趣味實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的運(yùn)用

【摘要】傳統(tǒng)物理教學(xué)往往采用抽象公式和文字來呈現(xiàn)知識(shí)，缺乏趣味性，造成學(xué)生學(xué)習(xí)的困難。隨著現(xiàn)代教育理念的不斷發(fā)展，教師們開始意識(shí)到教學(xué)效果與趣味性之間的關(guān)系。為了幫助學(xué)生更好地理解和學(xué)習(xí)物理知識(shí)，教師應(yīng)該注重引入有趣的實(shí)驗(yàn)。通過將抽象概念具體化為趣味實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠直觀地感受物理定律和原理，從而提高學(xué)習(xí)的積極性?！娟P(guān)鍵詞】趣味實(shí)驗(yàn)；高中物理；教學(xué)運(yùn)用在傳統(tǒng)的高中物理教學(xué)中，教師通常采用文字板書和口頭講解的方式進(jìn)行教學(xué)。然而，這種教學(xué)模式往往使學(xué)生停留在物理理論學(xué)習(xí)的表面，缺乏與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系。長此以往，可能導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理學(xué)科產(chǎn)生畏難情緒。為了提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，教師可引入趣味實(shí)驗(yàn)來豐富高中物理教學(xué)內(nèi)容。趣味實(shí)驗(yàn)兼具趣味性和科學(xué)性，通過引人入勝的實(shí)驗(yàn)操作和直觀感受，激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)，將物理知識(shí)與實(shí)際生活聯(lián)系起來。這種教學(xué)方法有助于激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心，促使他們更深入地理解和掌握物理知識(shí)。一、趣味實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則（一）目的性在高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，明確課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容和物理實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，通過精心設(shè)計(jì)富有趣味性的物理實(shí)驗(yàn)，以提升教學(xué)質(zhì)量［1］。趣味實(shí)驗(yàn)并非只為娛樂，缺乏明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生忽視實(shí)驗(yàn)理論和教學(xué)內(nèi)容。因此，在開展趣味實(shí)驗(yàn)之前，教師必須確立清晰的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，并采用多種實(shí)驗(yàn)方式來提升實(shí)驗(yàn)的趣味性，通過實(shí)驗(yàn)提升學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和物理學(xué)科綜合素養(yǎng)。（二）簡(jiǎn)易性由于部分學(xué)校實(shí)驗(yàn)管理?xiàng)l件有限，學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)室缺乏足夠的實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生僅能觀察教師的實(shí)驗(yàn)演示，難以通過實(shí)際操作得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這不利于他們探索精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此，在設(shè)計(jì)趣味實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作流程，并優(yōu)先選擇日常生活用品作為實(shí)驗(yàn)材料，以確保實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)明易懂。這種方式有利于學(xué)生理解物理原理，提升動(dòng)手實(shí)踐技能，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的印象。（三）關(guān)聯(lián)性在設(shè)計(jì)趣味實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師應(yīng)充分考慮學(xué)生的地域和生活習(xí)慣的差異，采用學(xué)生熟悉的、與其有關(guān)聯(lián)性的物品作為實(shí)驗(yàn)材料，以減少學(xué)生與物理學(xué)科之間的隔閡，提高實(shí)驗(yàn)參與度。此外，生活中諸多現(xiàn)象皆與物理學(xué)科存在緊密關(guān)聯(lián)。因此，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師應(yīng)將物理實(shí)驗(yàn)與生活相結(jié)合，使學(xué)生在生活中學(xué)習(xí)物理知識(shí)，用物理知識(shí)解決生活中的問題，以此提升他們的思維創(chuàng)新能力。