给物理学习插上“体验”的翅膀

给物理学习插上“体验”的翅膀摘要：新课程背景下的物理课程基于构建理论，提出要重视学生的经验，强调学习的过程是基于个人经验构建知识的一个过程。因此要求注重学生学习物理知识过程中的体验，倡导学生在体验中更好地学习物理。本文将从三大方面入手，通过教学实践中的“十二个案例”来探讨如何进行物理体验性教学，提升教学的效果。关键词：体验性开发实验素材物理教学物理课程是一门基础科学，与人们生活、社会生产、科学研究的联系十分紧密，因此与学生的生活也密切相关，学生在不知不觉中，广泛地接触和应用着物理知识。因此学生学习物理，应该是具有“先天”优势的，事实上很多学生也的确是伴随着对“飞机投弹”、“龟兔赛跑”等问题的浓厚兴趣开始学习物理的；但是以往中学物理教育所存在的重智育、轻德育，重教材、轻实践，重课堂、轻课外，重知识、轻方法的教学模式，很快就使很多同学学丢了兴趣，丧失了信心，进而对物理产生了恐惧（每年的文理分科选择理科是由于惧怕物理的学生不在少数），物理也就众所周知地成为众多学生学习困难的“头号杀手”。因此，当务之急便是寻找对策。其实高中物理新课程针对这些问题，就给出了指导思想，它指出要注重学生学习知识的过程与方法，强调直接经验的价值与意义，要求学生在认知学习中能进入积极的、深层次的体验性学习，获得丰富的体验性认识和积极的情感体验，从而达到提升物理学习的能力，进而成为一个全面发展的新世纪人才。因此，只有认真落实新课程的指导思想，在物理教学中，重视学生在认知过程中对物理知识的真切体验，想方设法加强学生在学习物理知识过程中的体验，倡导学生在体验中积极主动的参与探究，顺利完成物理知识的学习，达到学习物理兴趣的可持续性，真正提升学生的能力。但是要使物理知识的教学过程真正成为一种让学生体验的过程，在目前看来，还是存在一定的难度的。那么我们可以从哪些方面着手，来实现让学生在体验中走进新课程背景下的物理课堂呢？根据我自己浅薄的教学经验和积累的一些素材，我觉得可以从以下几个方面进行落实：一、课前教师预设体验1．钻研教材，精心备课，创设学生的体验条件著名教育家波利亚曾指出“获取知识的最佳途径是自己体验，因为自身体验最清楚也最容易得出其中的内在规律、性质和联系”。因此教师在课前，就要努力地创设课堂活动情景，根据教学内容，创造各种不同的教育情景，使学生获得丰富的体验，满足学生与生俱来的探究需要和获得新的体验的需要。教师应该反复、深入地研究教材，分析出要让学生经历什么过程，有哪些体验，会得到怎样的发展。充分挖掘教材中的探究因素、创造因素、创新因素、科学方法因素、科学态度因素、情感态度兴趣因素、操作技能因素、习惯能力培养因素等，然后针对所教学生的智能水平、心理特点，换位思考并分析学生可能会出现的问题。2．认真准备实验，为学生的课堂体验做好准备物理是一门以实验为基础的学科，物理实验是中学物理教学的重要组成部分，物理实验是学生体验物理现象，感知物理情景，探究物理规律的重要手段和方法。物理实验以其丰富的内涵，在培养学生的探究能力方面有着其它任何教学手段都替代不了的地位和独特功能。在课前准备阶段，对于教材所涉及到的每一个演示实验，教师都要在课前做好充分的准备，确保课堂上能成功地演示给学生观察。二、课中师生共同体验1．改进现有课堂演示实验，增强学生的体验性，提高学习效率[现状]：体验性的实现就是要增强教学内容的直观性，在新教材中针对相应的知识点，教科书已经设计了相关的演示实验，具有很好的参考价值。但是由于一些客观因素的制约，影响了学生在学习中的体验性。这时我们只有根据实际情况，改进演示实验，才能取得较好的教学效果。案例一：变压器例如在《变压器》的教学中，探究“变压器原、副线圈电压比和匝数比的关系”时，如果只是将两个匝数不等的线圈组装在示教变压器的两边，直接告知学生原、副线圈的匝数，然后用伏特表测量一下输入、输出的电压，那么这个实验，学生的体验性就不能很好的实现了，学生的反应也就比较冷淡了。