把握教材内涵，开拓实验教学——粤教版高中物理必修教材探究，本文主要内容关键词为：教材论文,内涵论文,实验教学论文,高中物理论文,教版论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、通过现实生活提取信息，让学生知道学习应从观察、记录与反思开始
物理学习过程是对现实的观察、记录和反思的过程，物理学是一门既有技术又带有哲学性的科学，是以观察和实验为基础，通过反复推导和验证逐步发展起来的科学。粤教版高中物理必修1的第一章“运动的描述”中第一节“认识运动”就是从观察和判断物体是否运动的参考系开始，第二节从对时间与时刻的思考，对位移与路程的观察开始，并在“讨论与交流”栏目中的列车时刻表给出了记录时间与时刻的样本。这可以引发学生对现实生活进行观察时思考应当观察什么？需要提取什么样的信息？整个教材的一系列取之于生活的实例都向学生传递一个强烈的信号，这就是要学好物理必须从学会观察入手，学生只有学会观察，学会选择性观察生活中与物理相关的现象并进行科学的思考才能学好物理。
如果说观察是物理学习的序幕，那么对观察现象和数据的记录就是物理学习的开始，而对物理现象的观察体现在课堂教学中，就必须借助于实验来创造一些可观察、可记录的数据，这些数据又必须来源于实验，这就是第三节的内容“记录物体的运动信息”，这也是高一物理学习的第一个实验。有趣的是本实验也是从观察两种打点计时器开始，按教学三维目标的要求，知识目标应当为认识打点计时器，如何认识？如何判断学生是否认识？对照打点计时器阅读使用说明书是一个很好的观察与思考的过程，实验的第一个过程就是要求学生能在观察打点计时器的同时，说出打点计时器各部件的名称，这种说的过程就是知识的落实过程，是实现教学目标的过程，阅读说明书是良好的实验习惯和生活习惯的养成过程。打点计时器和数字计时器的使用，对打出的纸带的观察和记录，使学生对实验观察和记录有了初步的认识。在整个第三节没有繁杂的计算，只有简单的三条纸带，知道三条纸带所包含的时间和位置信息就达到了本节的学习目标。这种对实验的设计完全符合学生的认识规律，为了让学生对打点计时器有一个更清晰的了解，在教材配套的光盘中还有打点计时器工作过程更详细的介绍，实验仪器实物与多媒体的完美结合使学生对打点计时器有了更清晰的印象。有趣的是这几条纸带在未来学习匀变速运动规律、牛顿第二定律、机械能守恒定律等过程中都能提供有效的信息，由此可见第三节这个实验的重要性和基础性。
二、通过特例到一般问题的探究，让学生穿越时空与大师对话
必修1第二章“探究匀变速直线运动”，从内容编排上一改传统的方式，由自由落体这个特殊运动例子开始研究。教材中“落体运动的思考”对亚里士多德和伽利略两个截然相反的结论，通过实验的图片及文字叙述开始，逐步推广到探究匀变速运动规律，这种探究的方法符合物理发展的史实，也可以使教师在教学中引导学生穿越时空，站在历史的另一端去思考、去探究、去和物理大师来一次对话。这不仅让学生学到了基础知识，更重要的是在学习中充分体现了物理的发现之美和成功之喜悦，学到了物理前辈们研究问题和思考问题的方法，这种思维方法的掌握要比知识本身还重要。因为知识点忘记了可以复习，也可以通过有关资料查找到，思维的方法是一种长期养成的习惯，良好的思维方法是人类生活的无价之宝，是不可再造的本能。
必修1第四章“力与运动”这一节，在内容的编排上也是从伽利略通过斜面理想实验向亚里士多德的观点挑战谈起，让物理发展的史实在教材中再现，在这里教师可以通过本节内容引导学生懂得物理学的发展往往是从质疑人们普遍认可的规律开始，教师也可以通过还原历史上的斜面实验，在实验的过程中让学生先猜想实验的结果，然后用实验来验证其猜想是否正确，最后引导学生假设没有摩擦阻力的小球是否会永远运动下去，如果学生的猜想和假设结果正确，教师就可以鼓励学生：“如果你站在当时的历史的年代，那么你就是伽利略。”这样学生不但对本节课的核心内容“牛顿第一定律”有了深刻的印象，更重要的是学会了一种新的科学探究方法，对物理学中的理想模型有了新的认识。在必修2的第五章第二节“经典时空观与相对论时空观”中，相对论列车的四幅图和尺子在运动方向缩短图片及文字说明，把另一类无法在课堂完成的实验通过形象的图形和理想化方法提出来，这可以使学生把抽象难以理解的问题变得较为直观。
三、通过传感器进行实验，让学生学会寻找现代生活中的物理元素
现代生活同传感器有着千丝万缕的联系，可以说传感器正在悄悄地改变着我们的生活习惯，物理实验教学必须与时俱进，也必须引进传感器。粤教版在保留传统各类实验的基础上，引入了各种先进的传感器，使传感器成为连接传统实验与现代教学的桥梁。由于考虑到学校之间的差异，有些学校可能没有传感器，因此，在教材设计方面充分考虑没有传感器的学校，也可以通过对教材的阅读了解其应用。如必修1第一章第五节“速度变化的快慢加速度”一节的练习第4题引入了传感器，虽然这只是一道习题，但对传感器的应用还是作了较为详细的叙述。此实验还和汽车测速相关，这使物理与生活密切相关。本题除文字外，还把电脑显示器、传感器用实验照片的形式展示出来，传感器从此走进了教材。为了使传感器与传统教学相关联，教材还不忘配备一个数据记录表，借助此表实现了传统与现代教学工具的结合。在第一章的第六节“用图象描述直线运动”中把光电门、数字计时器进行实验时可采集小球经过光电门的遮光时间，从而计算出相关的数据，得出了小球经过两个光电门实验数据表和小球运动的v-t图象。由教材提供的表格和图象分析可以得出若把图中的数字计时器换成个人计算机，则可以通过五次实验和相关的软件设置，把数据表中的五组实验、运动图象一次绘出。这为普及和使用传感器现代技术进行实验埋下了伏笔。