（四）參與性趣味實(shí)驗(yàn)旨在促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)，并加深其對(duì)物理學(xué)科的理解。因此，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程中，教師應(yīng)激發(fā)學(xué)生參與的積極性，使他們能夠在實(shí)驗(yàn)中自主探索、發(fā)現(xiàn)并總結(jié)物理原理。學(xué)生的參與并非僅限于操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備，更應(yīng)賦予他們選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的權(quán)利。這樣的教學(xué)方式有利于學(xué)生深度參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，把握實(shí)驗(yàn)背后的物理理論框架，學(xué)習(xí)多元實(shí)驗(yàn)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，提升溝通技能和實(shí)踐能力，從而全面發(fā)展物理學(xué)科綜合素養(yǎng)。二、趣味實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的實(shí)施策略（一）以趣味實(shí)驗(yàn)優(yōu)化課堂導(dǎo)入在教學(xué)實(shí)踐中，富有趣味性的課堂導(dǎo)入可以迅速吸引學(xué)生的注意力，進(jìn)而引發(fā)他們對(duì)實(shí)驗(yàn)背后物理原理的好奇和探索欲望。以人教版高中物理選擇性必修一“光的折射”的教學(xué)為例。在開展教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)充分考慮學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)直接講解方式可能感到乏味的情況。因此，在引入新知識(shí)內(nèi)容之前，教師可以通過啟發(fā)性手段激發(fā)學(xué)生的思維和學(xué)習(xí)興趣。首先，教師可準(zhǔn)備一個(gè)四面和底部不透光、頂部開口的容器和一個(gè)橡皮，并提出問題：“在不移動(dòng)容器和橡皮的前提下，如何能在同一視角下觀察到橡皮？”一些學(xué)生可能會(huì)建議在容器的頂部放置一面鏡子，從鏡子中觀察橡皮。其次，教師可引導(dǎo)學(xué)生按照自己的思路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過反復(fù)實(shí)踐和探索，學(xué)生最終會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)令人驚奇的現(xiàn)象：往容器中注入水，當(dāng)水的高度達(dá)到一定程度時(shí)，可以透過水面在同一視角下看到容器底部的橡皮。這時(shí)，學(xué)生自然會(huì)產(chǎn)生疑問，為何一開始看不到橡皮，但在放置鏡子或者注入水后卻能看到了呢？最后，教師可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論，深入討論這一現(xiàn)象背后的物理原理，從而引入本節(jié)課的主題“光的折射”。在此過程中，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)初中學(xué)習(xí)的“光的反射”相關(guān)知識(shí)，進(jìn)而通過實(shí)驗(yàn)操作，更好地掌握相關(guān)物理概念。通過趣味實(shí)驗(yàn)進(jìn)行課堂導(dǎo)入，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索欲。這樣的教學(xué)方法不僅有助于激發(fā)學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)物理知識(shí)的主動(dòng)性，還能幫助他們理解與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的物理原理。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生思考，鼓勵(lì)他們彼此交流并表達(dá)觀點(diǎn)，以增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力。（二）以趣味實(shí)驗(yàn)分析生活現(xiàn)象任何學(xué)科的學(xué)習(xí)都需要與生活密切相關(guān)，否則所掌握的知識(shí)容易變得虛無縹緲。生活中的各種現(xiàn)象都蘊(yùn)含著豐富的物理原理。因此，在教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)巧妙地將課本內(nèi)容與實(shí)際生活相互聯(lián)系，運(yùn)用趣味實(shí)驗(yàn)來分析生活現(xiàn)象。以人教版高中物理必修二“圓周運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)為例。在學(xué)習(xí)“向心力”的相關(guān)內(nèi)容后，學(xué)生或許可以解答“什么是向心力？向心力的作用有哪些？”等問題。然而，當(dāng)教師詢問“為什么火車在轉(zhuǎn)彎處的軌道外側(cè)比內(nèi)側(cè)高？”時(shí)，學(xué)生可能因?yàn)闊o法將理論知識(shí)與實(shí)際生活聯(lián)系起來而無法回答。在這種情況下，教師可通過一些趣味實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析生活現(xiàn)象中的物理知識(shí)。