踐行劉炳昇物理教育思想的探索

【摘 要】物理實驗即是物理教學的重要基礎，又是物理教學的重要內容、方法和手段。讓學生學習和探索物理實驗的方法，對培養學生的科學素質和實驗能力十分必要[1]。劉炳昇教授較早就提出了物理實驗在激發學習動機、培養觀察能力、發展探究能力、提升創造能力等方面的作用。本文就自己在教學中踐行劉炳昇物理教育思想做了一些反思。

【關鍵詞】劉炳昇教育思想;物理實驗;自由落體

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2019）34-0074-02

1? ?研究劉炳昇物理教育思想的意義

劉炳昇教授對物理實驗的定義為：“物理實驗是物理工作者在人為控制條件下，運用儀器、設備使物理現象反復再現，從而有目的地進行觀測研究的一種方法”。[2]劉炳昇教授簡要概括了物理實驗所具有的特點，強調實驗是一種重要的科學研究方法，具有簡化、純化、強化、加速或延緩、再現物理過程的作用。基于物理實驗在物理教學中的重要意義，劉炳昇教授多年來一直對物理實驗進行潛心研究，既從理論上分析了物理實驗的教育教學價值，還深入研究了國內外中學物理實驗，親自動手制作實驗器具，開發低成本趣味實驗，促進物理教學活動的開展。劉炳昇教授較早就提出了物理實驗在激發學習動機、培養觀察能力、發展探究能力、提升創造能力等方面的作用。在中學大力倡導實驗教學，堅信物理實驗教學對全面培養學生的科學素養具有不可替代的教育價值，對學生身心全面發展和終身學習起到奠定基礎的作用。研究、學習、實踐劉炳昇物理實驗教育思想既有助于快速提升中學物理教師專業素養，也有助于培養學生物理學科核心素養。

2? ?一次踐行劉炳昇物理教育思想的活動

筆者2017年在南通有幸聆聽劉炳昇教授關于創新實驗的講座。會后，向劉教授請教了關于用數碼相機研究落體運動規律的一些想法。劉教授說：“此實驗手段目前已不具有創新性，但此實驗很適合在中學物理教學中開展。”得到劉教授的點撥和啟發，筆者備受鼓舞，返校后就帶領物理實驗興趣社的學生進行實驗。在物理教材必修一第二章第六節《伽利略對自由落體運動的研究》的“做一做”欄目中，書本上提供了一種使用數碼相機研究自由落體運動的方法，同學們照著書上的方法使用家用尼康coolpix s6300拍攝視頻短片，并使用播放軟件逐幀觀察小球在各個時刻的位置。經過反復研究發現，即便在光線較強的條件下，每一幀圖像的清晰度明顯差于單獨拍攝照片時的清晰度。另外拍攝所得的小球影像也是模糊的，和同學們分析后得出結論：實驗中相機的拍攝能力和相機運算能力不夠強大，無法拍攝出符合實驗要求的影像。這個實驗的思路很好，實驗的現象也很直觀。就這樣放棄實驗方案也很可惜，怎么解決這個問題呢？同學們在交流、討論、查資料的過程中，發現使用數碼相機的60fps連拍模式能拍出符合要求的圖像。

采用此連拍模式后，再應用圖像處理軟件把小球的各個時刻位置圖像合成在一張圖片上，通過對小球下落的位置坐標分析發現小球做勻加速直線運動，并求出了小球下落的加速度。

3? ?活動收獲

通過此次活動，學生感觸良多。學生發現日常用品也可以用來改進實驗或開發新實驗。開發出的創新物理實驗，具有低成本、高質量的特點。活動收獲簡要總結如下。

3.1? 加深對自由落體運動規律理解

對比傳統的頻閃照相法或連接紙帶間接分析重物下落的過程，使用數碼相機的連拍模式替代頻閃照相法，具有操作簡便、可視性強、現象直觀等特點。在對拍攝所得各個時刻位置數據分析后，能夠定量分析出小球下落的運動規律。

3.2? 激發了學生的學習動機

許多學生參與實驗后，真切地感受到了小球下落的運動規律，體會到物理知識并不是停留在紙上的，物理知識是活的、有趣的。通過一個實驗激起了學生對更多實驗、更多物理知識的學習興趣，自發地想學好物理。

3.3? 學生的觀察能力得到了訓練

學生實驗是體驗性最強的物理學習方式，在實驗中學生學會了利用數碼相機捕捉稍縱即逝的現象，變不可觀察變為可觀察，學會了借助合適的器材進行有效觀察。

3.4? 學生的科學探究能力得到提升

在對實驗中遇到的問題進行分析、解決的過程中，學生學會了查閱資料、相互交流、評估、反思制定解決方案可行性并找出解決辦法。實驗過程中，通過實驗設計與動手操作、觀察現象與記錄數據、分析歸納得出結論等環節，學生的科學探究能力得到了全方位提升。

3.5 學生的創造能力得到了提升

做完實驗后，有的學生看到數碼相機的連拍模式在研究落體運動時效果如此明顯，能夠研究短時間內物體位置的快速變化。有的同學又用數碼相機的連拍模式研究了小球做平拋時的運動規律，發現效果也很好。

3.6? 學生的科學態度和責任得到了培養

實驗本身是一個嚴格的科學過程，嚴謹認真、實事求是的科學態度能在實驗中潛移默化地培養，促進學生形成科學的態度和責任。

4? ?結語

結合物理學與物理實驗特點，發現物理實驗對訓練學生的思維、增強科學研究能力和培養科學態度與責任等方面有著極其重要的作用。物理實驗在教學中有著不可撼動的地位。因此，教師應重視并大力發展中學物理實驗，學習劉炳昇教授運用實驗將教學各要素有機串聯起來的思想，達到提升課堂教學效果，培養學生核心素養的目標。

【參考文獻】

[1]王肇銘.努力建立以實驗為基礎的物理教學體系[J].物理教學探討，2005（5）.

[2]劉炳昇.繼承與創新——新課程理念下高中物理實驗教學的幾點建議[J].中學物理教學參考，2007（6）.

【作者簡介】

孫成武（1982～），男，中學物理一級教師，研究方向：高中物理教學工作。