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淺議基于演示實(shí)驗的物理課堂教學(xué)
1.引言
物理學(xué)本質(zhì)上是一門(mén)實(shí)驗科學(xué)�！洞髮W(xué)物理》是理工科院校的一門(mén)核心的公共基礎課程,其作用在于讓學(xué)生學(xué)習必要的物理知識,為后續專(zhuān)業(yè)基礎乃至專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習打好基礎,同時(shí)通過(guò)本課程的教學(xué)可以培養學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng )新能力。物理演示實(shí)驗在物理教學(xué)中起著(zhù)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維訓練,培養學(xué)生觀(guān)察能力,實(shí)驗能力和創(chuàng )造能力的重要作用。在實(shí)際的物理教學(xué)中,將物理演示實(shí)驗有機融入大學(xué)物理課堂教學(xué),倡導學(xué)生通過(guò)體驗學(xué)習過(guò)程掌握學(xué)習方法,學(xué)會(huì )觀(guān)察現象、收集信息、提出問(wèn)題,提高分析處理、歸納創(chuàng )新等綜合能力�；谖锢硌菔緦�(shí)驗的課堂教學(xué),有助于學(xué)生學(xué)會(huì )如何把被動(dòng)接受學(xué)習變主動(dòng)學(xué)習。
2.課堂教學(xué)結合演示驗證性實(shí)驗,學(xué)會(huì )觀(guān)察方法,培養科學(xué)思維能力
物理知識來(lái)源于豐富的自然和生活,在課堂內外,學(xué)生必須學(xué)會(huì )從對生活和實(shí)驗現象的觀(guān)察中獲取信息。課堂上講授物理定律、物理規律時(shí),采取由現象提出問(wèn)題,通過(guò)分析問(wèn)題引出“新”的概念,然后通過(guò)討論得出解決問(wèn)題的方法和途徑,最后是理論聯(lián)系實(shí)際,即應用“新”的理論知識解決問(wèn)題。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣,把物理定律的驗證性演示實(shí)驗和教學(xué)內容有機融合在一起,課堂教學(xué)收到了良好的教學(xué)效果。首選的演示內容,要考慮利用極其常見(jiàn)的演示現象,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(jué)得身邊就蘊涵著(zhù)大量的物理知識,使他們意識到觀(guān)察生活現象的趣味性和重要性,掌握通過(guò)大量觀(guān)察獲取知識的方法。
3. “以學(xué)生為中心”的演示實(shí)驗,讓學(xué)生領(lǐng)會(huì )、運用科學(xué)實(shí)驗方法研究物理問(wèn)題
掌握實(shí)驗方法是物理學(xué)從經(jīng)驗走向科學(xué)的重要標志和轉折點(diǎn)。 在物理學(xué)習中,實(shí)驗既是學(xué)習內容,也是重要的學(xué)習方法。在中學(xué)階段,由于應試教育的原因,學(xué)生就開(kāi)始接觸的演示實(shí)驗,多數學(xué)生是按照教師要求的步驟完成,學(xué)生處于被動(dòng)地位。所以大學(xué)物理演示教學(xué)中,應以學(xué)生為中心,讓學(xué)生參與設計并親自動(dòng)手做實(shí)驗,讓學(xué)生充分了解實(shí)驗的內容,加深理解物理概念和規律,鞏固知識,培養實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)實(shí)驗方法。通過(guò)實(shí)驗,讓學(xué)生掌握這種科學(xué)的定性半定量的實(shí)驗方法。例如,學(xué)生在掌握理論知識和實(shí)驗原理的基礎上,教師可利用演示做引導,讓學(xué)生做一個(gè)探究性的演示實(shí)驗,允許學(xué)生用不同的器材、不同的實(shí)驗步驟進(jìn)行實(shí)驗,實(shí)驗前創(chuàng )設實(shí)驗問(wèn)題,實(shí)驗過(guò)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(jià)整個(gè)實(shí)驗過(guò)程,并用實(shí)驗結論來(lái)分析、解決疑問(wèn),在整個(gè)實(shí)驗過(guò)程中,讓學(xué)生做到“有問(wèn)題思考,有問(wèn)題提出,有問(wèn)題解決”。這樣的演示教學(xué)實(shí)際上蘊涵了對學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗方法的教育,起到了以演示實(shí)驗激發(fā)學(xué)生探究的熱情和動(dòng)機。
4.通過(guò)演示實(shí)驗激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣、增強學(xué)習動(dòng)機
從心理學(xué)的角度講,興趣和動(dòng)機是激發(fā)學(xué)生學(xué)習的最大動(dòng)力。在中學(xué)階段,學(xué)生對物理事物和現象本身的新、奇、美感到有趣,容易通過(guò)簡(jiǎn)單現象激發(fā)他們的直接興趣;大學(xué)階段,他們對物理現象的興趣并滿(mǎn)足于表面的有趣,更需要從物理世界中體會(huì )到理論知識的應用,這樣才能激發(fā)他們努力學(xué)習物理的志向。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)展規律相適應的因素,使學(xué)生形成內在的、穩定的學(xué)習興趣和動(dòng)機。在大學(xué)物理課堂教學(xué)中,存在著(zhù)課堂聽(tīng)課效率不高的現象,出現這些現象的一個(gè)主要原因是學(xué)生沒(méi)有形成強烈的學(xué)習動(dòng)機。