首先，教師準(zhǔn)備一輛小車、一個(gè)裝有沙子的容器和一個(gè)有坡度的弧形木塊，以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過觀察沙子的凹陷程度，學(xué)生能夠推斷沙子受到的力的大小，并推測(cè)小車受力的情況。隨后，教師演示小車在沙子上進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，留下兩道凹陷程度相近的痕跡，然后施加一個(gè)力使小車轉(zhuǎn)彎。通過觀察小車在沙子上轉(zhuǎn)彎留下的痕跡，學(xué)生能夠清晰地觀察到外側(cè)受力較大的情況。其次，教師提出問題：“如果速度加快，外側(cè)與內(nèi)側(cè)受到的壓力差會(huì)不會(huì)更大？”以此引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論，在學(xué)生得出結(jié)論的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)他們開展實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證所得結(jié)論的準(zhǔn)確性。再次，教師繼續(xù)提出問題：“為什么外側(cè)的壓力比內(nèi)側(cè)大？用什么方法能減少外側(cè)的壓力？”學(xué)生可結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)和向心力等知識(shí)進(jìn)行分析，進(jìn)而提出解決方案—通過提高外側(cè)墊高來減少外側(cè)所受的壓力，以提供足夠的向心力。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生使用木塊將小車墊高，并介紹火車轉(zhuǎn)彎設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，將物理理論與生活實(shí)踐相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生對(duì)生活現(xiàn)象的關(guān)注，并深入分析其中的物理原理。通過開展趣味實(shí)驗(yàn)理解物理原理并解釋生活中的現(xiàn)象，有利于學(xué)生將物理學(xué)習(xí)融入日常生活，逐漸消除對(duì)物理學(xué)科的隔閡。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生關(guān)注物理現(xiàn)象并深入思考其中的物理原理，幫助他們認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)無處不在，從而加深其對(duì)物理知識(shí)的理解和記憶。（三）以趣味實(shí)驗(yàn)助力概念理解在高中物理教學(xué)中，部分概念內(nèi)容較為抽象，學(xué)生難以僅憑文字表述加以理解。相較于傳統(tǒng)的理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)可以為學(xué)生提供更直觀的認(rèn)識(shí)，幫助他們將抽象的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為具體的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。趣味實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃寣W(xué)生直觀地感受物理原理的外在表現(xiàn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程，能夠幫助學(xué)生更好地理解并記憶相關(guān)概念［2］。以人教版高中物理必修三“磁場(chǎng)磁感線”的教學(xué)為例。對(duì)于學(xué)生而言，磁場(chǎng)是一種較為抽象的概念，難以用肉眼觀察或肢體觸摸。學(xué)生往往難以通過簡(jiǎn)單語言描述磁場(chǎng)究竟是什么，以及如何利用磁感線表示磁場(chǎng)。因此，教師可利用可視化手段來加深學(xué)生對(duì)該知識(shí)的理解。首先，教師傳授學(xué)生關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的物理原理知識(shí)，并引導(dǎo)學(xué)生思考磁鐵的特性。通過聯(lián)系日常生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生可能會(huì)意識(shí)到磁鐵具有吸引鐵物質(zhì)的特性。其次，教師可提出問題：“如何用肉眼觀察磁鐵的磁場(chǎng)？”以此引導(dǎo)學(xué)生深入思考。為了使不可見的磁場(chǎng)可視化，學(xué)生提出使用鐵粉的方法，并設(shè)計(jì)了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。通過將鐵粉置于磁鐵周圍并插入透明隔板，學(xué)生成功觀察到鐵粉在磁力作用下的變化過程。再次，學(xué)生進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，他們將鐵粉放置于透明盒子內(nèi)，在盒子上方放置磁鐵，以清晰地觀察鐵粉的變化情況。在此過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生思考“鐵粉變化后的形態(tài)是否遵循某種規(guī)律？”等問題。最后，通過實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生能夠直觀感受磁場(chǎng)的存在，并理解鐵粉的形態(tài)反映了磁場(chǎng)的特性，同時(shí)初步了解磁場(chǎng)磁感線圖象的表示方式及不同磁鐵引起的磁場(chǎng)差異現(xiàn)象。