物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的促進(jìn)

王勇

【摘要】在物理教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)必要的實(shí)驗(yàn)情景，重視學(xué)生的主體作用，讓學(xué)生主動(dòng)參與、自主體驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造、并享受成功的樂(lè)趣，使學(xué)生自身全面發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】物理實(shí)驗(yàn) 自主學(xué)習(xí)

【中圖分類(lèi)號(hào)】O4-4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）02-0178-02

觀察和實(shí)驗(yàn)是物理科學(xué)認(rèn)識(shí)的第一步，人們通過(guò)實(shí)驗(yàn)反復(fù)感知才有可能從量的積累躍升為質(zhì)的突變，使感性上升為理性。實(shí)驗(yàn)可以為物理科學(xué)的研究、測(cè)量數(shù)據(jù)提供第一手資料，同時(shí)又是一切物理理論形成、發(fā)展與檢驗(yàn)的最基本的依據(jù)。物理理論是人類(lèi)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶，學(xué)生要掌握它必須要有一定的直接經(jīng)驗(yàn)和感性認(rèn)識(shí)作為基礎(chǔ)，而實(shí)驗(yàn)正是學(xué)生獲得感性知識(shí)的基本途徑。因此在物理教學(xué)中，要?jiǎng)?chuàng)設(shè)必要的物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)操作、分析，明白物理概念和規(guī)律的形成，做到真正的理解和掌握物理理論。

在過(guò)去的一段時(shí)間里，有不少學(xué)生并不喜歡物理實(shí)驗(yàn)，這是因?yàn)檫^(guò)去的物理實(shí)驗(yàn)，很多實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證性，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作前已經(jīng)知道內(nèi)容，教師直接講授實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)生按照書(shū)本的步驟一步一步地完成，較枯燥。而現(xiàn)在的學(xué)生不再滿足于前人已經(jīng)做過(guò)的，不在機(jī)械的模仿，他們希望通過(guò)自己的獨(dú)立思考，努力開(kāi)拓著未知的領(lǐng)域。所以根據(jù)學(xué)生的心理特點(diǎn)，目前較多的實(shí)驗(yàn)由驗(yàn)證性轉(zhuǎn)化成探究性。這些探究性實(shí)驗(yàn)，由于學(xué)生沒(méi)有學(xué)過(guò)知識(shí)，實(shí)驗(yàn)就蒙上神秘感，這樣就可以讓學(xué)生逐步形成喜愛(ài)質(zhì)疑、樂(lè)于探究、努力求知的心理傾向，激發(fā)探索和創(chuàng)新的積極欲望。在物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)活動(dòng)中必須認(rèn)識(shí)到充分重視學(xué)生的主體地位，使之成為教學(xué)活動(dòng)的積極參與者，具有“不知而求知，不能而求能”的主動(dòng)意識(shí)。如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、自覺(jué)性與創(chuàng)造性，我認(rèn)為實(shí)驗(yàn)環(huán)境的設(shè)立對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)表現(xiàn)為以下四點(diǎn)：

一、激發(fā)求知欲望，在學(xué)生自主性學(xué)習(xí)起到了引導(dǎo)性作用

大量事實(shí)表明：學(xué)生自主學(xué)習(xí)的愿望是強(qiáng)烈的，學(xué)生主動(dòng)發(fā)展的潛能是巨大的，這是培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力的需要，也是人的全面發(fā)展的需要。物理教學(xué)要緊密聯(lián)系學(xué)生的生活環(huán)境，從學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)出發(fā)，創(chuàng)設(shè)有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作交流的實(shí)驗(yàn)情景，使學(xué)生通過(guò)觀察、操作、歸納、類(lèi)比，猜測(cè)、交流、反思等活動(dòng)，獲得基本的物理知識(shí)和技能。實(shí)驗(yàn)情景具有強(qiáng)烈的吸引力，能激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的需要，引發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

