科學調整教材實驗 優化物理課堂教學

摘 要：教材作為最基本的一種課程資源，是落實課程標準、實現教學計劃的重要載體，也是教師和學生進行課堂教與學的主要依據。

關鍵詞：高中物理； 教材實驗

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2012）02-028-001

高中物理新教材為教師提供了自由度巨大的空間，但如何在尊重教材的基礎上，創造性而科學地處理教材，實現從“教教材”向“用教材教”的轉變，這是新課程下我們廣大物理教師要重新認識的問題。教材處理要遵循什么原則？在實際處理時又有哪些方法？筆者在實際教學中，根據教學的需要，對高中物理教材中的部分實驗做了科學的調整，取得了意想不到的神奇效果。

一、利用教材中“演示實驗”引入新課

人教版普通高中新課標實驗教科書《物理》（以下統稱人教版教材）選修3-1第二章第7節“閉合電路歐姆定律”，教材先理論推導閉合電路歐姆定律，再安排了一個演示實驗，然后讓學生用閉合電路歐姆定律定量解釋現象。

筆者在實際教學中，沒有按部就班教教材，而是對該實驗做了調整和改造，把它作為引課實驗來處理：（1）閉合開關S0，讀出電壓表示數；（2）問：再閉合開關S，電壓表示數變不變？（多數學生回答：不變）（3）實驗：電壓表示數減小。（學生覺得很奇怪，但又不能解釋）（4）教師：解決這個問題需研究整個閉合電路以及它遵循的規律——切入課題。

筆者覺得，這樣的調整有以下兩個好處：（1）引發認知沖突，激發學生的求知欲。因為學生在學習初中物理之后，往往形成一個錯誤的思維定勢，即電源給定后，電源兩端的電壓就是不變的，而實驗的結果出乎他們的預料，從而激發他們產生學習的心理需求。（2）形象展示教學難點，為后續討論電源路端電壓與負載的關系打下伏筆，使得整節課結構緊湊，前后呼應。

二、利用課后“問題與練習”實驗器材引導探究

人教版教材選修3-2第四章第3節“楞次定律”，是整個高中物理教學的一個難點，它屬于一節實驗探究課。教材中的實驗（見圖1）是利用磁鐵插入和拔出線圈的方法，通過讓學生觀察指針偏轉而感知感應電流的方向，進而判斷感應電流的磁場方向，最后再總結出由感應電流的磁場方向去判斷感應電流方向的規律，有顛三倒四之嫌。從以往的教學經驗來看，學生很難想到用“感應電流的磁場”這個中介來概括出感應電流的磁場與磁通量變化的關系，形成學生認知上的困惑。實際教學中，結論的得出往往并不能如事先預想的那樣水到渠成，而是教師最終為了完成教學任務而“強加”給學生的。顯然，該實驗已成為探究過程中的一個瓶頸，人為制約了學生自主探究的順利完成。

筆者在實際教學中，大膽改用教材中“問題與練習”第6題中的器材（楞次定律演示儀，見圖2）來進行探究：讓磁鐵直接靠近或遠離可自由轉動的閉合鋁環，觀察閉合鋁環被推開（表現為斥力）和被吸引（表現為引力）的情況，依據同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引的規律感知感應電流磁場的存在和方向，再利用右手螺旋定則判斷出感應電流的方向，從而分析得出楞次定律。

筆者認為，這樣的調整，不僅操作簡單，原理直觀、清晰，同時由于學生對“運動和受力情況”知識比較熟悉，也易于分析、歸納，楞次定律的得出更符合學生的認知規律；尤為重要的是新實驗的采用，大大節省了探究的時間，從而使得整堂課的教學顯得更加靈活和從容。此外，對于正文中探究性實驗的處理，可以將其改成驗證性實驗，安排在探究結果出來之后讓學生通過它再去檢驗。這樣做，一方面既充分利用了原有教材的資源，另一方面驗證試驗與探究實驗兩個實驗相互映襯，讓學生親身經歷和體驗了一個相對完整和科學的探究過程，既符合新課程有關“經歷科學探究過程，認識科學探究的意義，嘗試應用科學探究的方法研究物理問題，驗證物理規律”的要求，同時，也有利于培養學生的思維品質和提高他們的科學素養。

三、利用“做一做”中的現代技術實驗引入概念

“電容”在高中電學中是一個重要的物理概念。目前的教材當中大都是這樣來闡述的：“實驗表明，一個電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U成正比，比值是一個常數。但不同的電容器，這個比值一般是不同的，可見，這個比值表征了電容器儲存電荷的本領，我們把這個比值叫做‘電容’”。學生得到的是一個抽象的概念，如果能用實驗來演示和證明，不僅能增強說服力，更能加深對此概念的理解，也為后面的學習打好基礎。教材中“做一做”欄目，有一個“用傳感器觀察電容器的充電和放電”的現代技術實驗，筆者在教學時采用它來學習電容的概念，收到良好的教學效果。

由于電容充放電時間很短，一般電表存在慣性，無法測量充放電過程的電流。而DIS就能解決這個問題。利用DIS電流傳感器對電流的大小實時跟蹤，通過同一個電容器在不同電壓下的Q值以及不同的電容器在相同的電壓下的Q值的比較，來確定是否相等。實驗結果表明，在實驗誤差允許的范圍內，同一個電容器的是相同的，而不同的電容器在相同的電壓下是不同的，表征了電容器本身的屬性，從而引出電容的概念便水到渠成。

筆者認為，DIS具有“專家開發，采集便捷，計算準確，實時呈現”的優勢，用好DIS系統可以填補傳統實驗模式下無法完成的空白，使說理更具科學性，加深學生對于物理問題的認識。它肯定是實驗教學的一個方向，作為物理教師應該熟練掌握。

高效率、高質量的課堂教學，其價值絕非僅僅是傳統意義上“雙基”的達成度，而應該體現在是否將“雙基”教學寓于一個豐盈的過程之中，學生是否有體驗、探索與交流等過程和經歷，是否有探索者才能體會到的酸、甜、苦、辣，是否符合認知規律……這有賴于教師真正樹立起“教師不僅是教材的使用者，更應成為教材的重組者、開發者”的理念。因此，教師要創造性地靈活處理教材，真正實現教材上的小改動，課堂上的大收獲，從而凸顯出教師的大智慧。