運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)突破高中物理教學(xué)難點(diǎn)的實(shí)踐研究＊

馮 楠 王 林

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運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)突破高中物理教學(xué)難點(diǎn)的實(shí)踐研究＊

馮 楠 王 林

摘要：物理學(xué)是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，物理實(shí)驗(yàn)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、啟迪思維的良好載體，是突破教學(xué)難點(diǎn)的有效手段。研究目的是加深教師對演示實(shí)驗(yàn)的作用及地位的理解，提升演示實(shí)驗(yàn)技能，進(jìn)而應(yīng)用于解決物理教學(xué)難點(diǎn)的教學(xué)實(shí)踐中。基于此，提出在高中物理教學(xué)中運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)突破高中物理教學(xué)難點(diǎn)的方法與途徑，希望對中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究起拋磚引玉的作用。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)難點(diǎn)；教學(xué)設(shè)計(jì)；教學(xué)實(shí)踐

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是推動物理學(xué)發(fā)展的根本源泉。《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》要求改變傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，建立自主、合作、探究的新的學(xué)習(xí)方式，注重學(xué)生的體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。對科學(xué)探究尤其是物理實(shí)驗(yàn)的要求是“觀察現(xiàn)象，進(jìn)行演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，能夠使學(xué)生對物理事實(shí)獲得具體明確的認(rèn)識，這是理解概念和規(guī)律的必要基礎(chǔ)。觀察和實(shí)驗(yàn)對培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ囵B(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，引起學(xué)習(xí)興趣，具有不可替代的重要作用。因此，要大力加強(qiáng)演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)。”[1]

一、問題的提出

中學(xué)物理教學(xué)普遍存在“教師難教、學(xué)生難學(xué)”的局面，物理真的難學(xué)嗎？為什么不少中學(xué)教師、學(xué)生為如何教好、學(xué)好物理而頭疼？通過大量調(diào)查研究顯示，實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的“金鑰匙”，演示實(shí)驗(yàn)可直觀、形象地解釋物理教學(xué)中學(xué)生難以理解的抽象知識點(diǎn)；也可生動、有趣地解決學(xué)生對物理學(xué)習(xí)興趣不高的問題。“現(xiàn)行高中物理教材編入的演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)比以前有所增加。對實(shí)驗(yàn)的要求也進(jìn)一步提高，在總課時(shí)減少的情況下，學(xué)生實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)占總課時(shí)的比例有較大的提高”[2]。幾乎每節(jié)課都要做實(shí)驗(yàn)，真正讓學(xué)生在“做中學(xué)，學(xué)中做。”

因此，本研究利用演示實(shí)驗(yàn)的方法解決物理教學(xué)難點(diǎn)，加深教師對演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中作用及地位的理解，提升演示實(shí)驗(yàn)技能從而應(yīng)用于解決物理教學(xué)難點(diǎn)的問題，同時(shí)也為課程改革不斷深化提供一些啟示、為長期處于教學(xué)環(huán)境下的一線教師和相關(guān)人員提供一些思路和教學(xué)參考，最終達(dá)到促進(jìn)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展和健康成長。

二、演示實(shí)驗(yàn)與物理教學(xué)難點(diǎn)的概念界定

1.演示實(shí)驗(yàn)

根據(jù)當(dāng)代教育思想和現(xiàn)行新課程理念，我們可以認(rèn)為演示實(shí)驗(yàn)是教師為了達(dá)到一定的教學(xué)目的把要研究的物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展現(xiàn)給學(xué)生，在實(shí)驗(yàn)過程中滲透科學(xué)探究的方法和思想，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察和思考，讓學(xué)生獲得感性的認(rèn)識，并與學(xué)生協(xié)同合作、共同分析討論有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，最終指導(dǎo)幫助學(xué)生歸納得到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。

2.物理教學(xué)難點(diǎn)

在實(shí)際的物理教學(xué)中，物理教學(xué)難點(diǎn)有兩層含義：一是物理教學(xué)中難以解決的問題，如學(xué)生具有情緒、行為等方面的問題，教材編排難以使學(xué)生掌握相關(guān)物理概念，學(xué)習(xí)受時(shí)間、空間的限制；二是學(xué)生已有知識水平與將要學(xué)習(xí)的知識之間的差異構(gòu)成的難理解易混淆的知識。本文中的教學(xué)難點(diǎn)是以上兩種思路的結(jié)合。那么，如何利用實(shí)驗(yàn)突破物理教學(xué)中的難點(diǎn)？如何利用演示實(shí)驗(yàn)達(dá)到高效課堂？如何利用演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)思維臺階？如何使用自制教具的演示實(shí)驗(yàn)方法克服課本已有實(shí)驗(yàn)的不足？如何利用信息技術(shù)克服教學(xué)在時(shí)間空間所受的限制？這些利用演示實(shí)驗(yàn)突破物理教學(xué)難點(diǎn)的研究卻鮮有滿意的回答。

三、運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)突破高中物理教學(xué)難點(diǎn)的方法與途徑

1.演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情景 突破學(xué)習(xí)物理興趣不高的難點(diǎn)

