實(shí)現(xiàn)高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的幾種路徑

1、實(shí)現(xiàn)高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的幾種路徑 1高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新動(dòng)因 1.1創(chuàng)新教育形勢(shì)的必然要求 我國(guó)實(shí)施基礎(chǔ)教育課程改革推出了新的高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，課程目標(biāo)以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，既重視對(duì)科學(xué)知識(shí)和技能的掌握，更重視科學(xué)探究過(guò)程、方法和能力的形成，重視科學(xué)態(tài)度、情感態(tài)度的培養(yǎng).突出物理教學(xué)中對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，就意味著必須建立新的教學(xué)體系.首先，應(yīng)該更新教學(xué)理念，即由原來(lái)重視學(xué)科知識(shí)、技能向重視培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)轉(zhuǎn)變；再優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)，由原來(lái)實(shí)現(xiàn)單元的、剛性的內(nèi)容調(diào)整為實(shí)現(xiàn)立體的、彈性的內(nèi)容.物理演示實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)最基本環(huán)節(jié)，順應(yīng)創(chuàng)新教育形勢(shì)，開(kāi)拓創(chuàng)新路徑迫在眉睫. 1.2學(xué)科教學(xué)特

2、點(diǎn)的客觀要求 高中物理課程具有實(shí)踐性、應(yīng)用性，還具有動(dòng)態(tài)特點(diǎn).社會(huì)、生活和科技日新月異，與之緊密相聯(lián)系的高中物理教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方式等必須與時(shí)俱進(jìn).將學(xué)科知識(shí)、學(xué)科方法與社會(huì)、生活和科技等實(shí)際問(wèn)題有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步強(qiáng)化教學(xué)針對(duì)性和應(yīng)用性，給學(xué)科教學(xué)注入新的生機(jī)和活力.學(xué)科教學(xué)的特點(diǎn)從客觀上要求演示實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)相時(shí)而動(dòng). 1.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐的內(nèi)在要求 從演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐來(lái)看，對(duì)教學(xué)效果的要求不斷提高，需要演示的課題不斷增加、學(xué)生對(duì)演示實(shí)驗(yàn)新鮮感的期望不斷提升，教學(xué)手段需要持續(xù)不斷地創(chuàng)新.另外，從現(xiàn)代教學(xué)手段來(lái)看，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，隨著教師教學(xué)水平、教學(xué)能力的提升，演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新是勢(shì)在

3、必行. 2實(shí)現(xiàn)高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新幾種路徑 2.1針對(duì)演示內(nèi)容“穿針引線”，引導(dǎo)學(xué)生掌握遷移能力 聯(lián)合國(guó)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織策劃了一項(xiàng)國(guó)際性學(xué)生學(xué)業(yè)質(zhì)量比較研究項(xiàng)目（pisa），該項(xiàng)目對(duì)“科學(xué)素養(yǎng)”的定義有這樣一項(xiàng)主要內(nèi)容：當(dāng)面臨科學(xué)相關(guān)的問(wèn)題時(shí)，能創(chuàng)造性地建立知識(shí)之間的聯(lián)系，不僅僅是新舊知識(shí)的聯(lián)系，更強(qiáng)調(diào)在不同背景中理解和運(yùn)用科學(xué).psia科學(xué)素質(zhì)測(cè)試項(xiàng)目對(duì)高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有借鑒意義. 對(duì)于物理演示實(shí)驗(yàn)，尤其是彼此“形不同而質(zhì)相同”的演示實(shí)驗(yàn)，我們可以“穿針引線”，對(duì)有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行并聯(lián). 如，可以就探究思路進(jìn)行歸類(lèi).在探究物體所受向心力大小決定因素時(shí)，其演示實(shí)驗(yàn)中分別探究向心力與物體質(zhì)