[案例1]：動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中，我選用了錐體上滾的實(shí)驗(yàn)。把錐體放在一頭高一頭低的斜面上（如圖），學(xué)生由于思維的定勢(shì)，會(huì)認(rèn)為錐體朝下滾，但實(shí)驗(yàn)的結(jié)果令學(xué)生很驚奇，學(xué)生產(chǎn)生了急于探求知識(shí)的欲望，在心理上處于極度興奮狀態(tài)，若此時(shí)有教師提出錐體為什么會(huì)自己往上滾，學(xué)生就會(huì)自己有意識(shí)的觀察和思考，試圖找到這一結(jié)果的原因。可見(jiàn)，意料之外的物理現(xiàn)象，可以讓學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的新奇感和直接興趣，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中體驗(yàn)到愉快和興奮，從而積極主動(dòng)地從事學(xué)習(xí)活動(dòng)。

二、促進(jìn)積極思維，為學(xué)生自主性學(xué)習(xí)提供一定的理論基礎(chǔ)

學(xué)生是學(xué)習(xí)過(guò)程中的主體，學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)應(yīng)發(fā)揮自己的主動(dòng)性，要經(jīng)過(guò)自覺(jué)地思考，主動(dòng)的將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己的智力和能力。

[案例2]在機(jī)械能守恒定律這堂課中，從生活中的實(shí)例，得出重力勢(shì)能和動(dòng)能之間可以相互轉(zhuǎn)化，隨后讓學(xué)生猜想動(dòng)能和重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化過(guò)程中，每一時(shí)刻（或每一點(diǎn)上）機(jī)械能的數(shù)值會(huì)有什么關(guān)系？學(xué)生不加思索的回答相等。我就在這里安排了一個(gè)斜面實(shí)驗(yàn)，斜面上鋪上毛毯，讓一輛小車(chē)從斜面上滑下來(lái)，研究斜面上A、B兩點(diǎn)（如圖）的機(jī)械能的關(guān)系。從實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，A點(diǎn)的機(jī)械能比B點(diǎn)的機(jī)械能小得多，請(qǐng)學(xué)生找出原因。學(xué)生通過(guò)觀察猜想，因?yàn)樾泵嫔嫌心Σ痢Ｎ以俅巫鲂泵鎸?shí)驗(yàn)，讓小車(chē)毛毯的背面等高處下滑，測(cè)得A點(diǎn)的機(jī)械能。發(fā)現(xiàn)A點(diǎn)的機(jī)械能的數(shù)值較接近B點(diǎn)的機(jī)械能。我第三次做斜面實(shí)驗(yàn)，撤掉毛毯，直接讓小車(chē)從斜面的軌道上下滑，發(fā)現(xiàn)A點(diǎn)的機(jī)械能的數(shù)值更接近B點(diǎn)的機(jī)械能。對(duì)三組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，學(xué)生發(fā)現(xiàn)摩擦力越小，兩點(diǎn)的機(jī)械能的值越接近，教師進(jìn)一步引導(dǎo)，如果摩擦系數(shù)很小很小，接近于零，兩點(diǎn)的機(jī)械能數(shù)值會(huì)如何？學(xué)生會(huì)根據(jù)伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)，得出兩點(diǎn)的機(jī)械能的數(shù)值相等。

在這里安排斜面實(shí)驗(yàn)有三個(gè)目的：

第一：使學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證猜想的一種重要方法；培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

第二：對(duì)第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，揭示實(shí)驗(yàn)結(jié)果與猜想矛盾差異的原因。分析處理數(shù)據(jù)時(shí)，如果結(jié)果驗(yàn)證了提出的猜想，使學(xué)生獲取了新的物理知識(shí)，構(gòu)建了新的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)；如果處理結(jié)果否定了原有的猜想，則揭示了學(xué)生原有認(rèn)知的局限性，消除了原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中一些錯(cuò)誤、片面的認(rèn)識(shí)。

第三：能運(yùn)用比較、假設(shè)、推理方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。對(duì)于某些探索性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中給出了一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可先對(duì)某些特殊數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提出猜測(cè)，然后在運(yùn)用其它數(shù)據(jù)進(jìn)行推理來(lái)驗(yàn)證已提出的猜測(cè)，從而揭示實(shí)驗(yàn)的原因或發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

三、培養(yǎng)實(shí)踐能力，樹(shù)立信心，是學(xué)生自主性學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)