但是如果采用以下（如图1）的方法：首先在示教变压器铁芯上接入n1=400匝原线圈并接到220V的交流电源上，再用一根长绝缘导线绕副线圈n2，让学生体验边绕边用串联在这根导线上的小灯泡的亮度变化（亮暗显然能说明输出电压的大小），那么学生在体验中一定会对变压器可以将220V的电压降为几伏左右的电压和副线圈匝数越多，电压越高（灯泡越亮）留下了极为深刻的印象。案例二：伏安法测电阻再如《伏安法测电阻》的教学中，学生在初中就学过原理，也做过实验，面对安培表内接法和外接法这两种电路（如图2），学生兴趣不是很大，因为在他们的记忆中，这两种电路是差不多的，所以他们的思维仍处于稳定的平衡状态中。针对这样的情况，我们可以通过下面的演示实验来增强学生的体验性。可以采用大型示教电表，分别用内接法和外接法两种电路去测量同一只电阻为几千欧的大阻值，例如一次上课时两次测出的数据分别是4．8kΩ和2．1kΩ，然后又去测量同一只电阻为几十欧的小电阻，得出的数据为4．6Ω和35Ω，非常悬殊的数据，与学生原有的认识形成了强烈的对比，使学生深刻体验到选择方法的重要性。[改进感悟]：通过以上两个改进的演示实验可以说明，学生学习物理知识的过程中，要尽可能加强学生体验性的实施，只有这样才能让学生自觉地参与到学习中去，让学生在学习中体验到过程的曲折变化，体验到学习物理知识的乐趣，从而达到提高教学效率的目的。2．开发课堂体验性素材，构建学习知识的体验情景，让学生在课堂中去体验物理事实，得出物理规律。[现状]：在新教材的一些难以理解知识点的教学中，教材本身可能由于篇幅所限或者侧重点的不同，没有设置或者缺少相应的体验性素材，因此学生的学习过程就变得艰难了。为了使学生在课堂能够减小学习的阻力，我们可以积极开发体验性素材，利用简易的素材展现常见的物理现象和事实，解决物理问题。案例三：力的分解例如在讲授新课《力的分解》时，我们可以利用下面的实验来模拟重物对杆子和绳的作用效果（如图3）：将细线的一端拴在中指上，另一端通过铅笔悬挂一块橡皮，使铅笔支起绳子，笔尖压在手掌心上。通过体验，学生很直观地感受到手指受到的是拉力，手掌受到的是压力，很好的突破了弹力的效果这一难点。而且为了解起重机吊起重物时，重物受到重力的作用效果对活动悬臂是压的作用、对缆绳是拉的作用效果的理解也奠定了很好的基础。案例四：匀变速直线运动的应用再如在讲授《匀变速直线运动的应用》的习题课时。可以利用交通中关于防超载、防超速、严禁酒后驾车的事实作为体验性素材，设计题目（如图4）：一辆汽车质量为m，行驶速度为V0，汽车安装有防抱死刹车系统(ABS)，假设制动力恒为f，驾驶员的反应时间为t0，从驾驶员发现险情到停车，要前进多少距离？并根据计算分析防超载、防超速、严禁酒后驾车的原因。学生很快通过求解得出：X=mVO2/2f+V0t0。然后根据结果，让学生分析防超载（m）、防超速(V0)、严禁酒后驾车(t0)三个方面的问题，学生反应很热烈。这堂课学生的积极性的调动，就是因为很好的把握了体验性这一环节。案例五：简单的逻辑电路又如在讲授《简单的逻辑电路》的习题课时。根据当时正好是“韦帕”台风登录浙江的时候，学校刚好台风放假结束，这时就可以利用这个素材，设计题目（如图5）：“韦帕”台风于2007年9月20日登录浙江，下图是舟山重要地段的一个水位报警器，其中S1是开关，当开关闭合时，报警器就会开始监测水位，当水位高度到达危险水位时，便会报警，反之不报警。则在电路图的虚线框内的门电路应是什么门？对于这个题目学生热情非常高涨，积极踊跃地参与讨论与解答，很好的巩固了“与”门的有关知识。[开发启示]：通过生活中体验性素材的开发，使教学的过程更加贴近学生的生活，更加贴近实际的应用，这样将很大程度上提高学生学习物理的热情，进而自发的喜欢物理，物理课堂的教学效率也就得到了很大的提高。3．利用多媒体辅助教学，增强知识的体验性，提升教学效果[理念]：物理教学中存在很多难以用文字、语言进行描述的物理知识，我们可以利用FLASH等电脑动画来进行辅助教学。