在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過多種感知方式，如視覺、嗅覺、觸覺等，并結(jié)合趣味實(shí)驗(yàn)使學(xué)生直接感知物理現(xiàn)象，有利于學(xué)生理解復(fù)雜的物理知識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。（四）以趣味實(shí)驗(yàn)探究物理規(guī)律高中物理學(xué)習(xí)的有效性與深度探索物理規(guī)律密不可分。傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)常常受限于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)范式，缺乏創(chuàng)新和變革的元素。學(xué)生通常扮演實(shí)驗(yàn)執(zhí)行者的角色，導(dǎo)致他們?nèi)狈μ剿骶瘢虼穗y以真正領(lǐng)會(huì)科學(xué)探索的樂趣。這種重復(fù)且單調(diào)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境會(huì)使學(xué)生感到疲倦，從而降低其對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力。有趣的實(shí)驗(yàn)可以激發(fā)學(xué)生的好奇心，促使他們積極參與實(shí)驗(yàn)并收獲深入探究物理規(guī)律的樂趣，從而提高對(duì)物理學(xué)知識(shí)的理解能力。以人教版高中物理必修一“自由落體運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)為例。通過教師的講授，學(xué)生能夠理解相關(guān)物理概念。然而，一些學(xué)生可能會(huì)產(chǎn)生疑問，即為何不同重量的物品的下落速度卻是相同的。教師可通過趣味實(shí)驗(yàn)的方式引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究這一問題。首先，教師準(zhǔn)備不同尺寸的石塊和若干紙條，演示同一高度下石塊的自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生觀察石塊的下落速度并進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，從而確認(rèn)石塊的下落速度恒定。在石塊和紙條的下落實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生注意到紙條的下落速度較慢，進(jìn)而引發(fā)疑問：“為何紙條下落速度較慢？不同物體自由落體運(yùn)動(dòng)的速度是否存在差異？”其次，教師可以借助實(shí)驗(yàn)過程，引導(dǎo)學(xué)生深入理解物體在自由落體運(yùn)動(dòng)中受到空氣阻力影響的情況。由于紙條的質(zhì)量較小但表面積較大，因此它所受到的空氣阻力比石頭更大，從而導(dǎo)致紙條下落速度較慢。再次，教師可引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，利用現(xiàn)有材料驗(yàn)證紙條與石塊的下落速度是否相同。有的學(xué)生建議將長條形容器抽成真空以消除空氣阻力，從而比較紙條和石塊的下落速度；有的學(xué)生認(rèn)為可將紙條和石塊綁在一起，其重量必然大于石塊本身，借此推斷新整體的自由落體速度可能會(huì)大于石塊本身的速度，并隨后進(jìn)行驗(yàn)證。最后，在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過程中，學(xué)生可能會(huì)面臨各種問題或遇到實(shí)驗(yàn)失敗的情況。然而，這些挑戰(zhàn)為學(xué)生提供了寶貴的實(shí)踐機(jī)會(huì)，有助于他們主動(dòng)思考并培養(yǎng)解決問題的能力。當(dāng)遇到問題時(shí)，學(xué)生應(yīng)首先檢查之前的操作是否存在偏差，然后分析問題產(chǎn)生的原因，并據(jù)此思考解決方案。通過這種自主思考和問題解決的實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷，學(xué)生將在未來的物理學(xué)習(xí)中受益匪淺，能夠克服許多困難。實(shí)驗(yàn)失敗使學(xué)生意識(shí)到任何事物都需要時(shí)間積累和努力，同時(shí)也能夠接受失敗是學(xué)習(xí)和成長的一部分，從而不斷實(shí)現(xiàn)自我完善。與傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)相比，趣味實(shí)驗(yàn)所需器材更為常見，操作更加簡(jiǎn)便。在趣味實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不僅能夠觀察教師的操作過程，還能參與實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，如材料準(zhǔn)備、步驟操作、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論總結(jié)和失敗思考等。通過這種方式，學(xué)生能夠深入理解實(shí)驗(yàn)原理，掌握物理知識(shí)和基本概念，從而激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣和動(dòng)力，提升物理學(xué)科素養(yǎng)。此外