怎样才能学好物理?他非常认真地回答:一个字,“玩!”

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图丨一鸣

怎样才能学好物理?他非常认真地回答:一个字,“玩!”

第四届全国高中生物理创新竞赛(CYPT)上,省前中青年物理学家锦标赛代表队在比赛中表现不凡:在全国20多所知名高中中,获得了特等奖。

对于此次获奖,6位队员和他们的指导老师耿宜宏都说,比赛虽然辛苦,但感受最大的还是两个字:“好玩。”

有多好玩?

“让你想偷偷睡在实验室的那种好玩!”“让人根本停不下来的好玩!”

好玩的背后,却是耿宜宏对物理教学的深刻思考:

对很多孩子来说,学校不再是快乐的地方,上学也不再是一件快乐,而是痛苦的事情。

这对学校和老师们来说,绝对是教育的失败。

那作为老师,我们能做些什么才能改变中小学教育目前的困境和尴尬,让我们的教学给孩子们带来更多的快乐?

我常常想,如果不能改变外部世界,那就改变我们的心灵世界;改变不了现行的教育体制,那就改变我们自己的课堂吧!

我想,那就,从演示实验玩起来吧!

以身试法打造生动场景

其实任何学科的教学,要想创造最佳的教学效果,都离不开好的课堂环境。

而对于内容比较抽象、枯燥的物理课来说,创设一个生动形象的教学情境就尤显重要。

案例:

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▲图1 实验图片

在验证机械能守恒定律时,需要演示“铁球碰鼻”(如图1)。我首先让铁球能刚好接触我的鼻子,然后正常释放铁球。

当铁球摆向另一方,又摆回到我的方向时,学生们都集中注意力观看是否会撞到我的鼻子,有的学生还为我捏了一把汗,这样就增加了学生对知识的兴趣,加深他们对实验的印象。

用感性材料,化抽象为具体

物理概念的教学是教学过程中关键的第一步。

由于某些物理概念较为抽象,使我们在讲解时无法令学生深入地理解。我试了演示实验来辅助,还在学生记忆中留下较深的印象。

案例:

加速度概念这节课,因为演示实验的难度,绝大多数教师没有设计相关实验。

在引入新课的时候,比较好的一种方式是播放飞机、汽车和摩托车三者起动比赛的场景,通过讨论让学生对加速度的概念有所了解。但这样对加速度的大小还没有感性认识,总觉得缺少什么。

针对这一问题,我设计了三个简单的实验,让学生对加速度的理解有了理性的提升:

1.让小车从长为80cm、高为9cm斜面上由静止释放(此时的运动的加速度约为1m/s2);

2.小车从长为80cm、高为48cm斜面上由静止释放(此时的运动的加速度约为5m/s2);

3.让橡皮或钥匙串自由下落(此时运动的加速度大小约为10m/s2)。

这样的实验让学生对加速度大小的理解很快又从抽象到具体,也就更加深刻地理解这一概念,达到教师讲解和板书都无法达到的效果。

看得见的概念和规律

物理学中的绝大多数规律,需要在大量观察和实验的基础上,通过分析归纳总结出来的。所以学生对物理规律的深入理解、掌握和应用上就会存在着困难。因此,物理规律教学常常是我们教学的难点。

这时如果借助课堂演示实验的帮助,从实验归纳和总结出物理规律,是比较能让学生接受,也较直观地阐明物理规律的方法。

案例:

在课本上要求验证性的实验牛顿第二定律,通过演示让学生从实验所得到的数据中亲自计算得到的关系。

于是我设计了验证气体定律和能量守恒定律的实验。

在讲“能量守恒”时,先提出看似违背能量守恒的“怪坡”——

“怪坡”是大自然中一种奇妙现象,在“怪坡”上,水可以自行往高处流,人骑在自行车上无需蹬车就可以自行冲上“怪坡”的坡顶,可是要想从坡顶下来就必须得用力蹬车才行。

之后,我会做利用双椎体上滚的实验。

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实验:双锥体上滚(来自网络)

这个意外,与学生平时的经验不相符合,从而就会吸引学生对“怪坡”这一现象的思考,激起学习兴趣和探究欲望。

另外,在探究“惯性大小与质量的关系”时,我也设计了这样的演示实验——“单手撕纸条竞赛”。

主要流程是:

引起思维冲突(老师捏住A处甩纸片,很难将纸条B甩断)→学生分组实验(要求:用最省力的方式,最快速度将A与B甩断)→分析总结→拓展延伸(用铁夹夹住B处,有异曲同工的效果)。

