高中生物理學(xué)習(xí)興趣的影響研究
——以“雙縫干涉實(shí)驗(yàn)”為例

2020-09-10 08:33:02甘肅

高中數(shù)理化 2020年14期

◇ 甘肅王麗

相較于初中物理來說,高中物理知識點(diǎn)無論從數(shù)量上還是難度上均有明顯提升,有著高度的抽象性與邏輯性.當(dāng)高中生在面對較為繁重的學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí),若得不到舒適環(huán)境、教師引導(dǎo)、方法創(chuàng)新等多方面的支持,極易對物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏懼甚至厭惡心理.面對這一情況,教師必須關(guān)注學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣的激發(fā),積極探索與創(chuàng)新教學(xué)方法,同時(shí)加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)踐的結(jié)合,切實(shí)提高物理教學(xué)效率.“雙縫干涉實(shí)驗(yàn)”是展示光的波粒二象性的重要實(shí)驗(yàn),可通過向?qū)W生演示電子或光子等微觀物質(zhì)的波動(dòng)性與粒子性特征,要求學(xué)生掌握其中的物理原理,并發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象的神奇之處,從而激發(fā)物理學(xué)習(xí)興趣,提升學(xué)習(xí)的自主性與主動(dòng)性.

1 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)

雙縫實(shí)驗(yàn)是著名光學(xué)實(shí)驗(yàn),托馬斯·楊在他的《自然哲學(xué)講義》中描述了雙縫實(shí)驗(yàn),即把一支蠟燭放在一張開了一個(gè)小孔的紙前面,形成一個(gè)點(diǎn)光源,再在紙后面放一張紙,不同的是第二張紙上開了兩道平行的狹縫,從小孔中射出的光穿過兩道狹縫投到屏幕上,就會形成一系列明、暗交替的條紋,這就是現(xiàn)在我們熟知的雙縫干涉條紋.

在量子力學(xué)里,雙縫實(shí)驗(yàn)是測試光子或電子等微觀粒子的波動(dòng)性質(zhì)與粒子性質(zhì)的實(shí)驗(yàn).雙縫實(shí)驗(yàn)所需的基本儀器設(shè)置很簡單,拿光的雙縫實(shí)驗(yàn)來說,將相干光束射向一塊內(nèi)部刻出兩條狹縫的不透明擋板.在擋板的后面,放置照相底片或某種偵測屏,用來記錄通過狹縫的光波的數(shù)據(jù).通過這些數(shù)據(jù),了解光束的物理性質(zhì).光束的波動(dòng)性質(zhì)使得通過兩條狹縫的光束互相干涉,造成了顯示于偵測屏的明亮條紋和黑暗條紋,這就是雙縫實(shí)驗(yàn)著名的干涉圖案.可是,實(shí)驗(yàn)者又發(fā)覺,光束總是以一顆顆粒子的形式抵達(dá)偵測屏.雙縫實(shí)驗(yàn)也可以用來檢試像電子一類粒子的物理行為,雖然使用的儀器不同,都會得到類似的結(jié)果,顯示出微觀粒子的波粒二象性.

2 高中生物理學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)策略

2.1 精心設(shè)計(jì)課堂導(dǎo)入，集中學(xué)生課堂注意力

課堂教學(xué)若能構(gòu)建良好的開端,便意味著這節(jié)課已經(jīng)成功了一半.對此,教師必須注重課堂導(dǎo)入方式的精心設(shè)計(jì),將更多形式的教學(xué)輔助手段充分用到課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)中,在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí),使學(xué)生的課堂注意力能夠持續(xù)集中.

例如,教師在教學(xué)“雙縫干涉實(shí)驗(yàn)”這一內(nèi)容時(shí),便可利用多媒體技術(shù)導(dǎo)入一些物理學(xué)史的相關(guān)內(nèi)容,包括托馬斯·楊于1801年進(jìn)行的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中對光的波動(dòng)性的肯定,1803年他利用干涉原理解釋衍射現(xiàn)象,在同年發(fā)表了《自然哲學(xué)與機(jī)械學(xué)講義》,1818年菲涅耳以光的干涉原理補(bǔ)充了惠更斯原理……以圖片、文字、視頻等形式給予學(xué)生視覺沖擊,讓學(xué)生產(chǎn)生想要一探究竟的欲望,并感知科學(xué)家執(zhí)著的探索與奉獻(xiàn)精神,在降低物理知識抽象性的同時(shí),使學(xué)生逐漸領(lǐng)悟物理學(xué)習(xí)的奧妙.

