有关物理实验教学中的情境设计

来源:用户上传      作者: 陈　义

　　摘 要：本文简要论述了在物理实验教学中创设情境的必要性，总结了创设情境的几种方法。
　　关键词：物理 实验教学 情境设计
　　
　　物理学科是一门实验性很强的基础学科，欲提高物理教学质量，就必须上好实验课，激发学生的学习兴趣；欲激发学生的学习兴趣，就必须在物理实验中创设实验情境。物理实验中创设实验情境，其本质在于视觉形象与特定意义的结合，从而有效地引起学生的视觉追求、思维激活、记忆强化。笔者从事中学物理教学工作多年，在创设物理实验情境方面颇有些心得，现以记之，供各位同仁参考。
　　
　　一、创设实验教学情境，提高实验教学效果
　　
　　俗话说得好，“兴趣是最好的老师”，创设实验教学的情境不同，实验效果将会有明显的差异。物理实验的事实表明，只有当学生被教师设计的实验情境所感染，调动了学习兴趣，使之思维进入预定情境之中时，实验教学才能取得预期的效果。例如，当一个“马德堡半球”呈现在没有情境准备的学生面前时，在学生脑海里只能形成一个冷冰冰的球形铁制品视觉形象。这种孤立的视觉形象脱离了丰富的内涵，它既不能激发观察者的兴趣，更不能激发观察者丰富的联想。观察者在心灵深处的感受是非常微弱的。但是，如果教师先介绍发生在1654年德国马德堡市验证大气压存在的惊人实验后，再呈现“马德堡半球”，它在学生的视觉中就产生了一个富有传奇色彩的、生动活泼的历史见证物。
　　当然，实验情境的设置，不仅在于历史的陈述，更重要、更大量的是知识背景的铺垫。只有当演示实验情境与学生原有认知结构精密联系并相互作用时，实验所要观察的现象、探索的规律、验证的结论，才能牢牢拴在原有认知结构的锚链上，才能转化为知识和能力。作为教学、实验本身只是一种手段，教师应通过各种途径有效地创设实验情境，从而使实验成为整个教学过程的有机部分，赋予生硬的器材以勃勃生气，单调的实验才能具有丰富的色彩，实验效果也自在其中了。
　　
　　二、创设实验教学情境的几种方法
　　
　　实验情境的创设实质上是一种背景设置、情景铺垫，是一种思维与情感的激发所作的准备，目的是使学生进入特定的学习状态。（这就要求教师要具有丰富的知识积累、深厚的文化底蕴，具有时代特征的教学技术以及敏锐的时事观察力）有鉴于此，实验教学中情境的设计主要有以下几种方法。
　　1.根据史实设计实验情境。物理教学中的许多实验在历史上有着特定的地位，在科学发展中起过特定的作用，科学家们为此曾付出大量的、艰辛的劳动。比如上面提到的马德堡半球实验，还有放射线的发现、焦耳热功当量实验等等。这些实验事实与丰富多彩的历史背景相结合，可以使实验教学更具有趣味性。例如在“阿基米德定律实验”展开之前，首先应用历史史料设计实验情境，介绍“曹冲称象”这一有趣的史实，并根据“曹冲称象”揭示船的吃水深度→排水量→船与石头的质量关系之间的特定联系，从而为阿基米德定律实验的展开奠定了情境基础。
　　2.运用现代化的教学技术设计情境。随着计算机技术、互联网的发展和普及，在中学物理实验教学中，可以利用计算机技术、网络资源材料设计动漫创设实验情境，使之具有一定的时代信息，能更好地激发学生的学习兴趣，提高实验教学的效果。例如在振动与波、原子和宇宙等章节教学时，就可以运用设计动漫来创设实验教学的情境。笔者运用这一方法，在教学中收到了很好的效果。
　　3.利用时事设计实验教学的情境。随着现代高科技的发展，运载火箭的发射、“嫦娥奔月工程”的实施，在中学物理实验教学中，可利用这一具有时代性的能激发学生学习兴趣和爱国主义精神的事实，创设物理实验教学情境，能收到很好的教学效果。例如：在教学曲线运动、万有引力这一章节中的实验时运用，能收到意想不到的好的效果。
　　4.运用“问题”设计实验情境。中学物理实验教学，以验证性实验居多。其教学目的除了验证物理定律以加深理解之外，主要是为了理解、深化及运用物理概念。概念的心理动力是思维，而思维源于矛盾，因而在演示实验前后以及过程中，制造矛盾，提出疑问，主动联想，是设计实验情境的又一种方法。当然，这些问题的设计，应该围绕实验主体教学的实质展开，即为什么要进行这种实验，进行这种实验所要达到的目的，借以激发学生思考，促使学生的思维从疑问开始，在联想和想象中活跃，在获得正确答案中发展，最后在具体实验验证过程中及结果中得到强化，从而完成一个层次的认识。为了使学生建立正确的概念，实验教学中可设计这样的实验：（1）用弹簧称分别挂起同体积的铁块和铝块浸入水中，要求学生观察弹簧秤示数，并提部说明什么？（2）用弹簧秤挂铁块徐徐浸入水中，让学生注意观察弹簧秤示数变化，待铁块全部浸入再置于不同深度，提问学生观察到什么？（3）换用煤油或酒精重做上面的实验，让学生观察并回答液体密度不同弹簧秤示数有何不同？在其他有关实验中，也可以提出相应的问题，并通过实验过程加以验证。例如，提出“空气有没有质量？能否称出空气的质量呢？磁铁能够吸引铁块，铁块也能吸引磁铁吗？”这些问题源于生活实际，但又往往被人们熟视无睹或与常规生活经验相悖，这就更使即将展开的实验笼罩上一层趣味的“灵光”。
　　
　　三、设计实验情境，旨在揭示实验知识体系的内在联系
　　
　　随着实验教学的深入，学生不仅需要富有趣味的史料与问题启示，借以烘托实验主体，更需要揭示知识体系之间的内在联系。这种联系正是新实验的认识基础，而新实验又为知识体系增添了新的素材，为学生的认知思维注入了新的活力。例如：物理教材“电磁感应”一章中，通过六个电磁感应现象演示实验总结出感应电流产生的条件是“闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动”。在具体教学过程中，有经验的教师在演示“磁铁不动，线圈运动，有感应电流产生”之后，启发学生运用运动学中“相对运动”的知识来思考、推理第二个演示实验。事实证明，大多数学生能从第一演示实验推理出：“线圈不动，磁铁运动，同样有感应电流产生。”有了为个判断，教师再加以演示验证，实验效果就非常明显。接着，教师让学生思考率三个实验，即磁铁和线圈一起运动，有没有感应电流？学生的思维由于受到第二个实验的激励，积极性会进一步提高。用同样的方法来处理后面三个实验，学生的思维逐步激活，进入丰富的联想空间，最终得到结论：“闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动，电路中就有感应电流产生。”
　　关于实验情境设计，还有许多方法需要总结和探讨，本文旨在抛砖引玉，希望更多的同仁参与研究这一问题。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-999897.htm