4、量、半徑、角速度等多種因素的關(guān)系，采用了探究多變量問(wèn)題中常見(jiàn)的控制變量法.像“探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”、“探究決定物體加速度大小的因素”等所采用的思路都一脈相承； 如，可以就演示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行歸類(lèi).在演示探究動(dòng)能定理時(shí)，可以將探究牛頓第二定律的裝置遷移運(yùn)用；在驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律時(shí)，可以將研究平拋運(yùn)動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)裝置遷移運(yùn)用. 如，在演示物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往運(yùn)用兩個(gè)直線分運(yùn)動(dòng)等效替代物體所做的真實(shí)的運(yùn)動(dòng).教學(xué)時(shí)可引導(dǎo)學(xué)生思考：這種處理方法與“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”是否能夠殊途同歸. 一般看來(lái)，演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)空間相對(duì)狹窄，但我們可以“見(jiàn)微知著”，通過(guò)拓展演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)空間，從個(gè)別到一般、從部分到

5、整體地開(kāi)拓學(xué)生學(xué)習(xí)視野，啟迪學(xué)生領(lǐng)會(huì)發(fā)展式學(xué)習(xí)方法. 2.2針對(duì)演示表象“集思廣議”，引導(dǎo)學(xué)生跳出思維慣性 觀察是學(xué)生從演示現(xiàn)象獲取知識(shí)最基本的環(huán)節(jié).但是，中學(xué)生對(duì)事物的觀察往往局限于表層、片面甚至是錯(cuò)誤的.從培養(yǎng)學(xué)生思維能力的角度來(lái)看，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生對(duì)演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象去偽存真，探究其實(shí)質(zhì)和內(nèi)核，由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)；有必要讓學(xué)生能從多層面、更深入地認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象本質(zhì)及全貌. 【教學(xué)案例1】在“認(rèn)識(shí)靜電”教學(xué)中，筆者關(guān)注了一位年青老師利用驗(yàn)電器a、金屬小球e和金屬球殼b等實(shí)驗(yàn)器材演示“接觸起電”.如圖1，已知驗(yàn)電器帶負(fù)電荷，金屬球b帶負(fù)電荷.將小球e先與金屬球b球面接觸，再與驗(yàn)電器a接觸，驗(yàn)電

6、器指針張角增大，說(shuō)明小球e與b接觸時(shí)取出了負(fù)電荷.即e與b接觸時(shí)，b上的負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到e. 演示、觀察、結(jié)論如數(shù)進(jìn)行，教學(xué)環(huán)節(jié)似乎很順暢.然而，當(dāng)筆者將圖1金屬球b改為帶正電荷，將小球e先與帶負(fù)電荷的金屬球b球面接觸，再與驗(yàn)電器a接觸.實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)電器指針張角減小，學(xué)生都知道小球e與b接觸時(shí)取出了正電荷.但被問(wèn)及“小球e與球面b接觸時(shí)，是否是b上的正電荷轉(zhuǎn)移到了小球e？”時(shí)，回答都是肯定的. 通過(guò)這次交流，筆者認(rèn)為演示實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中僅有觀察是不夠的.在演示實(shí)驗(yàn)后，要防止學(xué)生思維止步，抓住契機(jī)激活思維火花， “將豐富的感覺(jué)材料加以去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里的改造制作工夫.”養(yǎng)成從現(xiàn)象看到本質(zhì)

7、、從結(jié)果看到原因、從偶然看到必然、從個(gè)別看到一般的思維品質(zhì). 接觸起電現(xiàn)象中電荷移動(dòng)的本質(zhì)原因是什么呢？我認(rèn)為還需要補(bǔ)充演示和分析： 首先，金屬小球e不帶電說(shuō)明其內(nèi)部所帶正電荷和負(fù)電子電量相等；其中負(fù)電子才可以在金屬導(dǎo)體上移動(dòng). 2.3針對(duì)演示方式 “反客為主”，引導(dǎo)學(xué)生提升自主意識(shí) 應(yīng)該說(shuō)，如果認(rèn)為演示實(shí)驗(yàn)只是教師演示現(xiàn)象、學(xué)生觀察，則這是對(duì)演示實(shí)驗(yàn)作用的淺層次理解，為了避免學(xué)生被動(dòng)、消除依賴(lài)思想，養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)同樣可以變“自導(dǎo)自演”為“反客為主”，實(shí)現(xiàn)教學(xué)行為的創(chuàng)新.可以將原來(lái)僅由教師做的演示實(shí)驗(yàn)改為與學(xué)生一起做、變“教學(xué)”為“導(dǎo)學(xué)”；可以將原來(lái)由教師做的演示改為學(xué)生動(dòng)手

