優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn) 促進(jìn)深度學(xué)習(xí)

周 巖

(江蘇省徐州市第一中學(xué) 221000)

物理課程包括了物理實(shí)驗(yàn)和物理理論兩個方面的內(nèi)容，其中的實(shí)驗(yàn)是構(gòu)成物理教學(xué)的重要部分，也是發(fā)展高中生的動手能力、提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)的重要途徑.教師在開展高中物理教學(xué)的過程中，要以“深度學(xué)習(xí)”為教學(xué)主旨，圍繞“光的偏振”開展實(shí)驗(yàn)教學(xué).本文就如何幫助學(xué)生活動體驗(yàn)樂趣，構(gòu)建有意義的課堂學(xué)習(xí)過程展開討論，并提出了幾點(diǎn)策略.

一、通過“模擬實(shí)驗(yàn)”活動，促進(jìn)學(xué)生經(jīng)驗(yàn)向深度轉(zhuǎn)化

在教學(xué)“光的偏振”這一章節(jié)內(nèi)容時，教師要引導(dǎo)學(xué)生積極展開實(shí)驗(yàn)，并通過開展“模擬實(shí)驗(yàn)”活動來促進(jìn)學(xué)生經(jīng)驗(yàn)深入發(fā)展.高中物理教師要充分注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)異性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠通過開展實(shí)驗(yàn)來將復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容簡單化，抽象的學(xué)習(xí)內(nèi)容具象化，進(jìn)而幫助學(xué)生更好的開展相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí).

案例一例如在進(jìn)行“光的偏振”一節(jié)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教材中有繩波穿過“狹縫”的圖片，一些教師在進(jìn)行這一部分的教學(xué)時，通常會選擇照搬教材方法，僵硬的依照教材內(nèi)容順序進(jìn)行教學(xué)，沒有關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，使得學(xué)生的自身相關(guān)經(jīng)驗(yàn)不能夠得到充分的積累，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生對“狹縫”實(shí)驗(yàn)心存疑惑.因此教師就要積極轉(zhuǎn)變自身的教學(xué)方式，通過積極開展模擬演示的教學(xué)方式，以具體實(shí)驗(yàn)來引領(lǐng)學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行深入探究.在進(jìn)行這一實(shí)驗(yàn)時，需要用到的實(shí)驗(yàn)材料和工具有電源、電磁打點(diǎn)計時器、水晶彈力線等，其中的彈力線不能太粗，也不能太細(xì)，否則會影響振幅效果.在開展具體實(shí)驗(yàn)時，以黑板為背景，繩波最寬處達(dá)4cm，用不同的顏色來進(jìn)行區(qū)分以便于學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.對于“狹縫”的制作，教師可以利用茶葉罐的瓶蓋進(jìn)行疊放，在兩蓋間夾厚度為3mm的長條紙板，而后利用膠布粘結(jié)固定，形成“狹縫”.將水晶彈力線一端拴在打點(diǎn)計時器的振針上，另一端由學(xué)生拉近，打開電源，由振片振動，讓彈力線形成繩波，分別從與“狹縫”平行、垂直兩種方向進(jìn)行探究.在這個過程中，教師可以提問學(xué)生：“通過沿平行繩波方向、垂直振動方向來觀察實(shí)驗(yàn)，有哪些現(xiàn)象？”學(xué)生在經(jīng)過思考后，回答：“在平行時，繩波應(yīng)該能夠通過‘狹縫’，但在垂直時不能確定會不會與振幅減弱有關(guān)，可能會受振幅強(qiáng)弱影響而通不過.”在學(xué)生回答完畢后，教師不要直接進(jìn)行解釋，而是要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步的思考，由學(xué)生自己來闡述自己的想法，并鼓勵學(xué)生積極進(jìn)行質(zhì)疑.有學(xué)生認(rèn)為：“在‘狹縫’與繩波平行時，繩波傳播正常通過；但在垂直時，繩波被阻擋.”從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來看：與“狹縫”垂直時，繩波振幅由大變小，直至消失.這說明垂直分量被阻擋，而平行分量依然能夠通過.由此可見，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們通過帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行積極的體驗(yàn)、觀察和分析，引導(dǎo)學(xué)生將已有的個人生活經(jīng)驗(yàn)、知識內(nèi)容與共同體驗(yàn)相碰撞、相結(jié)合，讓各種想法在交流中形成統(tǒng)一.在很多時候，在“狹縫”實(shí)驗(yàn)中，一部分學(xué)生可能會存在片面甚至是錯誤的認(rèn)知，但在進(jìn)行進(jìn)一步的交流、探究、整合中，就能夠逐漸形成有意義的知識、經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而提升了學(xué)生的知識水平，達(dá)到了利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)來發(fā)展學(xué)生的科學(xué)觀察、邏輯思維力的教學(xué)目標(biāo).

二、通過“演示實(shí)驗(yàn)”，促進(jìn)學(xué)生知識向能力的發(fā)展

高中物理教師在教學(xué)過程中要鼓勵高中生進(jìn)行物理知識拓展、創(chuàng)新，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生提高知識的應(yīng)用性.在開展高中物理教學(xué)中，想要通過物理教學(xué)來培養(yǎng)和提升學(xué)生的思維創(chuàng)新能力，就必須要積極開展實(shí)驗(yàn)活動，通過實(shí)驗(yàn)將實(shí)踐與知識進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而架構(gòu)起一個立體、開放、科學(xué)的高中物理課堂教學(xué)體系.在當(dāng)下的教學(xué)過程中，學(xué)生通常能夠掌握某一個知識內(nèi)容，但卻并不一定能夠?qū)⑦@個知識點(diǎn)轉(zhuǎn)化為具體能力，即“學(xué)起來和做出來是兩回事”.為了改善這種片面化的教學(xué)效果，教師可以在教學(xué)過程中積極應(yīng)用“演示實(shí)驗(yàn)”，利用“演示實(shí)驗(yàn)”來幫助學(xué)生將抽象的知識內(nèi)容轉(zhuǎn)化為具體的實(shí)際行動，引導(dǎo)學(xué)生將知識轉(zhuǎn)化為能力.