物理知識(shí)本身就是來(lái)源于實(shí)踐活動(dòng)，要培養(yǎng)學(xué)生自覺(jué)地把物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的意識(shí)和態(tài)度，才能使物理真正成為學(xué)生手中有用的工具。這就要求在教學(xué)時(shí)，適時(shí)安排一些實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生參與實(shí)踐的機(jī)會(huì)，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

[案例3]在《有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡》這一節(jié)課時(shí)，初中物理對(duì)杠桿平衡條件有一定的了解，因此新高一學(xué)生對(duì)這一知識(shí)點(diǎn)有一定的基礎(chǔ)。根據(jù)這一特點(diǎn)，我在課堂上安排了一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)同學(xué)們用一把直尺和一個(gè)砝碼，試求出直尺的質(zhì)量。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的性是為了讓學(xué)生能學(xué)以致用，一部分學(xué)生看到直尺都會(huì)想到杠桿，回想初中杠桿的平衡條件，在借助天平模型，就可以設(shè)計(jì)出這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生輕松自在地在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中參與學(xué)習(xí)過(guò)程，并通過(guò)親自的參與，體會(huì)到成功的喜悅，找到了成就感，樹(shù)立學(xué)習(xí)的信心。只要有了信心，越發(fā)激活學(xué)生共同參與的學(xué)習(xí)心態(tài)，為他們繼續(xù)努力學(xué)習(xí)后面的課程提供了動(dòng)力。

四、增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)，為學(xué)生潛能的發(fā)揮和以后的終生學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)

確立課題，創(chuàng)設(shè)一定實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生充分發(fā)揮其主動(dòng)性、創(chuàng)造性。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、制作中，既動(dòng)手又動(dòng)腦，培養(yǎng)了自主探究、創(chuàng)新的意識(shí)，發(fā)展了學(xué)生創(chuàng)新的能力。

[案例4]實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：高空落蛋（課外實(shí)驗(yàn)）。材料為幾十根飲料吸管（或幾十根牙簽），和一只雞蛋。要求用這些吸管組成一個(gè)裝置，把雞蛋放入這個(gè)裝置中，從高處下落，哪一組裝置落到地面上，裝置中雞蛋不碎，該組獲勝。

安排這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的：能把所學(xué)的知識(shí)用到實(shí)際生活中去，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)和前一個(gè)實(shí)驗(yàn)有明顯的區(qū)別，前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，學(xué)生有一些參照，如：實(shí)物天平、相應(yīng)的習(xí)題，學(xué)生可以直接把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)中去。但是高空落蛋，學(xué)生雖然知道要組成一個(gè)緩沖裝置，但這個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)是怎樣的，沒(méi)有實(shí)物可以參照，這就要求發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

學(xué)生要完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，就要查閱書(shū)本、收集信息，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置。這個(gè)過(guò)程既鞏固和深化了課內(nèi)的知識(shí)點(diǎn)，又培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)的能力和習(xí)慣，為教育終身性學(xué)習(xí)奠定一定的基礎(chǔ)。

學(xué)生要完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，必須動(dòng)手制作緩沖裝置。我們知道要養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，關(guān)鍵是要讓學(xué)生自己動(dòng)手。創(chuàng)新的過(guò)程是一個(gè)不斷實(shí)踐、不斷探索的過(guò)程，而實(shí)踐和探索往往不是教出來(lái)的，而是干出來(lái)的。不動(dòng)手就不能把理論運(yùn)用于實(shí)踐，不動(dòng)手就不能把知識(shí)變成技能。

學(xué)生要完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可能經(jīng)歷失敗，這是對(duì)學(xué)生的意志力的考驗(yàn)。學(xué)生要取得成功，不僅要有堅(jiān)強(qiáng)的意志，而且對(duì)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中出現(xiàn)的問(wèn)題，要積極的思考，培養(yǎng)學(xué)生踏踏實(shí)實(shí)，嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。

總之，物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)方面具有全面的功能。物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境的設(shè)立，為學(xué)生的自主發(fā)展開(kāi)辟舞臺(tái)，讓學(xué)生能在這個(gè)舞臺(tái)上，充分展現(xiàn)自己，作為物理教師，我們更應(yīng)該積極探索，努力改進(jìn)教學(xué)方式，以便更好地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的作用。

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