8、、變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”.改變過(guò)去那種只注重教師的主導(dǎo)作用、忽視學(xué)生的主體作用，只注重知識(shí)傳授、忽略能力開(kāi)發(fā)的做法.筆者有幸觀摩了一位老師通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)突破“摩擦力方向”的課例. 教學(xué)案例2老師和每個(gè)學(xué)習(xí)小組配有一把毛刷.如圖3所示，教師演示、學(xué)生隨之操作：手背朝上平放、保持不動(dòng)，將毛刷沿手背向前滑動(dòng).教師提醒學(xué)生觀察刷毛傾斜的方向. 教師：刷毛傾斜方向說(shuō)明了什么？ 甲組：刷毛向后傾斜，說(shuō)明刷毛所受到的滑動(dòng)摩擦力的方向向后. 教師：對(duì)，觀察、推理得很好！那么，各小組都有一把毛刷，各小組像老師一樣，將手背、毛刷作為器材，仔細(xì)操作并思考：刷毛所受到的滑到摩擦力方向總是與毛刷運(yùn)動(dòng)方向相反嗎？ （教師

9、巡視各小組動(dòng)手操作情況、討論后，提請(qǐng)乙組匯報(bào)） 乙組：刷毛所受到的摩擦力方向的確與毛刷的運(yùn)動(dòng)方向相反. 教師：是否存在與乙組不相同的實(shí)驗(yàn)情景和不同結(jié)果呢？（教師提請(qǐng)丙組匯報(bào)討論結(jié)果） 丙組：我們丙組發(fā)現(xiàn)了與乙組恰好相反的結(jié)果.（發(fā)言代表一邊向全體同學(xué)演示、一邊匯報(bào)）如圖4所示，如果使毛刷向前慢慢移動(dòng)，同時(shí)使手背貼著毛刷快速向前滑動(dòng)，我們發(fā)現(xiàn)毛刷向前傾斜，這說(shuō)明毛刷所受到的摩擦力方向向前，即該毛刷所受到的摩擦力方向與毛刷運(yùn)動(dòng)方向相同. 教師：同學(xué)們?cè)鯓釉u(píng)價(jià)乙組、丙組的操作和結(jié)果？這兩組演示的情景不同，分析結(jié)果也不同，你們能綜合分析得出結(jié)論嗎？ 丁組：乙組毛刷向前運(yùn)動(dòng)、刷毛所受的摩擦力向后；丙組毛

10、刷向前運(yùn)動(dòng)、刷毛所受的摩擦力向前.說(shuō)明刷毛所到的摩擦力方向與毛刷運(yùn)動(dòng)方向沒(méi)有必然關(guān)系. 教師：對(duì)，歸納得很好.同學(xué)們?cè)儆^察.（教師重復(fù)演示乙組展示的演示現(xiàn)象）乙組演示的毛刷相對(duì)手背向前滑行，刷毛所受到的摩擦力向后；（教師重復(fù)演示丙組展示的演示現(xiàn)象）丙組演示的毛刷相對(duì)手背向后移動(dòng)，其刷毛所受的摩擦力向前.同學(xué)們能找出兩組結(jié)果的共性結(jié)論嗎？ （板書(shū)）刷毛所受到的滑動(dòng)摩擦力的方向與其運(yùn)動(dòng)方向沒(méi)有關(guān)系，滑動(dòng)摩擦力方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反. 該教學(xué)設(shè)計(jì)為演示實(shí)驗(yàn)注入了新的活力，以新的理念設(shè)計(jì)出新的教學(xué)形式、定位出新的教學(xué)目標(biāo)取向. （1）從該教學(xué)片段看來(lái)，演示實(shí)驗(yàn)不再僅僅是教師“展示”學(xué)生“觀看”，而是