2.2 持續(xù)創(chuàng)新教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂積極性

高中生進(jìn)行物理學(xué)習(xí)的過程,實(shí)際上就是對物理知識產(chǎn)生特殊認(rèn)識的過程,其作為認(rèn)識主體,只有通過感知與實(shí)踐才能推動(dòng)認(rèn)知活動(dòng)的順利進(jìn)行.對此,教師在物理教學(xué)中應(yīng)充分凸顯學(xué)生的主體作用,對新的教學(xué)方法進(jìn)行不斷的改進(jìn)與嘗試,讓學(xué)生在探究、討論與發(fā)現(xiàn)的過程中做到主動(dòng)學(xué)習(xí),提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣.

教師可嘗試開展啟發(fā)式教學(xué),讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)主體,而教師則承擔(dān)起啟發(fā)者、引導(dǎo)者的角色,找準(zhǔn)啟發(fā)的切入點(diǎn),并把握好啟發(fā)的時(shí)機(jī)與條件,讓學(xué)生開動(dòng)腦筋思考,展開觀察、發(fā)現(xiàn)、探究與實(shí)驗(yàn),從而帶領(lǐng)學(xué)生完成高效的思維活動(dòng),起到培養(yǎng)興趣、發(fā)展能力等目的.例如在進(jìn)行“雙縫干涉實(shí)驗(yàn)”教學(xué)時(shí),由于之前教師已經(jīng)講解了相關(guān)的理論知識內(nèi)容,為進(jìn)一步驗(yàn)證理論內(nèi)容,便利用多媒體將“光的干涉現(xiàn)象”這一內(nèi)容進(jìn)行回顧,并向?qū)W生提問：“當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)間的距離差同波長存在某一關(guān)系時(shí),屏上出現(xiàn)亮條紋或暗條紋,大家認(rèn)為可以用這一原理去測量光的波長嗎?”引導(dǎo)學(xué)生跟隨著教師的思路去思考與討論,這樣一來,不僅可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還能提高其思維、合作與溝通能力,有利于培養(yǎng)高中生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).

教師還可引導(dǎo)學(xué)生展開研究性學(xué)習(xí),讓其對某一物理課題展開多層次、多角度及多形式的研究,進(jìn)而將其對研究結(jié)果產(chǎn)生的間接興趣轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)過程的直接興趣.由此,物理學(xué)習(xí)活動(dòng)便不再是他們的負(fù)擔(dān),也不會使其感到枯燥無味,而是轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂谐删透械挠淇祗w驗(yàn),大大激發(fā)了學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣.例如在進(jìn)行“雙縫干涉實(shí)驗(yàn)”時(shí),為進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果,筆者組織了“以激光筆改進(jìn)雙縫實(shí)驗(yàn)”的探究活動(dòng),即采用大功率的激光筆與具有縫寬差異的雙縫、光具架,成像如圖1,即縫寬為0.88mm,光源與屏幕的距離是L＝5.0m 的綠光干涉條紋,為明確條紋寬度,圖1中還有一枚一元硬幣.其中定性探究縫寬、波長、光源和屏幕、相鄰亮條紋間距的關(guān)系,可引導(dǎo)學(xué)生采用控制變量法展開實(shí)驗(yàn),先在波長和縫寬都不變的基礎(chǔ)上,改變光源和屏幕之間的距離；再在波長和光源到屏幕的距離不變的情況下,改變縫寬；最后在縫寬和光源到屏幕的距離不變的情況下,改變波長.而定量探究需要學(xué)生分組進(jìn)行,需要將縫寬調(diào)整為不同的距離,同時(shí)明確相鄰亮條紋的間距及光源到屏幕的距離,測量相應(yīng)的數(shù)據(jù)并分析各個(gè)變量間的關(guān)系.這樣不僅可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還能提升其動(dòng)手能力與探究能力.

圖1

2.3 關(guān)注課堂教學(xué)細(xì)節(jié)，提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)自信

細(xì)節(jié)決定成敗.在針對高中生展開物理教學(xué)時(shí),教師同樣應(yīng)從細(xì)節(jié)入手,對各個(gè)教學(xué)細(xì)節(jié)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)與密切關(guān)注,從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣,使其積極參與到物理教學(xué)活動(dòng)中來.例如如何采用合適的策略來引導(dǎo)學(xué)生展開有效預(yù)習(xí),課下怎樣復(fù)習(xí)才能達(dá)到鞏固知識的理想效果,怎樣指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)筆記的分析、總結(jié)、歸納與整合等.