律、超重和失重等。
2設(shè)計演示實驗,應(yīng)著重加深學(xué)生對物理概念和規(guī)律的理解,化解學(xué)習(xí)難點
物理中的很多概念和規(guī)律比較抽象,學(xué)生不易理解。如果教師在教學(xué)過程中設(shè)計一些演示實驗,使學(xué)生由形象思維過渡到抽象思維,就會化解難點,收到“四兩撥千斤”的效果。如在講“電磁場”一節(jié)時,學(xué)生對“變化的磁場產(chǎn)生電場”還能理解(前邊電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一些演示實驗已證實),但對于“變化的電場產(chǎn)生磁場”,因無法看到直觀的演示現(xiàn)象,普遍反映難以理解。
為此在教學(xué)中我設(shè)計了以下實驗來演示。如圖1:接通感應(yīng)圈的電源,適當(dāng)調(diào)整斷續(xù)器,則放在電容器兩極板中間的磁針即發(fā)生偏轉(zhuǎn)。實驗結(jié)果一出,再結(jié)合課本的理論分析,學(xué)生自然心領(lǐng)神會。可進行類似演示實驗設(shè)計的實驗,還有“電功和電熱”、“電容器的電容”“、日光燈原理”等。
3設(shè)計演示實驗,應(yīng)凸顯物理思想的內(nèi)涵,注重提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)
如果說演示實驗只是讓學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析結(jié)論,幫助其理解物理概念和規(guī)律,那只是對演示實驗作用的淺層次理解。對于每一個演示實驗,尤其是物理思想突出的實驗,不僅要注意其實際操作技巧、現(xiàn)象的觀察和結(jié)果的分析,還應(yīng)當(dāng)特別注意分析該實驗巧妙的設(shè)計思想。只有這樣,才能不斷提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維能力。突出物理思想的代表性實驗有:突出比較思想的伽俐略落球?qū)嶒?突出控制變量法的牛頓第二定律演示實驗(庫侖定律推導(dǎo)、向心力公式推導(dǎo)等);突出放大思想的卡文迪許實驗;突出間接思想的布朗運動、電力線形狀等實驗;突出復(fù)制思想的楊氏雙縫干涉實驗。此外,還有光速測定實驗、泊松亮斑實驗、α粒子散射實驗、密立根油滴實驗等。如果想方設(shè)法將這些實驗予以演示,將是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的極好素材。同時也要引導(dǎo)學(xué)生,使他們認(rèn)識到任何創(chuàng)新都必須用科學(xué)理論作指導(dǎo)。
4設(shè)計演示實驗,應(yīng)以促使學(xué)生進行探究性學(xué)習(xí)為目的,培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力
5設(shè)計演示實驗,應(yīng)有意識地將驗證性實驗變?yōu)樘骄啃詫嶒?提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力
中學(xué)物理的演示實驗大部分為驗證性實驗,學(xué)生對這些實驗的結(jié)果心知肚明,往往觀察現(xiàn)象會變成看熱鬧,演示實驗根本起不到啟思、激疑的作用。而探究性實驗對培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新能力、自行分析和解決實際問題的能力都有獨到之處。因此教學(xué)中應(yīng)有意識地將一些驗證性實驗變?yōu)樘骄啃詫嶒灐?/p>
如“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”一節(jié),將課本上的三個演示實驗改為探究性實驗可分為如下三步:①溫故納新,首先提出問題:怎樣才能使磁生電(即產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象)?用給出的器材連接電路。學(xué)生肯定會按初中學(xué)過的電路來連接。然后讓其總結(jié)規(guī)律。最后引導(dǎo)其思考:若導(dǎo)體不動,反過來讓磁體運動,會不會在電路中產(chǎn)生電流?②實驗探索:指導(dǎo)學(xué)生按自己設(shè)計的實驗去做。肯定有學(xué)生將前面實驗反過來做,部分預(yù)習(xí)過的學(xué)生可能會將螺線管代替直導(dǎo)線來做實驗。這時應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分析實驗現(xiàn)象:若從磁通量發(fā)生變化的角度怎樣分析以上兩個實驗?zāi)?待學(xué)生得出“兩種情況都是使穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,才在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流”的結(jié)論時,可進一步引導(dǎo)學(xué)生探索:若導(dǎo)體和磁體不發(fā)生相對運動,能否使穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化?若能,自行設(shè)計實驗去探索。③歸納總結(jié):引導(dǎo)學(xué)生由三個實驗的表面現(xiàn)象總結(jié)出產(chǎn)生感應(yīng)電流的根本原因。
將驗證性實驗改為探究性實驗不僅使學(xué)生學(xué)習(xí)熱情高漲,而且讓他們親歷了科學(xué)家的探究過程,培養(yǎng)了他們在實踐中分析和解決問題的能力,對知識的理解也更深刻和牢固了。能如此進行教學(xué)設(shè)計的課還有很多,如牛頓第二定律、動量守恒定律、電阻定律、閉合電路歐姆定律、伏安法測電阻、光的色散、光的干涉和衍射等。
總之,對演示實驗進行創(chuàng)新設(shè)計,既要考慮學(xué)生的認(rèn)知和情感需要,又不能脫離教學(xué)實際。成功的演示實驗?zāi)芑菰餅樯鷦?化抽象為具體,化淺顯為深刻。只要我們掌握好演示實驗的設(shè)計技巧,不僅不會影響教學(xué)進度和效果,相反會促使教與學(xué)相得益彰,收到事半功倍的效果。
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