高中物理課堂的有效性
——以《多普勒效應》為例

江蘇省鄭梁梅高級中學高贏

多普勒效應作為物理學中的重要內容，所描述的內容與波源、觀察者介質運動存在關系，或者觀察接收的頻率與波源存在的差異，波源與觀察者靠近，觀察者接收的頻率比波源高，若波源與觀察者距離遠，則低于波源頻率。此類現象在人們的生活中也經常出現，包括醫學領域、交通領域、天文學。對此，在教學過程中還需思考重點內容，讓學生初步掌握多普勒效應，思考波源與觀察者接收頻率的差異，并思考多普勒效應的產生原因，掌握多普勒效應的應用方法，并形成科學的思維，培養學生探索知識的能力。

一、形成科學思維，規劃教學內容

1.構建情境，分析物理問題。

高中物理教師在教學過程中，利用多媒體工具教學有利于提升課堂教學效率，引發學生對結果的思考，比如，在多媒體工具中播放頸部彩超，讓學生思考體表儀器能感受到血液流速的原因，并創設物理情境，激發學生課堂學習興趣。比如，教師播放賽車視頻，讓學生思考賽車自遠到近的變化過程。教師提問：“你們聽到視頻中車輛聲音有什么變化？”通過該問題，幫助學生思考音量及音調內容，通過軟件技術，適當對音量調整，學生會感受其中的變化特點。在蜂鳴器轉動中，學生分析由遠到近及由近到遠的聲音變化，獲得頻率相關內容，掌握波源及觀察者距離發生變化后的差異，并引出多普勒理念，讓學生在思考及觀察過程中形成知識理念。

2.小組合作，探究試驗過程。

物理教學中，實驗是必不可少的環節，在多普勒效應教學過程中，不僅讓學生感受音調變化，也要在實驗過程中通過儀器記錄頻率數值變化。教師將學生分成兩組，使用智能手機進行研究，從而引出多普勒效應，在手機中安裝音頻軟件，可發出不同的聲響，此手機作為波源，選擇另外一部手機安裝頻率計算軟件，接收周圍的聲音，記錄周圍較強頻率，即觀察者。物理規律在研究過程中，自簡單的規律入手，逐漸過渡到具有深度的內容。在多普勒效應教學過程中，先讓學生思考觀察者及波源的動靜變化，幫助學生理解波源及觀察者相互影響的結果。在小組討論過程中，獲得觀察者接受頻率比波源頻率小波源頻率條件。

3.動畫演示，深入分析成因。

在多普勒效應教學過程中，應當認識其中的重點概念，包括波源頻率及觀察者接收的頻率，分析頻率差異性及相互性關系。在探究中，學生掌握波源不變的情況下，觀察者也不會發生變化。一定時間內觀察者接收的波數量與波源單位時間所產生的波源類似，此時會接收到一致的波源。波源不發生變化，觀察者處于運動狀態，波源介質處于靜止狀態，觀察者在接近過程中，接收的波源數量增多。在靠近波源時，接收頻率較大。觀察者不動的情況下，波源開始移動，教師使用生活中的現象進行解讀，幫助學生理解課程內容，使用多媒體水波運行方法，讓學生認識到波源前進方向波源密集，反向則是波源稀疏，通過多媒體呈現場景，說明波源運動中的λ指標變化，其中，λ變小，波動速度并未發生變化，單位時間中遇到完全數量的波，導致波源數量增多。

4.解決問題，培養學生思維。

學生學習的各類知識均來自生活，學習知識的目的也是服務生活，教師以生活中的知識進行教學，便于學生對知識有深刻的認識。比如，在教學中，教師使用雷達儀器進行測速，非常常見的交警檢查行車速度，在行車過程中，會出現電磁波，汽車行駛發生反射反應，從而用儀器檢查到頻率變化，得到汽車的行駛速度。在多普勒效應學習中，教師也可播放醫生檢查心率的方法，通過聽診器可以聆聽人們的心臟動態變化，從而分析血流情況是否正常，幫助人們及時診斷疾病，在聽診過程中屬于一種計算的過程，便于計算出血液流動速度。在天文學領域中，多普勒效應可分析星系運動，分析星系不同朝向運行方法，比如，多普勒效應應用過程中提出紅移現象。

