将物理实验“进行到底”

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  物理是研究自然规律和物质结构的一门学科,实验与观察是学生学习物理的重要手段,观察演示实验和亲自动手做实验的过程是学生获得感性认识的重要手段和途径,是学生动手能力和观察能力得到提升和锻炼的大好机会,也是物理之美不同于其他学科之处。因此工作在教学一线的物理教师应该将实验在物理课堂中的作用和效果发挥到极致。
  随着人们对实验的重视,许多学校都尽可能地开足实验。但做了实验并不等于做好实验。很多教师在实验中只要求学生按书本中的步骤和问题做实验,一旦验证完或得出规律和结论,便立即终止实验,急于进行课堂练习,其实这样效果未必好。许多教师常常抱怨实验课难上,学生课堂听课效率、效果差。我认为,学生上实验课的机会本身就少,那么既然学生已经在实验室里,为什么不让学生将实验“进行到底”,充分进行科学探究呢?
  例如在做“凸透镜成像规律”的实验时,我们在引导学生得到凸透镜成像规律后,应该顺势引导学生进一步探究:若将凸透镜遮住一半,光屏上的像还是否完整,是否清晰?若蜡烛变短,则光屏上的像将如何移动?若蜡烛左右移动,光屏上的像则又将如何移动?若在凸透镜前再放一个凸透镜或凹透镜,那么光屏又应该怎样移动才能得到清晰的像呢?这为后边讲解“凸透镜成像原因”和“视力的矫正”做铺垫,是一个极好的机会,教师应该把握住,给学生足够的探究空间和时间,让他们真真正正成为课堂学习的主人。教师不能束缚学生探究的手脚,始终把学生圈在自己设计的课堂流程中。
  再如研究“影响滑动摩擦力大小的因素”这一实验中,在得出滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和受到的压力等因素有关,与接触面的面积大小无关,变滑动为滚动可以减小摩擦等结论后,一般情况下,我们会到此终止实验,接下来探究如何增大生活中的有益摩擦和减小有害摩擦。但我认为,做完上述实验借助于本节课的实验器材可以引导学生进一步研究:当木块受到的拉力大于、等于、小于滑动摩擦力时,木块如何运动?这样不仅能让学生掌握测量滑动摩擦力的方法和条件(当木块匀速直线运动时,滑动摩擦力等于弹簧测力计的拉力,在课本中是通过“信息快递”给出的),同时还为研究“力与运动的关系”埋下伏笔,增加学生对这部分知识的感性认识。
  物理实验,不仅可以在实验中渗透后续知识,而且可以对以前的知识进行巩固和应用,培养学生灵活运用其解决实际问题的能力。例如:研究“光的折射”时,得到光从一种介质斜射入另一种介质时的一般规律以后,可以引导学生注意观察折射光线相对于入射光线的强弱变化,提问:为什么会发生变化?这个问题虽然没有什么难度,但也能考查学生对知识的迁移能力,是对学生思维的又一次良好的锻炼。此外,还可以引导学生仔细观察,当水中的入射角增大到一定程度后,空气中的折射光线会发生怎样的变化。折射光线会消失,原因是当入射角增大,折射角也随之增大,又由于空气中的折射角大于水中的入射角,因此空气中的折射角会先于水中的入射角达到90度,故折射光线沿水面射出。虽然这是全反射現象,但是它用我们现在的知识完全解释得通,因此并不超纲。这样教学不仅培养了他们认真观察的习惯,还培养了他们的逻辑思维能力和推断能力。
  要想让物理课上的实验“进行到底”,不仅要在已开设的实验上下工夫,还要在那些受时间和空间等因素影响,尚未开设的实验上花心思。比如,物质的微观结构等课题,难以通过实验揭开其神秘的“面纱”而多媒体教学却能弥补此方面的缺陷,将微观变为宏观;如果能将两种教学手段有机结合,那么真实的实验和虚拟的物理模型就会深深地印入每个学生的脑海中。再如以往讲“家庭电路”时,教师图方便怕麻烦,会仅凭几张挂图结合具体问题一讲而过,言之无物、枯燥乏味,学生难以接受。尽管课本提供了两个“短路”和“过载”实验(见苏科版P20图15-16和图15-17),但真正按课本规定的器材、设备来做,实验效果却不理想。怎样解决这一难题呢?方法一:我们可以自己设计并制作一个多功能电路示教板,它的功能不仅能向学生介绍家庭电路的基本组成,理解串并联电路的特点,了解灯泡的额定功率和实际电功率,还可以演示短路实验和过载实验。方法二:制作FLASH课件模拟上述实验,化快为慢,化小为大,化虚为实,帮助学生理解教学内容。
  要将物理实验“进行到底”,我认为认真指导学生做好实验分析和评价,也是一个关键的、不可缺少的环节。例如在“密度知识的应用”这节实验课中,指导学生用天平测出金属块的质量,用量筒和水间接测出金属块的体积后,利用密度公式计算出金属块的密度,很多教师为了迎合“密度知识的应用之一鉴别物质”,刻意回避实验中学生的测量值与密度表中的标准值之间的差异。甚至有学生提出质疑,有的老师也会将原因全都归结为实验中存在误差,就不了了之了,其实还有可能是因为所测金属块是合金。引起“学生的测量值与密度表中的标准值之间的差异”这种情况的原因可能是什么?这一问题的答案是开放性的,教师要引导学生积极讨论,使学生对密度知识和误差知识有进一步的了解。当然还可以让学生对自己的实验过程进行评价。
  作为物理根基的实验,不仅能对已知理论进行验证和深化,还能得到新的规律,有新的发现。因此,我们应根据教材内容“适时”、“适度”、“适当”地将这种教学方法贯彻于物理实验课中,形成一种风格,将物理实验“进行到底”。
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