在高中物理教學(xué)中，學(xué)生往往覺得物理難學(xué)，不喜歡學(xué)習(xí)物理，如何突破學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣不高的難點(diǎn)。為此，通過問卷調(diào)查以及訪談?wù){(diào)查，歸納總結(jié)出利用演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情景，能有效突破高中物理學(xué)習(xí)興趣不高的難點(diǎn)。

【案例一】《楞次定律》新課引入

給學(xué)生展示自制條形磁鐵，條形磁鐵的磁感線以及方向均已模擬出來，演示當(dāng)條形磁鐵向下插入或向上拔出過程中閉合回路磁通量的變化情況，并復(fù)習(xí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流。既然閉合回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，那么感應(yīng)電流的方向又如何判定呢？從而引入本節(jié)內(nèi)容楞次定律。

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引入一個(gè)趣味小實(shí)驗(yàn)。如圖1所示，自制一個(gè)平板小車和兩個(gè)小黑盒，黑盒里面一個(gè)裝有鋁環(huán)，另一個(gè)裝有磁鐵，當(dāng)用強(qiáng)力磁鐵分別靠近黑盒時(shí)會有不同的運(yùn)動情況，讓學(xué)生猜一猜兩個(gè)黑盒中裝的是什么？給學(xué)生展示黑盒中的物體并做一分析，磁鐵之間的相互作用力是同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引；鋁環(huán)產(chǎn)生了感應(yīng)電流，感應(yīng)電流會激發(fā)出自己的磁場，感應(yīng)電流的磁場與磁鐵的磁場發(fā)生相互作用。那么感應(yīng)電流的磁場與原磁場之間有什么樣的關(guān)系，遵循什么樣的規(guī)律呢，鋁環(huán)中感應(yīng)電流的方向又如何判斷，從而引入下一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。

圖1 自制實(shí)驗(yàn)小黑盒

2.創(chuàng)設(shè)思維臺階 化解物理知識本身的難點(diǎn)

物理概念、規(guī)律通常抽象晦澀，學(xué)生難以理解。因此本文提出運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)在學(xué)生建構(gòu)物理知識時(shí)，為其創(chuàng)設(shè)思維臺階，降低難度，化解物理知識本身難以理解的難點(diǎn)。

【案例二】《自感》

在高中物理教學(xué)中，自感現(xiàn)象摸不著，看不到，自感現(xiàn)象的概念理解成為物理教學(xué)中的難點(diǎn)，為此，設(shè)計(jì)一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的小游戲，可以使學(xué)生切實(shí)感受到自感電流的存在，從而建構(gòu)自感的物理概念。

當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化時(shí)，它產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個(gè)線圈中激發(fā)出感應(yīng)電動勢，那么在線圈自身會不會激發(fā)出感應(yīng)電動勢呢？帶著這個(gè)問題，接下來做一個(gè)非常有趣的實(shí)驗(yàn)——千人震實(shí)驗(yàn)。介紹裝置：2節(jié)干電池，1個(gè)線圈，與開關(guān)構(gòu)成了1個(gè)回路，在線圈的兩端引出2根導(dǎo)線，15位學(xué)生手拉手按如圖2所示方式并聯(lián)在線圈兩端，旁邊的2位學(xué)生分別握住裸露導(dǎo)線的兩端，人體接入電路的電路示意圖如圖3所示。教師閉合開關(guān)，學(xué)生沒有觸電的感覺，很高興。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，教師迅速將開關(guān)斷開，學(xué)生猛跳起來，有觸電的感覺。

圖2 千人震實(shí)驗(yàn)

圖3 千人震實(shí)驗(yàn)電路示意圖

開關(guān)閉合時(shí)，加在人體兩端的電壓約為3 V，所以沒有觸電的感覺。開關(guān)斷開瞬間，流過線圈的電流突然減小，則穿過線圈的磁通量也突然減小，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，較高的自感電動勢使人有強(qiáng)烈的觸電感覺。由于線圈本身電流發(fā)生變化，使得線圈自身產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，我們把它叫作自感現(xiàn)象，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢我就稱為自感電動勢。

四、結(jié)束語

通過研究，筆者認(rèn)為靈活運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)對突破高中物理教學(xué)難點(diǎn)有很高的實(shí)效性。然而，并非所有的物理教學(xué)難點(diǎn)都能夠利用演示實(shí)驗(yàn)突破，因此，本課題還需不斷的反思與總結(jié)，力求通過探究實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)等多種實(shí)驗(yàn)方式，形成一個(gè)完整有效的體系，為物理的新課程教學(xué)改革作一些積極有益的探索。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:人民教育出版社,2003.

[2] 黃勝勝.運(yùn)用實(shí)驗(yàn)突破高中物理教學(xué)難點(diǎn)的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[D].甘肅:西北師范大學(xué),2007.

作者信息

馮楠，在讀碩士研究生。王林，碩士，教授。寧夏大學(xué)物理電氣信息學(xué)院，750021

*基金項(xiàng)目：國家科技部項(xiàng)目(編號：2011DFA11780)；教育廳科研項(xiàng)目(編號：NGY2013012)。