二、培養學生思維，展開課堂教學設計

1.關注教學方法，培養思維能力。物理作為一門以思維為主的學科，教師在教學過程中遵循“授之以魚，不如授之以漁”的教學理念。物理知識探索過程中，教師不只傳授科學的探究方法，也要讓學生形成科學的思維能力，從而促進學生綜合能力發展。

2.把握學科特點，培養學生興趣。針對多普勒效應知識，學生可通過課前進行預習，讓學生掌握其中的知識，帶領學生主動思考。課堂教學過程中創設問題框架，搭建教學網絡，讓學生的思維能力不斷拓展。課后則是在網絡上查詢資料，使學生將學習的知識回歸生活，為生活提供服務。

3.掌握實驗數據，分析實驗結果。在物理知識探索中，學生應當掌握實驗過程及實驗結果，這是實驗教學成功與否的關鍵，通過電子白板幫助學生學習，展示本節課重點知識，讓學生認識數據，利用數據對結果進行驗算，獲得物理原理，幫助學生真正理解多普勒效應，在學習多普勒效應知識的同時，培養學生的探索精神。通過實驗數據處理，提升學生在思想上的認知，學生應當具有科學探索的態度，在探索過程中希望找到結果，而并非是探索即可。實驗過程中受到的影響因素眾多，教師應當說明受到影響的因素，避免學生對實驗結果產生質疑，甚至質疑教師的教學能力。在實驗探索后，獲得數據，保證數據的合理性。

三、物理進階設計，全面定性定量分析

1.設計模擬，展開定性定量教學。

高中物理教材中針對多普勒效應展開物理實驗，該實驗能讓學生認識多普勒效應機理，但無法說明波源運動引發的多普勒效應機理。對此，高中物理教師可重新對多普勒效應教學進行規劃，在教學過程中對發波水槽定性實驗與多媒體動畫結合讓學生理解水波運動導致的多普勒效應機理。教學環節隨著教師的教學設計拓展，深化知識、拓展學習內容，學生們結合相對運動知識進行探究，在探究原理過程中會遇到困難，或者走一些彎路，獲得不同的結果，教師先讓學生進行研究，隨后針對學生的問題提出對應的處理辦法，讓學生沿著一個方向大膽的探索，最終在教師的引導下獲得正確的結果。

2.結合學習者，確定教學目標。

自學生認知特點角度展開分析，多數學生對身邊的多普勒效應沒有留意，這也是學生感性認知不足的體現，學生具有扎實的理論功底，但對問題理解不透徹，存在認知障礙。對此，在高中物理多普勒效應教學過程中需發揮演示實驗的價值，激發學生課堂學習興趣，讓學生對課堂知識學習充滿熱情。高中學生已經擺脫過往的形象思維，構建起抽象的思維模式，對此，在教學過程中，教師引導學生對已經學習的基礎知識，并結合理論判斷獲得的新知識，培養學生抽象思維能力。教學過程中，應當以感性認識作為基礎，通過實驗展開形象化分析，讓學生理解及掌握全新的知識。在多普勒效應教學過程中，教師設定合理的教學標準，對學生認識問題具有重要意義，也要適當介紹多普勒效應在物理學歷史中的應用，根據學生真實性的水平合理調整教學難度，做到因材施教，以免制約學生的綜合素質發展，在講解內容過程中結合多媒體手段，讓學生在學習過程中掌握生動及形象的內容，從而獲得良好的課堂教學成果。比如，自知識技能過渡到物理運動觀念：①在定性分析中感受多普勒效應；②半定量解釋多普勒效應的發生機理；③利用相遇模型定量計算波源頻率及觀察者接受的信息頻率關系。自過程方法形成科學思維：對多普勒效應進行分析及體驗過程中，培養學生的科學思維能力，形成深刻及廣闊性的思維品質。自情感態度轉變科學態度：在多普勒效應學習過程中，讓學生感受到物理知識對生活的影響，激發學生創新思維能力，對科學知識有正確的認識。

