以课内小实验促物理学习
韩志祥 常州市第三中学 常州市博爱路154号 13961226820
摘要：课内小实验以其亲民、灵活、具有启发性的特征必将成为物理教学的重要手段。课内小实验满足高中学生心理需求方面、如何获得课内小实验方面以及在课堂教学中如何采用这些小实验从而吸引学生是本文重点探讨的主要内容。
关键词：课内小实验高中生心理特征 课内小实验教学原则
一、 背景
通过媒体我们经常能获知西方哪个国家的某个人造出了飞机、火箭、潜艇、甚至原子弹。这让我们羡慕不已，可是深入思考可以发现，这种创造能力的形成必然与其国家的教育有关，西方国家对自然科学的教育特别注重动手实验：德国物理教育界流传着这样一种说法：“没有实验的课，不算是一堂成功的课”。德国的物理教师除了极少数纯理论课没有实验外，一般每堂课要做2~3个实验。美国物理教师普遍都很重视实验。在他们上的每一节课中至少要做一个实验，而且这些实验很多都是他们自己设计，所用器材都是他们自己动手制作的。大量的信息资料显示：国际物理教育界正在流行这样一种趋势，即衡量一堂物理课的好坏，很大程度上取决于这堂课中实验的数量和质量。
当前背景下，学生关注语数外的程度远超过选修，这对我们的物理教学提出了一个很大的挑战。如何应对好该挑战，我觉得通过一定的手段把学生给吸引过来，让他们乐学、爱学物理，课内小实验不失为一种最佳手段。
二、 课内小实验的特点
传统的实验大多经过长期实践检验，虽然以科学、严谨着称，但同时也逐渐显现出刻板、复杂、繁琐等问题，特别是部分实验已经明显跟不上时代的步伐，如果依旧全部走老路，实验教学就无法跟上新课程形势，慢慢只能为纸上谈兵、&濒诲辩耻辞;笔头下的实验&谤诲辩耻辞;所代替。课内小实验是穿插在课堂教学过程中的小实验，它与演示实验的不同特点在于它的操作者不是教师或者是协助教师的个别学生而是全体学生。它与学生分组实验不同，它不像学生分组实验那样用整节课比较规范得完成教师在实验室中准备好的实验，也不一定要履行&濒诲辩耻辞;预习-实验-报告&谤诲辩耻辞;的要求。通常它与教师的讲解密切配合，比较小巧灵活，可以根据教学需要，选择不同性质的实验，可以是一个小实验，也可以是一组系列的小实验，或者是按照一定的程序编排的系列阶段试验。实验的时间可以是几分钟到几十分钟；组织形式可以是同桌的两人一组，也可以是更多一些人组成一组。实验可以在实验室进行，也可以在教室进行，可以用配套的正规仪器，更多的是可以用自制教具、学具或者是随手可取的日常生活用品甚至可以是学生身体进行实验。这种实验有如下优点[1]：
（1）由于让学生通过自己动手来学习知识，而不是看教师演示，有助于体现学生的主体地位，克服教师&濒诲辩耻辞;满堂灌&谤诲辩耻辞;现象。
（2）由于在这类实验的间隙中穿插教师的启发、引导、讲解或师生、生生讨论，这种和谐的课堂环境有利于发挥学生的主动性与积极性。
（3）这类实验灵活、方便，可以增加实验在教学中的比例，因此可以提供更多的机会培养学生的实验技能和训练科学方法。
（4）学生也可以参与到实验器材的制作中，这样可以培养其发散思维和创新精神。
比如说，我们在研究动量定理的应用时，课前可以让学生设计一些对于动量定理的小实验：提出问题：如何减少相互作用的两物体之间的作用力？学生设计方案：（a）可以通过一个学生从同样的高度两次以不同方式跳下（一次是落地时不允许腿弯曲：可以让两位同学抱住该同学使之从某一高度自由下落，这样的感觉会特别明显；另外一次是落地时尽量弯曲腿部），让每个学生都谈谈自己的两次不同感受；（b）可以对比相同的鸡蛋从同样的高度两次以不同方式落下（一次直接落在脸盆里，另外一次是在脸盆里铺上实现做好的&濒诲辩耻辞;缓冲垫&谤诲辩耻辞;&尘诲补蝉丑;&尘诲补蝉丑;用白纸折成扇子，然后上下各粘上一层较硬的白纸），让每组学生谈谈自己观察到的两次现象区别及原因；（c）学生会把家里装电脑显示器的充气塑料膜带到课堂中来，观察膜的形状，探讨其原理。通过上述方法的展示，学生很快明白：动量变化量相同，作用时间越长则作用力越小。
叁、 高中学生心理特点与课内小实验教学的必要性
既然学生是学习的主体，了解了主体的心理特点就可以投其所好，从而打造吸引学生的课堂。
高中学生的心理特点主要有以下两点：
1、好奇心理
但凡能够激起学生好奇心的物理现象、物理问题、物理学史等都可以引起学生心理上或
