淺議基于演示實驗的物理課堂教學(xué)

1.引言
　　
　　物理學(xué)本質(zhì)上是一門實驗科學(xué)。《大學(xué)物理》是理工科院校的一門核心的公共基礎(chǔ)課程,其作用在于讓學(xué)生學(xué)習(xí)必要的物理知識,為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)乃至專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ),同時通過本課程的教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。物理演示實驗在物理教學(xué)中起著學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生觀察能力,實驗?zāi)芰�和�?chuàng)造能力的重要作用。在實際的物理教學(xué)中,將物理演示實驗有機(jī)融入大學(xué)物理課堂教學(xué),倡導(dǎo)學(xué)生通過體驗學(xué)習(xí)過程掌握學(xué)習(xí)方法,學(xué)會觀察現(xiàn)象、收集信息、提出問題,提高分析處理、歸納創(chuàng)新等綜合能力。基于物理演示實驗的課堂教學(xué),有助于學(xué)生學(xué)會如何把被動接受學(xué)習(xí)變主動學(xué)習(xí)。
　　
　　2.課堂教學(xué)結(jié)合演示驗證性實驗,學(xué)會觀察方法,培養(yǎng)科學(xué)思維能力
　　
　　物理知識來源于豐富的自然和生活,在課堂內(nèi)外,學(xué)生必須學(xué)會從對生活和實驗現(xiàn)象的觀察中獲取信息。課堂上講授物理定律、物理規(guī)律時,采取由現(xiàn)象提出問題,通過分析問題引出“新”的概念,然后通過討論得出解決問題的方法和途徑,最后是理論聯(lián)系實際,即應(yīng)用“新”的理論知識解決問題。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,把物理定律的驗證性演示實驗和教學(xué)內(nèi)容有機(jī)融合在一起,課堂教學(xué)收到了良好的教學(xué)效果。首選的演示內(nèi)容,要考慮利用極其常見的演示現(xiàn)象,在這些演示中教師要注意挖掘、啟發(fā)潛在的教育因素,讓學(xué)生覺得身邊就蘊涵著大量的物理知識,使他們意識到觀察生活現(xiàn)象的趣味性和重要性,掌握通過大量觀察獲取知識的方法。
　　
　　3. “以學(xué)生為中心”的演示實驗,讓學(xué)生領(lǐng)會、運用科學(xué)實驗方法研究物理問題
　　
　　掌握實驗方法是物理學(xué)從經(jīng)驗走向科學(xué)的重要標(biāo)志和轉(zhuǎn)折點。 在物理學(xué)習(xí)中,實驗既是學(xué)習(xí)內(nèi)容,也是重要的學(xué)習(xí)方法。在中學(xué)階段,由于應(yīng)試教育的原因,學(xué)生就開始接觸的演示實驗,多數(shù)學(xué)生是按照教師要求的步驟完成,學(xué)生處于被動地位。所以大學(xué)物理演示教學(xué)中,應(yīng)以學(xué)生為中心,讓學(xué)生參與設(shè)計并親自動手做實驗,讓學(xué)生充分了解實驗的內(nèi)容,加深理解物理概念和規(guī)律,鞏固知識,培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)實驗方法。通過實驗,讓學(xué)生掌握這種科學(xué)的定性半定量的實驗方法。例如,學(xué)生在掌握理論知識和實驗原理的基礎(chǔ)上,教師可利用演示做引導(dǎo),讓學(xué)生做一個探究性的演示實驗,允許學(xué)生用不同的器材、不同的實驗步驟進(jìn)行實驗,實驗前創(chuàng)設(shè)實驗問題,實驗過程中學(xué)生需要在各種因素中進(jìn)行取舍,對所得信息進(jìn)行篩選,最后,再讓學(xué)生回顧、評價整個實驗過程,并用實驗結(jié)論來分析、解決疑問,在整個實驗過程中,讓學(xué)生做到“有問題思考,有問題提出,有問題解決”。這樣的演示教學(xué)實際上蘊涵了對學(xué)生進(jìn)行實驗方法的教育,起到了以演示實驗激發(fā)學(xué)生探究的熱情和動機(jī)。
　　
　　4.通過演示實驗激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)學(xué)習(xí)動機(jī)
　　
　　從心理學(xué)的角度講,興趣和動機(jī)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的最大動力。在中學(xué)階段,學(xué)生對物理事物和現(xiàn)象本身的新、奇、美感到有趣,容易通過簡單現(xiàn)象激發(fā)他們的直接興趣;大學(xué)階段,他們對物理現(xiàn)象的興趣并滿足于表面的有趣,更需要從物理世界中體會到理論知識的應(yīng)用,這樣才能激發(fā)他們努力學(xué)習(xí)物理的志向。因此,大學(xué)物理演示教學(xué)必須研究、探索與學(xué)生心理發(fā)展規(guī)律相適應(yīng)的因素,使學(xué)生形成內(nèi)在的、穩(wěn)定的學(xué)習(xí)興趣和動機(jī)。在大學(xué)物理課堂教學(xué)中,存在著課堂聽課效率不高的現(xiàn)象,出現(xiàn)這些現(xiàn)象的一個主要原因是學(xué)生沒有形成強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動機(jī)。利用外部因素激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高其動機(jī)水平非常重要,方法手段也很多,演示實驗便是其中最為直觀方便的一種。通過多媒體動畫演示或動手演示實驗后,學(xué)生就會對實驗中產(chǎn)生的現(xiàn)象、問題有了探索、研究的動機(jī),接下來就會產(chǎn)生分析問題和解決的問題的強(qiáng)烈愿望。這樣學(xué)生的求知愿望、動機(jī)水平、主動性就得到了真正的加強(qiáng)。同時,這也要求教師在演示實驗教學(xué)中,根據(jù)學(xué)生的興趣水平不斷地改進(jìn)演示的內(nèi)容和方式,向縱深方向引導(dǎo)深化,使學(xué)生形成一種長期穩(wěn)定的間接興趣。例如角動量守恒演示實驗,學(xué)生就很容易理解陀螺為什么能夠穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的原因。另外,一些前沿的、高端的技術(shù),例如全息照相、激光器的應(yīng)用、光柵等若能進(jìn)入演示課堂,學(xué)生就會從較高起點進(jìn)入大學(xué)物理演示實驗,一步一步走向科學(xué)的殿堂。這些與實際緊密相連的演示項目,會使學(xué)生從實驗中認(rèn)識到物理知識在生產(chǎn)生活中的作用,自然就會對物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生內(nèi)在的興趣與動機(jī)。
　5.結(jié)合演示實驗,加強(qiáng)工程模型的建立,有助于學(xué)生理論聯(lián)系實際
　　
　　演示實驗是建立物理概念和規(guī)律,理解和掌握物理知識的重要手段。演示實驗重現(xiàn)物理現(xiàn)象,使得抽象的物理概念更加具體、形象,可以幫助學(xué)生進(jìn)一步理解概念。物理學(xué)中,一些物理概念比較抽象、物理過程比較復(fù)雜等,這些教學(xué)內(nèi)容只靠教師在有限的理論課堂上講解,并不一定能使學(xué)生真正理解、消化、吸收。比如,對于轉(zhuǎn)動慣量這個概念,由于質(zhì)量比較直觀、可以測量,而轉(zhuǎn)動慣量的定義就比較抽象、且需實驗測定,所以部分學(xué)生覺得很難形成深刻印象。但在演示室,學(xué)生坐在茹可夫斯基轉(zhuǎn)椅上,在手握和不握啞鈴兩種狀態(tài)下,只要通過伸開雙臂和收攏雙臂,便可直觀感受角速度的變化,不僅使學(xué)生觀察到了物體角動量守恒現(xiàn)象,而且加深了對轉(zhuǎn)動慣量概念的理解,從而突破了理論課的教學(xué)難點。同時,教師要適時地結(jié)合教學(xué)難點把矛盾轉(zhuǎn)化為一個懸念問題,這時,學(xué)生的思維最活躍,能引起他們的共鳴。例如,在上面的演示實驗基礎(chǔ)上,老師若緊接著提出:舞蹈演員在舞臺上動作如何?演員由張臂旋轉(zhuǎn)變?yōu)楸П坌�轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)速度有何變化?一個看似平淡的演示實驗卻能啟發(fā)學(xué)生積極思考,把所學(xué)知識與實際生活聯(lián)系在一起,促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的建立和轉(zhuǎn)化,以期達(dá)到對學(xué)過的知識理解鞏固,調(diào)動學(xué)生所有的感知功能,最大限度的提高物理教學(xué)效果及學(xué)習(xí)效率。另一方面,根據(jù)實際情況,為了使學(xué)生更好的應(yīng)用所學(xué)物理知識去解決實際問題,我們創(chuàng)建了多方位的課外作業(yè):減少常規(guī)作業(yè),而對力學(xué)、電磁學(xué)、氣體動力學(xué)理論、熱力學(xué)、光學(xué)等各章節(jié),都以實際工程背景為模型,研究和總結(jié)了一系列工程習(xí)題作為學(xué)生的作業(yè)。這些與工程模型相關(guān)的習(xí)題,有效地彌補了不適合在課堂演示的應(yīng)用性演示實驗的不足,極大地拓寬了學(xué)生的知識面,讓學(xué)生了解物理知識在各個工程領(lǐng)域的實際應(yīng)用。