11、將主要的教學(xué)活動(dòng)還給學(xué)生，像探究、匯報(bào)、總結(jié)等都由學(xué)生完成.教師的演示實(shí)驗(yàn)是為了“導(dǎo)”，學(xué)生的動(dòng)手操作是為了“究”.這種做法給學(xué)生提供了自主學(xué)習(xí)的平臺(tái)，培養(yǎng)了團(tuán)體協(xié)作意識(shí). （2）該教學(xué)充分利用演示實(shí)驗(yàn)引路入景，創(chuàng)設(shè)一系列的激疑、質(zhì)疑、析疑、解疑環(huán)節(jié).整個(gè)課程內(nèi)容和形式先放后收，讓學(xué)生切切實(shí)實(shí)感受分析歸納法的運(yùn)用.把靜態(tài)的知識(shí)結(jié)論變?yōu)閯?dòng)態(tài)的探究過(guò)程，正如現(xiàn)代著名教育學(xué)家布魯納所強(qiáng)調(diào)的“教一個(gè)人某門(mén)學(xué)科，不是要他把一些結(jié)果記下來(lái)，而是教他參與把知識(shí)建立起來(lái)的過(guò)程.” 2.4針對(duì)教學(xué)目的“另辟蹊徑”，實(shí)現(xiàn)從“無(wú)”到“有”的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“教師在教學(xué)中要重視科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的教育

12、，應(yīng)該通過(guò)概念的形成、規(guī)律的得出、模型的建立、知識(shí)的應(yīng)用等來(lái)培養(yǎng)學(xué)生分析、概括、抽象、推理、想象等思維能力”“科學(xué)的基本活動(dòng)就是探索和制定模型”（法國(guó)科學(xué)方法論學(xué)長(zhǎng)阿雷語(yǔ)），所謂建立物理模型，就是撇開(kāi)次要因素和非本質(zhì)特征，抓住主要因素和本質(zhì)特征，使研究對(duì)象、變化過(guò)程得到簡(jiǎn)化和純化，從而大大方便了物理問(wèn)題的解決. 在“機(jī)械能守恒定律”教學(xué)中，怎樣讓學(xué)生了解“機(jī)械能守恒定律處理的條件”呢？一般情況下教師采用理論推導(dǎo)得到結(jié)論.即運(yùn)用機(jī)械能的定義、動(dòng)能定理可得到“只有重力對(duì)物體做功情況下，物體機(jī)械能守恒”.這種做法沒(méi)有引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí) “只有重力做功”的形成和內(nèi)涵，對(duì)培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神有害而無(wú)益

13、.因此，筆者認(rèn)為為了讓學(xué)生體驗(yàn)“只有重力做功”結(jié)論的形成，應(yīng)該對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方式做出改變. 教學(xué)案例3器材及安裝：如圖5（甲），準(zhǔn)備的器材有鋁質(zhì)滑槽式軌道（附帶小磁鐵，以方便粘貼在黑板上）、光滑金屬小球、乒乓球等；先在黑板上用粉筆畫(huà)一條水平線，再將鋁質(zhì)滑槽式軌道粘貼在黑板上. 演示和觀察： 教師首先將金屬球從水平線與鋁質(zhì)滑槽式軌道左側(cè)交叉點(diǎn)處?kù)o止釋放，金屬球沿軌道向右滑行.觀察發(fā)現(xiàn)：金屬球滑行最高點(diǎn)剛好在水平線與軌道右側(cè)交叉點(diǎn)處，如圖5（乙）所示. 思考及結(jié)論：演示截然不同的現(xiàn)象后，教師抓住時(shí)機(jī)，提醒學(xué)生思考方向：兩球能否回到水平線，決定于滑行過(guò)程中機(jī)械能是否守恒！那么什么原因?qū)е陆饘偾蜓剀壍阑心芑氐皆瓉?lái)高度，而乒乓球卻不能？ 對(duì)于其原因，通過(guò)分組討論、分組代表發(fā)言如下： 甲組：金屬球不受到阻力，乒乓球受到阻力； 乙組：阻力對(duì)金屬球不做功，阻力對(duì)乒乓球做負(fù)功； 丙組：兩球沿同一的軌道滑行時(shí)都會(huì)受到阻力，只是金屬球滑行時(shí)所受到的重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于阻力，因而阻力對(duì)金屬球做功可以忽略，阻力對(duì)乒乓球所做的功不能忽略. 討論到