案例二在“光的偏振”教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，我們一般會選擇大角度快速轉(zhuǎn)動方式，讓學(xué)生觀察透射光的變化，分辨變亮、變暗.但是，對于檢偏器緩慢轉(zhuǎn)動時，學(xué)生在觀察偏振現(xiàn)象時，會產(chǎn)生困惑.偏振片在轉(zhuǎn)動時，是否有部分角度區(qū)間，透射光強(qiáng)度沒有變化？或者是變亮還是變暗？為了讓學(xué)生把握“光的偏振”實(shí)驗(yàn)原理，去除干擾因素，強(qiáng)化對相關(guān)物理知識的科學(xué)探究，我們可以通過“演示實(shí)驗(yàn)”活動，讓學(xué)生深入理解.首先，去除教室內(nèi)其他干擾光源，如日光燈、室外光源；其次，從透射光角度入手，當(dāng)選擇檢偏器較小角度時，可能對透射光的強(qiáng)度變化帶來干擾；最后，從觀察視角入手，學(xué)生對透射光的比較，往往是通過與記憶強(qiáng)度相對比，而人眼一般只能保留影像0.1～0.4s，隨著時間推移，記憶中的影像會逐漸模糊，從而造成對比困難.為此，我們借助于偏振裝置，進(jìn)行透射光動態(tài)演示實(shí)驗(yàn)，讓光線通過偏振片，透射到黑板上，然后，從夾角為零開始，快速轉(zhuǎn)動檢偏器，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.從學(xué)生觀察中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)夾角變化時，透射光的亮度由亮變暗，再變亮.反問學(xué)生，何時最亮？何時最暗？有什么規(guī)律？結(jié)合學(xué)生觀察與實(shí)驗(yàn)討論，有學(xué)生認(rèn)為，當(dāng)兩偏振片夾角為0°時，最亮，90°時最暗，從0°到90°，會逐漸變暗.根據(jù)學(xué)生的回答，教師再提出問題，如果緩慢轉(zhuǎn)動檢偏器，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象又會如何？在進(jìn)行慢速轉(zhuǎn)動時，對光強(qiáng)的變化很難區(qū)分，感覺幾乎不變.為此，針對學(xué)生的疑惑，我們引入四把相同的手電，四組偏振實(shí)驗(yàn)器材及偏振片，讓學(xué)生自主討論，重新構(gòu)設(shè)“演示實(shí)驗(yàn)”.將四把手電放在支架上，相同光源投射到黑板上；利用四組偏振器材，分別按照0°、30°、60°、90°順序排列.觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論.原來，光波與繩波具有相似性，都能夠產(chǎn)生偏振現(xiàn)象.由此，在學(xué)生“演示實(shí)驗(yàn)”中，讓學(xué)生從中了解事物變化的本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生從探究中歸納實(shí)驗(yàn)規(guī)律，把握知識的本質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)思維.

三、注重學(xué)生活動體驗(yàn)，增強(qiáng)探究品質(zhì)

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的同時，教師也要充分注重學(xué)生的活動體驗(yàn).活動體驗(yàn)的好壞直接影響了學(xué)生參與課堂活動的積極性和主動性，因此，在開展高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，教師要積極引導(dǎo)學(xué)生展開討論、自主思考，通過提升學(xué)生的活動體驗(yàn)來讓學(xué)生能夠更加積極、主動地參與到學(xué)習(xí)活動中，同時，增強(qiáng)學(xué)生的物理探究品質(zhì).

案例三了解的“光的偏振”規(guī)律，對于在較小的轉(zhuǎn)動角度下，透射光的強(qiáng)度變化如何進(jìn)行準(zhǔn)確表征？也就是說，對于較小的夾角，是否也符合這一規(guī)律？我們通過組織實(shí)驗(yàn)材料，以0°轉(zhuǎn)動較小的角度，讓學(xué)生觀察透射光的強(qiáng)度變化.學(xué)生發(fā)現(xiàn)，因?yàn)檗D(zhuǎn)動角較小，光的強(qiáng)度變化不明顯.為此，怎樣來設(shè)計實(shí)驗(yàn)活動，能夠定量測定偏振現(xiàn)象中，偏振片的夾角與透射光強(qiáng)度的定量關(guān)系？有學(xué)生提出，利用紙盒畫上兩條平行狹縫，將偏振片插到紙盒狹縫上，豎直起來，一片不動，另一片轉(zhuǎn)動，記錄夾角度數(shù)，觀察透射光的強(qiáng)度值，來分析兩者關(guān)系.通過學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)，展開交流后得出，可以利用照度計，與燈泡、偏振片固定于相同高度位置，避免探頭位置變化影響度數(shù)；采用表格法、圖像法等，分別記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，并比較哪個實(shí)驗(yàn)方法更準(zhǔn)確.圖像法較為直觀，可以反映光強(qiáng)變化趨勢.

總之，在開展高中物理教學(xué)的過程中，教師要積極引導(dǎo)學(xué)生積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)、將知識轉(zhuǎn)化為具體能力.在探究“光的偏振”問題時，教師可以通過開展實(shí)驗(yàn)活動，讓學(xué)生真正學(xué)習(xí)、理解、掌握物理知識，從而發(fā)展必備品格和關(guān)鍵能力，為學(xué)生的未來學(xué)習(xí)打下牢靠的基礎(chǔ).