生理上某种满足，可以这样说，好奇心是使学生获得学习内驱力的源泉。比如说在光的偏振一节教学之初，可以让坐在第一排最靠近墙角的学生观看黑板另一侧的文字，学生都说因为黑板反射了太阳光所以根本就看不见一个字，接着我们将废旧计算器中的液晶显示屏拆开，取出其中的偏振片然后让学生用眼睛透过偏振片再次观察黑板上的字，特别是让学生边旋转边观察现象，学生将偏振片转到某一时刻时居然叫了起来：我看到字了！接着我们来讲光的偏振，其效果比较好。
2、好动天性
大多数学生特别是男生都爱动手来做实验，都愿意亲身体验一些物理现象，寻找到物理规律，他们厌烦了教师在课堂上给他们进行过多的逻辑推演，而一旦在课堂上展示某个实验，或者到实验室里上分组实验课，大多异常活跃，都想亲自动手试试。考虑到学生上述心理特点，教师应该设计好教学问题，提供足够的时间，尽一切可能让每个学生都动起手来。学生在做实验的过程中不仅可以积累足够的感性认识以便于通过类比、归纳、分析、综合等思维方法升华为理性认识，而且还可以培养他们的动手、数据处理、误差分析等能力。例如：我们在讲解能量守恒的应用时，我们可以先给学生表演一个魔术&尘诲补蝉丑;&尘诲补蝉丑;&濒诲辩耻辞;魔瓶&谤诲辩耻辞;：将瓶子往前一推，结果瓶子将前后来回滚动，久久不能停下。面对这样的现象，学生都想知道里面究竟暗藏了什么奥秘，其实里面很简单：两个橡皮筋，一根打了结的轻质短绳和一个质量较大的球，让学生按照给定的结构示意图动手做一个，同时给他们布置以下几个问题：1、魔瓶为什么会滚回来？2、如果忽略阻力的话魔瓶将如何运动？学生边做边思考，最终做完后学生也会变同样的魔术了，而且也顺利的解释了上述两个问题。
四、 如何设计课内小实验
整合各方资源，培养制作简易实验的意识。
（1） 源于生活
教师在备课过程中，要积极思考，特别要学会换位思考，站在学生的角度面对教材中的难点，思索是否可以利用源于生活中的小实验给予突破。比如说，我们给自己孩子买玩具时，可以留心各种玩具，其中很多都是利用一定的物理学原理制作而成的，当我们将玩具带入课堂用来讲解难点时，不仅可以吸引学生的注意力，而且可以大大降低教学难度。再比如说，我们学生很多人都喜欢用胶带纸，而且用完后依旧可以卷成一盘，我们可以用它分别演示下列现象：单摆实验、竖直平面内的圆周运动模型、模拟公交车内的扶手吊环在各种运动状态下的位置问题、平抛轨迹大致的形状、匀速圆周运动中的皮带轮问题、力的合成与分解中的支撑架问题、圆周运动某点速度方向的确定问题等等。
（2） 源于媒体
这里指的媒体很多，其中最重要的是：教材、教参和网络。我们在利用媒体时大多时候要带有自己的思想，如果仅仅拿来主义，而不加以改造利用，是不能充分挖掘实验的潜在资源的。这里就选人教版《高中物理选修3-4》中第60页&濒诲辩耻辞;做一做&谤诲辩耻辞;为例，其中讲到光的衍射实验时提到可以在小镜子上用剃须刀刻一条细缝，再用激光笔照在上面，让学生观察屏上的条纹特点，其实我们用类似的方法还可以在镜子上刻两条很细的并且靠的很近的平行细缝，能观察到双缝干涉条纹，如果在小镜子上用针尖戳一个小点，还能演示出较为明显的一圈一圈的明暗相间的衍射现象，这样小镜子的功能就能被彻底的开发出来。
网络是现在最便捷的资源库，只要我们在搜索引擎中键入相应的关键词，很快来自于世界各地的相关实验就出现在了你的面前，有比较经典的，更有一些老师们的智慧结晶；有国内的，更有一些国外的，这些都可以为你的教学提供充足的资源。不过在这儿笔者呼吁精通外语的教育人士应尽可能快的将国外好的教学参考书原汁原味的翻译成中文供广大一线教师使用(因为笔者参加过一次双语教学培训，当时外教带来的书真的非常新颖且可操作性很强)。
五、 课内小实验教学原则
中学物理教学基本原则有以下几点：（1）科学性、教育性、艺术性相结合的原则；（2）激发学习兴趣的原则；（3）创设物理环境、突出观察、实验的原则；（4）启发思考、教给方法的原则；（5）联系实际、联系生活的原则。如果将这几条基本原则与课内小实验的特点相结合就形成了对于课内小实验的几点教学原则：
1、 遵循针对性原则