3.掌握學習重點，科學進行評價。

自定性到定量完成進階學習，讓學生掌握多普勒效應及相關實際案例。該內容教學的難點是相對運動知識定量分析，讓學生掌握接收到的頻率變化。在教學后，教師也要展開科學的評價對學生學習情況進行評分。比如，在學習活動設計過程中，引入游戲內容。教師利用多媒體播放無聲疾馳的視頻，詢問學生視頻是否精彩，并追問：“請你結合畫面給視頻配上汽笛聲音，讓畫面變得更加生動。他的配音準確嗎？真實的汽笛聲是什么樣的？”在此過程中，教師讓學生實事求是的回答問題，學生回答：“沒有聲音，就不夠精彩。”結合畫面模擬配音，讓學生思考相對運動，并總結多普勒效應的相關概念，使課堂氛圍變得更加活躍。在活動過程中，關注游戲導入，確定課程的基調，激發學生課堂學習熱情，并引出教學環節。隨后教師讓學生探索定性實驗，教師在實驗桌擺放向心力演示儀及細繩、蜂鳴器、音叉、透明黏膠。設置驅動性問題：“我們是否能利用實驗器材在教室中完成多普勒實驗？”學生設計聽得見實驗，并完成討論交流。在實驗過程中，手持被敲音叉并快速推出及回縮，反復靠近及人力人群，保持聲音的持續性，其他學生將音調調節到4012-3899Hz間，感受波源的變化，讓大家思考波源與觀察者遠距離運動的情況。最后，在教學結束后，教師評價學生學習過程中是否集中注意力，是否積極探索問題，問題解決的情況，讓學生認識到學習中的問題，并調整自己的學習狀態。

四、設計微課程序，提升教學質量

1.提出問題：在高中物理教學中，針對多普勒知識，設計微課程序具有重要意義，良好的微課設計有利于吸引學生興趣。在微課設計中，可以選擇一些熱點新聞，比如，前幾年比較出名的“馬航失聯”事件，在各個國家救援過程中，馬來西亞宣布飛機墜毀，在圖片及視頻的引導下，激發學生課程學習興趣，以事件為導向，有利于為后續學習提供幫助。

2.分析問題：教師提出問題“我們如何監督飛機的運行情況”，其中通過簡單的原理說明雷達工作定理，并在學習探究后點題，引出多普勒效應。此時學生興趣完全被吸引，想要了解多普勒效應。

3.學習知識：物理知識學習不僅局限在本身的知識，以免學生成為背公式的機器，應當在傳授知識的同時，融入一些物理知識。比如，教師通過微課表達多普勒效應的發現過程，讓學生對多普勒效應有感性認知，通過變量控制及定量分析，觀察運動時發生效應的因素。

4.解決問題：在分析過程中，將多普勒效應與電磁波結合，拓展學生的多普勒效應學習視野，從而結合電磁波多普勒效應，對馬航航向問題進行分析，引導學生使用科學的思維解決問題。

5.可視化問題：在學習過程中，教師可以為學生展示仿真軟件，讓學生認識到科學的進步，通過計算機解決實際問題，讓學生直觀認識物理知識，制作微課動畫，以動態的方式呈現飛機在運行過程中的頻率及物理量變化，這種演示效果也更為明顯。

6.問題拓展：在高中物理教學中，微課視頻帶給學生全新的體驗，讓學生帶著問題開始研究、帶著問題結束研究，通過啟發性的視頻讓學生掌握聲波的多普勒效應，代入生活情景，引導學生對生活情景進行思考，學生無法目睹情景，但通過聽覺會判斷交通工具在運行，可以判斷運行的距離遠近。為強化學生對多普勒效應的學習成果，教師為學生預留課后任務，讓學生模擬多普勒效應，可以分析觀察者靠近波源或者靜止狀態、遠離波源的情況，為學生鞏固知識奠定堅實的基礎。

總之，高中物理教學活動是一個動態的過程，高中物理教師應當認識到高中生知識掌握情況，針對性的補習或者鞏固，為高中生學習基礎知識及下一步學習奠定堅實的基礎。高中物理教師應當為學生構建起高效課堂環境，對學習成果展開評價，適當進行反思。多普勒效應作為高中物理教學中的難點問題，教師對此應當引起足夠的重視，并采取科學的設計方案，讓學生積極學習物理知識，提升課堂教學質量。