利用外部因素激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣、提高其動(dòng)機水平非常重要,方法手段也很多,演示實(shí)驗便是其中最為直觀(guān)方便的一種。通過(guò)多媒體動(dòng)畫(huà)演示或動(dòng)手演示實(shí)驗后,學(xué)生就會(huì )對實(shí)驗中產(chǎn)生的現象、問(wèn)題有了探索、研究的動(dòng)機,接下來(lái)就會(huì )產(chǎn)生分析問(wèn)題和解決的問(wèn)題的強烈愿望。這樣學(xué)生的求知愿望、動(dòng)機水平、主動(dòng)性就得到了真正的加強。同時(shí),這也要求教師在演示實(shí)驗教學(xué)中,根據學(xué)生的興趣水平不斷地改進(jìn)演示的內容和方式,向縱深方向引導深化,使學(xué)生形成一種長(cháng)期穩定的間接興趣。例如角動(dòng)量守恒演示實(shí)驗,學(xué)生就很容易理解陀螺為什么能夠穩定旋轉的原因。另外,一些前沿的、高端的技術(shù),例如全息照相、激光器的應用、光柵等若能進(jìn)入演示課堂,學(xué)生就會(huì )從較高起點(diǎn)進(jìn)入大學(xué)物理演示實(shí)驗,一步一步走向科學(xué)的殿堂。這些與實(shí)際緊密相連的演示項目,會(huì )使學(xué)生從實(shí)驗中認識到物理知識在生產(chǎn)生活中的作用,自然就會(huì )對物理學(xué)習產(chǎn)生內在的興趣與動(dòng)機。
5.結合演示實(shí)驗,加強工程模型的建立,有助于學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際
演示實(shí)驗是建立物理概念和規律,理解和掌握物理知識的重要手段。演示實(shí)驗重現物理現象,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(guò)程比較復雜等,這些教學(xué)內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,對于轉動(dòng)慣量這個(gè)概念,由于質(zhì)量比較直觀(guān)、可以測量,而轉動(dòng)慣量的定義就比較抽象、且需實(shí)驗測定,所以部分學(xué)生覺(jué)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椅上,在手握和不握啞鈴兩種狀態(tài)下,只要通過(guò)伸開(kāi)雙臂和收攏雙臂,便可直觀(guān)感受角速度的變化,不僅使學(xué)生觀(guān)察到了物體角動(dòng)量守恒現象,而且加深了對轉動(dòng)慣量概念的理解,從而突破了理論課的教學(xué)難點(diǎn)。同時(shí),教師要適時(shí)地結合教學(xué)難點(diǎn)把矛盾轉化為一個(gè)懸念問(wèn)題,這時(shí),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(shí)驗基礎上,老師若緊接著(zhù)提出:舞蹈演員在舞臺上動(dòng)作如何?演員由張臂旋轉變?yōu)楸П坌D的旋轉速度有何變化?一個(gè)看似平淡的演示實(shí)驗卻能啟發(fā)學(xué)生積極思考,把所學(xué)知識與實(shí)際生活聯(lián)系在一起,促進(jìn)學(xué)生認知結構的建立和轉化,以期達到對學(xué)過(guò)的知識理解鞏固,調動(dòng)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)習效率。另一方面,根據實(shí)際情況,為了使學(xué)生更好的應用所學(xué)物理知識去解決實(shí)際問(wèn)題,我們創(chuàng )建了多方位的課外作業(yè):減少常規作業(yè),而對力學(xué)、電磁學(xué)、氣體動(dòng)力學(xué)理論、熱力學(xué)、光學(xué)等各章節,都以實(shí)際工程背景為模型,研究和總結了一系列工程習題作為學(xué)生的作業(yè)。這些與工程模型相關(guān)的習題,有效地彌補了不適合在課堂演示的應用性演示實(shí)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(gè)工程領(lǐng)域的實(shí)際應用。
6.培養學(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,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(dòng)性,也不能過(guò)分放任學(xué)生個(gè)性發(fā)展而忽視教師的組織引導. 演示實(shí)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,又能體現教師的組織引導作用,做到:以教師為主導,以學(xué)生為主體.學(xué)習物理知識的過(guò)程本身就是不斷學(xué)習,不斷探索,不斷創(chuàng )新的過(guò)程,因此,在物理教學(xué)中組織學(xué)生進(jìn)行發(fā)明創(chuàng )造的思維訓練,對待問(wèn)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)現問(wèn)題,促進(jìn)學(xué)生的知識的遷移。
7.結束語(yǔ)
演示實(shí)驗對于物理課堂教學(xué)有著(zhù)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、管理和教學(xué)等多方面對物理演示實(shí)驗進(jìn)行深入的探討,把演示實(shí)驗與大學(xué)物理教學(xué)緊密結合起來(lái)。
參考文獻:
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[3] 康穎. 大學(xué)物理 [M].北京:科學(xué)出版社,2006
作者簡(jiǎn)介:陳振崗(1980- ),男,河北吳橋縣,泊頭職業(yè)學(xué)院,主要從事基礎教學(xué)及科研工作。
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