课内小实验是一种帮助学生学习的工具，这种工具必须在适当时候适当地方用才能凸显其神奇的力量。举些例子来说，利用它来引入新课时就能增加学习兴趣、提高学生的注意力，为学生积累足够的感性认识。在重难点突破时，可以用来分解难点，加深对问题的认识，最终难点被逐一突破从而实现认知第一次飞跃。在应用物理概念或者物理规律解决问题时也是学生一堂课中注意力最容易涣散的时候，如果用课内小实验作为问题抛给学生的话则可以将学生的注意力再次快速集中起来，从而为认知的第二次飞跃打下基础。
2、 全员参与、强化体验的原则
由于所设计的课内小实验成本低、制作方便，所以可以在课堂教学之前先布置学生回家动手制作，然后带到课堂上来进行交流。由于要在课堂上进行交流，所以学生回去肯定做得很认真，这样可以提高他们的动手能力、让他们获得主动参与、亲自体验的经历，同时又为我们的课堂教学积累了丰富的感性素材。
3、 遵循直观性原则
实验现象必须便于学生观察，切忌实验过于复杂。
（1）当学生已经观察过，而且较熟悉这种现象，应设计出更新颖、更易暴露物理现象的本质的课内小实验，让学生在亲身体验的过程中觉察出差异，暴露出问题的矛盾。比如说，我们在研究超重失重现象时，可以做几个简易手电筒装置，筒内装一节大电池，电池负极下面有一个弹簧。开始让电筒静止在手中，由于电池负极压住了弹簧，促使正极与灯泡有一定间隙，所以学生会观察到灯泡不亮，而如果让学生握住电筒然后突然向下加速最后停止，学生会看到房顶上灯光先出现然后再消失的现象。如果是让电筒自由落体，我们会发现在下落中灯光一直出现，这样的实验比起传统的实验主要特点是将不太直观的力学现象转换成了直观的光的亮灭现象，效果非常好。
（2）当学生从未或者很少观察到某种现象，则需通过实验加强演示，从而促进物理现象的放大或物理过程的充分展现，让学生更易发现其中的原理或规律。比如说，为了让学生体验到玻璃瓶在按压后也会有形变，可以在玻璃瓶中放入红墨水，再在瓶塞中插入毛细管，这样就可以放大形变现象。再比如说：用一根1m长的线系住一个带孔的橡皮塞，然后抓住线的另一端使塞子在头上作水平面内的圆周运动，当线指向黑板上某点时松开，重复这样的实验，直至塞子能击中黑板上的那个点[2]。这样的实验就将线速度方向问题通过多次实验逐渐明朗化，从而大大增强了学生的直观性认知。
4、 明确要求，引导理解的原则
在利用课内小实验进行教学时，教师适当的引导和讲解不仅可以弥补知识上的不足，而且可以将一些次要因素忽略，抓住主要问题进行研究，这对学生认清物理现象的本质、达到实验的预期效果也有重要的作用[3]，比如说，在上面的实验里如果设置这样两个问题：问题1：瓶塞对准黑板上的点，则它能否直接击中那个点？问题2：瓶塞的速度方向和线的取向关系如何？，那么学生对线速度方向的思考会更加明确，当然理解也就会更加深刻。
5、 联系生活、联系实际的原则
教学过程中，要善于从观察自然现象和研究社会生活实际中引出物理问题，把教学与生活问题、间接经验与直接经验结合起来，不断引导学生观察生活，了解生产，认识世界，源源不断地提出生活中的问题，又通过所学的知识解释分析物理现象，使学生觉得生活中处处有物理，感到学有所得，学有所用，从而保持学习物理的兴趣。在学生已经具备一定的物理知识的基础上，教师要引导学生运用实验中所学知识回到实际中去。比如开始的案例&濒诲辩耻辞;魔瓶&谤诲辩耻辞;实验，学生在交流时把它的物理原理居然用在了设计火车进站制动上，最终促使节能减排的技术方案的形成，这大大出乎笔者的预期，但这也是笔者这节课的成功之处。
总之，在课内小实验教学中，联系实际、联系生活，就能激发学生学习的兴趣和求知欲，引导学生勤于观察、积极思考，才能使知识学得快，学得活，掌握的牢，会运用；同时，从实际中发现问题，运用所学的知识去分析和解决某些实际问题，有利于培养学生运用物理知识解释现象、解决实际问题的能力，也有利于激励学生的创造精神。
六、 小结
实验是物理学的基础，除了传统的实验外，源于生活的课内小实验在物理教学中一定是一条非常光明的大路，我们只有坚定信念、不断开发、勇于创新，我们的物理教学之树才能结出丰硕的果实。
参考文献:
[1]严金铎 田世昆，《中学物理教学概论》第二版，高等教育出版社，2003年12月第2版
[2][美]保罗&尘颈诲诲辞迟;齐策维茨，《物理：原理与问题》上海科学技术出版社，2005.1 P167
[3] 杨震云 刘建成，《问题与问题解决：高中新课程教学．物理》，江苏教育出版社2008年12月 P74
关闭窗口
打印文档