　　
　　6.培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神,促進(jìn)師生關(guān)系和諧發(fā)展
　　
　　和諧的師生關(guān)系是良好課堂教學(xué)效果的基礎(chǔ),它對學(xué)生的發(fā)展起到重要作用。所以,在教學(xué)中,不能忽視學(xué)生的主體能動性,也不能過分放任學(xué)生個性發(fā)展而忽視教師的組織引導(dǎo). 演示實驗在促進(jìn)師生關(guān)系發(fā)展方面,既能夠關(guān)注學(xué)生的主體性,又能體現(xiàn)教師的組織引導(dǎo)作用,做到:以教師為主導(dǎo),以學(xué)生為主體.學(xué)習(xí)物理知識的過程本身就是不斷學(xué)習(xí),不斷探索,不斷創(chuàng)新的過程,因此,在物理教學(xué)中組織學(xué)生進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造的思維訓(xùn)練,對待問題要有質(zhì)疑的態(tài)度,鼓勵學(xué)生大膽地從多角度、多方位去猜想、去發(fā)現(xiàn)問題,促進(jìn)學(xué)生的知識的遷移。
　　
　　7.結(jié)束語
　　
　　演示實驗對于物理課堂教學(xué)有著重要的輔助作用,為了能夠充分發(fā)揮其潛在的教育教學(xué)功能,教師還需要從建設(shè)、管理和教學(xué)等多方面對物理演示實驗進(jìn)行深入的探討,把演示實驗與大學(xué)物理教學(xué)緊密結(jié)合起來。
　　
　　參考文獻(xiàn):
　　[1] 陳熙謀. 物理演示實驗[J]. 高等教育出版社. 1981,141-142
　　[2] 陳友強(qiáng). 實驗室科學(xué)(增刊).2008年10月, 18-19
　　[3] 康穎. 大學(xué)物理 [M].北京:科學(xué)出版社,2006
　　
　　作者簡介:陳振崗(1980- ),男,河北吳橋縣,泊頭職業(yè)學(xué)院,主要從事基礎(chǔ)教學(xué)及科研工作。

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