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图2:单手撕纸条竞赛

“千言万语说不清,一看实验就分明”,演示实验让学生喜欢走近物理,甚至在实验中停不下来。

学生自己玩起来了

实验具有真实、形象、生动的特点,对中学生有很强的吸引力。一位物理学家曾经说过:天才就是强烈的兴趣和顽强的入迷。

所以我在引入新课时,常会选择一些有趣、新奇和使学生感到意外的演示实验,创造愉悦的物理学习环境。

案例:

在“牛顿第一定律”的教学中(如图3),用“吹乒乓球的挑战”引入新课。

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图3:吹乒乓球的挑战

娇小的女生轻易可以吹起乒乓球;高大的男生用最大的力却也吹不动(我在学生无意间换了球,换成一个内部装满小钢珠的乒乓球)。

新奇的实验现象出乎学生的意料,恰到好处地将学生的“无意注意”向“有意注意”转变,使学生的兴趣不只停留在被观察的表面现象上。

案例:

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图4 互感现象教学

在互感现象教学(如图4)的引入中,我把带有铁芯的小线圈与电脑的耳机接口相连,把大线圈与小音箱相连。学生观察到,把小线圈慢慢插入大线圈中的过程中,小音箱发出声音,插入越多,声音越大,拔出时声音也同时渐渐变小。两线圈并不相连,小音箱为什么会发出声音呢?学生的好奇心被激起。

同时,分组实验后,还可再增加学生的创造和探究体验。

案例:

在进行牛顿第三定律教学时,为了让学生进一步理解体验相互作用力的特点时,我们设计四组分组实验,如图5,分别让学生通过实验去体验:(1)两人站在滑板上互推;(2)小风车在平板车上的运动;(3)玩具小车在平板上的运动;(4)两气球互压等。

这样的体验效果比个人进行实验是翻倍的。

实验还可以拥有“时代感”

将现代技术与物理实验有效结合,是物理实验现代化的发展方向之一。现代技术在计算机实时测量、获取实验数据、处理实验数据、分析实验结果等方面具有独特的优势。我在常规运用现代技术辅助实验教学有:

①利用摄像头同步放大。

②利用相机记录实验过程,逐帧慢放,让学生观察过细节。

③利用电脑和传感器辅助记录数据,并进行相关数据的处理,快捷省时。

案例:

在探究平抛运动的性质时需要进行“平抛运动中水平方向是匀速运动,竖直方向做自由落体运动”的实验验证。课堂中的平抛运动演示仪,由于小球运动速度比较快,学生很难观察到物体每时每刻都能在同一水平线或同一竖直线上。

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5 摄像头拍摄画面

为此,我们利用摄像机摄下小球作平抛运动、水平方向的匀速直线运动和竖直方向自由落体运动的过程,再利用讯雷播放器的逐帧播放功能,播放比较三球在空中的位置(如图8所示),从而让学生更清楚地比较小球的位置关系,比听声音比较是否能碰撞,更具有科学性。

玩法升级,IYPT玩出未来科学家

什么是IYPT呢?

IYPT(International Young Physicist’s Tournament)是国际青年物理学家锦标赛的简称,是当前世界上最重要的中学物理竞赛项目之一,由大学或中学组织实施、中学生参与,是一项以团队对抗为形式的物理竞赛。

无数个假期,我带领社团开展实验活动,既做指导老师,又做实验同伴。在行动中研究,在研究中行动,他们的水平不断增长。

自2013年小试身手,参加首届江苏省青年物理学家锦标赛获得银奖后,同学们从此一发不可收,2014年参加第二届JSYPT获得金奖,2015年参加第三届CYPT(全国赛)获得一等奖,2015年7月参加第三届JSYPT获得金奖,2015年还在全国中学生物理创新大赛也获得了第五名……

队员周义杰说:“耿老师为了这个活动,把自己一把老骨头都搅干了。集训的时候,天天陪着我们做实验,天天看着我们作报告,天天一早就来,很晚才走,全是靠一股热爱和激情。”

而我说,学生发展得越好,做老师的越快乐。这样的物理课堂,才是真正培养人的终身能力的课堂。

在我看来,一节好课,不仅仅是准确无误的把课本知识传授给学生,完整体现了教学设计。

更重要的是,要根据学生成长年龄和认知的需要,把课本上哪些死的枯燥的知识生活化、形象化、生动化,变成学生容易理解、乐于接受的知识。

这样的课堂,才是生动有趣,引人入胜的,才能启发思考,实现教育与教学的自然结合。

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– END –

本文为作者原创

作者丨耿宜宏

编辑丨田佩

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