实验创新来自意外的收获

2019-11-16 13:58:53

  物理学是一门以实验为基础的自然科学。日常教学中,教师千方百计地创设教学情境,不仅要把教材知识传授给学生,更重要的是要使学生通过教材学习,掌握知识和方法,为探求未知世界打下坚实的基础,以激发学生的探索热情,培养其创新精神和创造能力。物理实验在物理教学中占有举足轻重的地位。中学物理实验是实现物理教学目标的基本手段,是实现手、眼、脑综合运用的过程。《物理课程标准》明确规定了实验教学的任务,并把培养学生的实验技能作为中学物理教学的目的之一,力求通过实验来加强中学物理教学,提高教学效果,培养学生的观察能力、操作能力和分析能力。在新课改背景下的今天,强化实验教学显得尤为重要。

  开展实验教学,有一定的物质条件。除了要购置一些仪器设备外,实验教师还应该自制一些教具仪器,不断改进和创造实验条件。就地取材,用简单的器材做实验,这种办法还富有教育意义。因为这样做,能使学生感到物理学就在自己身边,研究物理学并不神秘,从而调动学习的积极性、主动性,养成实验习惯,培养实验技能,发展创造精神。

  本学期开始,学校安排我兼任分校区物理实验室的实验员。

  高三年级讲《光学》,其中一节内容是“全反射”。为了将教材的死内容变成活知识,再把学活的知识转化为能力,我为高三年级的教师们设计了一个简单的趣味小实验:把长胶棒放在试管中,再把试管斜插在装有约450ml水的烧杯中。从侧面看,透明的烧杯、透明的水、透明的试管,还有试管里的胶棒,并无异样(见附图1)。可是,俯视的话,结果就大不一样了。由于光的全反射现象,试管的水下部分好像盛满了水银,试管中原有的物体一概看不见,试管内壁好像变成了镜面,银白色、亮晶晶(见附图2)。接着,在学生们难以置信的表情和惊叹声中,教师取出试管里的胶棒,再用手将试管斜按在水中,俯视,试管中依然好像盛满了水银,银白色、亮晶晶。这时候,教师可进一步解释:光通过水进入试管中的空气时,产生了全发射现象,使试管内壁变成了镜面,所以俯视时我们根本看不见试管中有什么东西。

  如果将这个趣味演示实验改成分组小实验,同桌一起观察、研究,学生们就可以按照自己的思路往试管里放入任何细长或小的东西,再配合光路图,一定可以收到事半功倍的效果。

  我为第一个教学班准备了23组仪器,每组包括(见附图3):400ml烧杯一个、试管一支、细长棒一支(胶棒不足,有的组准备了玻璃棒或细铁棒)。

  被拿走的是23组仪器,送回来的也是23组仪器,却有一组仪器与众不同:烧杯里盛着水,试管斜插在烧杯里,试管里装着胶棒。无论从哪个角度看,都可以看到试管中的胶棒(见附图4、5)。

  怎么回事?难道光的全反射定律出现了特例?我拿着烧杯,观察了很久。

  当我把试管从水中提出来时,我发现,这个试管漏了。在试管底部,有一个不易发现的破洞(见附图6)。一定是学生分组研究时,一时失误,用笔或者什么坚硬的东西不小心把试管扎破了。他们不敢说出来,就装作什么也没发生,还回了仪器。

  可是转念一想,这不也是一件好事吗?我可以利用他们的失误,创新、完善我的实验:做演示实验时,先按照原来的步骤操作实验;学生分组研究时,也按照原来的步骤进行。在实验接近尾声,学生们兴高采烈地讨论时,教师可悄悄把胶棒放入有漏洞的试管中,再把它们放入水中,然后拿着烧杯走到学生中间,提问:光的全反射现象出现特例了吗?在学生的思维处于进退维谷之时,教师把插着胶棒的完好试管也插入水中。俯视、对比,一支试管水下部分好像灌满了水银,而另一支试管内的胶棒看得清清楚楚(见附图7)。学生们中一定会引起一片骚动。这时,教师把带破洞的试管提起,揭示谜底:破洞把试管和烧杯变成了连通器,试管内灌满了水,当然就不会产生光的全反射现象。

  我马上将想法和高三物理教师们说了。他们都拍手叫好,说这个实验本身就很新颖,而且对比更加鲜明。他们马上付诸行动,果然效果非常好。学生们始终处于积极动脑、动手,自己进行总结、探索、发现新知识的氛围之中,学习效率很高。

  其实,这个“光的全反射”小实验也可以用在八年级物理兴趣小组、课外活动等实验活动中。针对课改中提倡的“螺旋式上升”的要求,这一创新实验也可以用在八年级“光的反射”实验课程中。

  教师要将“从生活走向物理、从物理走向社会”的理念落实到物理教学中,就要让整个课堂教学贴近生活、贴近社会,让学生学习“有用的物理”。作为物理课程教学内容的重要组成部分,物理实验尤其要联系学生生活和社会实际。这一方面可以提高学生的科学兴趣,使学生感到物理就在自己身边;另一方面也可使学生在掌握物理知识的基础上,了解其应用原理。因此,通过物理实验来解释和解决日常生活和社会中的实际问题,对于拓展物理实验的功能、培养学生的科学素养和提高学生学以致用的能力,具有十分重要的意义。

  总之,新课改背景下的中学物理实验教学的改革,应注重把实验的改进与培养学生的创新精神相结合,不仅要让学生明确实验改进的必要性,学会改进的方法与技术,体验改进成功的喜悦,更要注重引导学生运用所学物理知识,培养学生的创新精神和创造能力。