案例六：万有引力的应用——卫星(或飞船)的发射、运动规律涉及的物理问题比较多，是曲线运动中的一个重点，也是当今的热点问题。为使学生更好地掌握卫星的运行规律，在介绍有关背景材料后，带领学生进入网上“物理实验室”——点击“视频资料”，放映卫星发射实况录像，让学生有真实的体验。然后再进入“仿真实验”并链接到“卫星”。此时，大屏幕展示出火箭的图片和卫星轨道图（如图6），教师先输入卫星的质量和飞行高度，然后让学生输入卫星的运行速度并点击“发射”，这时学生俨然就像卫星发射控制中心的指挥官，紧张地盯着大屏幕，注视着卫星的运动，如果速度太小或太大，卫星将掉下来或逃逸掉，而只有正确的速度，卫星才能绕地球做圆周运动。学生通过从失败到成功的体验，从而掌握了卫星的运行规律。作为知识的延伸，学生还可以输入不同的速度方向，或输入空气阻力的大小，观察、分析卫星轨道的变化。[探究感悟]：通过卫星运动的模拟，强烈激发了学生的学习热情。这时已不是灌输知识给学生，而是学生自己感到知识的不足，积极寻找知识了。再如“平抛运动的竖直分运动是自由落体运动”，我们利用多媒体模拟：一个球做平抛运动，此时另一个球做自由落体运动，动画显示出任意时刻两球在竖直方向上总在同一高度。这些体验的应用都能很好的促进学生学习物理的兴趣。4．利用物理学史中发现物理规律的优秀素材，带给学生另一种体验，从这种体验中，让学生获取学习的动力和追求科学的精神[现状]：学过物理的人都知道，物理发展史上的很多成果，往往都是科学家历经曲折的探索过程和刻苦钻研而得来的。其中在很多的探索过程中科学家所折射出来的智慧和精神都能给现在的学生以很大的启示，能给他们另类的一种体验，从这种体验中，学生能向科学家的精神学习，克服学习中的困难，提高学习物理的能力。案例七：自由落体运动例如在学习《自由落体运动》新课时，我们就可以充分利用这个体验环节，充分展开伽利略对自由落体的研究过程。首先是亚里士多德通过观察认为，轻重不同的物体同时下落时重物先着地，然后伽利略却对此表示怀疑，伽利略（如图7）通过思考，认为研究问题不仅要观察，还要做实验，不仅要定性分析，还要定量计算。经历了上百次实验的研究，推理出由于物体沿光滑斜面的运动是匀变速直线运动，当斜面的倾角趋于90°时，这便是自由落体运动的规律。学生在这一学习过程中，对伽利略这种顽强的意志和惊人的推理能力都会感到由衷的钦佩，在思想上的触动和对实验方法的认识远比知识更重要。案例八：重核裂变再如在学习重核裂变时，我们可以印发有关我国科学家钱三强（如图8）夫妇和合作者在1946—1948年间，在实验室中成功地发现了铀核的三分、四分裂变的现象的有关资料。让学生在对这些资料的阅读中，去体验作为一个中国人的自豪，不仅对学生进行了爱国主义教育。同时，还激励了学生努力去探索物理科学，力争在将来能更好地为祖国做出自己应有的贡献。[探究感悟]：通过这两个案例我们可以发现在考试中涉及极少的物理学史，如果能在课堂上有效的开发，使学生体验性地进行学习，能够收获很多意想不到的效果，实现学习与育人并进的目的，对真正地落实好新课程教学提供了很大的帮助。5．针对学生生活中错误的体验性认识，开发体验情景，理解物理规律[现状]：学生随着年龄的增长，生活中正确的和错误的体验性认识不断积累，错误的体验性认识难免会对一些物理现象出现各种各样的误解，从而影响他们对相应的新知识的学习。那么这时候我们教师只有根据学生体验性认识的错误情况，积极开发相应的体验认识，使学生的错误充分暴露出来，加以引导，才能达到釜底抽薪的效果。案例九：惯性例如学生在对惯性概念的学习中，会非常不自觉地与冲力概念相混淆，因为生活中错误的体验性认识告诉他们，踢在空中的足球能继续向前运动是由于受到冲力的作用，扔在空中的手榴弹能继续飞行也是由于受到冲力的作用。这样的情况下，可以让学生对一根扔出去的粉笔进行受力分析，使学生暴露体验性认识的错误之处，然后引导得出正确的结论，事实证明这样能非常有效的避免学生再次受到错误的