第四章第四节“牛顿第二定律”中数字化实验过程及结果分析中“使用位置传感器的气垫导轨实验装置”中通过一个清晰的实验图让从来没见过传感器的学生也对其有一个初步了解。在研究“质量相同、拉力不同时的速度—时间图象”和“拉力相同、质量不同时的速度—时间图象”时，教材给出了一个通过实验得到的真实图像，这有利于没有相关传感器装置的学校进行思考和分析，有传感器的学校则可以通过演示实验或在数字实验室进行学生实验研究相关的知识，这对学生实验能力的提升和实验数据的提取是有帮助作用的。在第六节“超重和失重”的“讨论与交流”专栏中，利用数据传感器中的“力的传感器”实际测出一重物在电梯运行时受到的支持力与随时间变化的关系，这是本册教材又一次强化传感器在教学中的作用。在必修2第四章第六节“能量的转化与守恒”的“实践与拓展”栏目还利用数据采集器与泡沫或毛巾摩擦并绘出温度随时间变化曲线，同时引发学生进行思考。
四、通过感受性实验，让学生养成自主探究的良好习惯
物理是一门以实验为基础的学科，物理实验过程也是学生感受物理知识的过程，这种感受包括视觉、听觉、触觉、味觉的感受，其中视觉的冲击力是最强烈的，粤教版非常重视学生对实验的感受，如必修1第二章第二节“自由落体运动规律”中“测量反应时间”的小实验，是由两名学生合作，充分调动视觉、触觉器官作用，通过手脑的配合测量判断和反应时间，虽然这是一个简单传统的小实验，但对学生掌握其中物理知识提高学习兴趣的激励作用还是很大的。又如第三章第一节“探究形变与弹力的关系”中“认识形变”、“探究弹力”、几个插图和多媒体中的展示，通过视觉冲击让学生对形变和弹力有了初步认识，在此基础上，如教师在引导学生动手做几个类似的小实验，让学生感受形变和由此产生的弹力效果，学生对相关知识就达到了初步了解的目的，这种感受会在学生大脑中留下较难忘的印象。
必修2第一章第一节“什么是抛体运动”中的“各种各样的抛体运动”的六幅插图通过视觉让学生把平时常见的各种抛体运动进行观察，如教师针对插图提出几个相关的设问，学生很快就了解了抛体可分为竖直上抛、斜抛和平抛几种运动，学生也会自觉把平时所见的各类抛体运动进行分类。又如第二章第二节“向心力”和第三节“离心现象”中的部分插图，学生动手做一下相似的实验，就能感受向心力的存在，了解离心现象，这种由学生动手实验感受到的力和观察到的运动，在其内心深处留下的印象是深刻的。也许过几十年后，有关向心力的公式已经忘了，但对向心力的感受，对离心现象的解读，会伴随他们终生的。又如第四章第三节“探究外力做功与物体动能变化的关系”练习第5题，通过学生用力挤压装满水开有小孔的塑料瓶，使水从喷口射出的实验，让学生感受到外力做功可以改变物体的动能，力改变物体的形状，同时又可以观察水流脱离喷口后所做的运动，对这种感受实验的引导和思考会让学生对外力做功与动能变化的理解更加深入。
五、通过实验与探究过程的分解，让学生养成合作探究的良好习惯
按高中物理课程标准的要求，实验探究共有七个步骤，每个步骤都有相关的说明。在教学实践过程中，有许多教师对课程标准中有关实验探究问题产生了误解，错误地认为遇实验必探究，逢探究必须七个步骤都要学生来完成，这使探究浪费了学生的大量时间，产生了高投入低产出的效果。因为学生同时学了很多，所以不知学了什么；做了许多，则不知做了什么。这样教师认为学生学会了探究，但学生在多次反复的复杂探究过程中对探究过程的认识变得更加糊涂。粤教版在实验探究问题的处理方面采用了比较灵活的方法，在相关内容中，每节只要求学生探究一到两个步骤，这种降低要求、降低起点的做法使学生对探究活动产生了浓厚的兴趣，学生也不必再为每步都探究又不知自己在做什么而苦恼了。
必修1第二章第一节“探究自由落体运动”中对于物体下落过程有没有一定的规律可循呢？通过“落体的思考”提出了问题，让学生思考为什么同一种观点会推导出两个截然相反的结论？这实际上就是实验与探究过程中的发现和提出问题的过程，教材通过这样的形式让学生了解如何发现并提出问题，这种对实验与探究潜移默化的教育效果要比把七个过程一次批发给学生效果好许多。在第二节“自由落体运动规律”中的小标题“猜想与验证”明确了科学探究中的重要过程之一，并在边栏对猜想与假设进行了简单的定义。在第三章第一节“探究形变与弹力的关系”中通过弹簧形变与弹力关系，对实验与探究过程进行了简单的解读，重点说明的是通过对实验的观察与数据的记录和分析，得出实验结论。在第五节“共点力的平衡条件”中的实验与探究中则重视的是对实验过程的详细的描述，学生通过本节内容的学习可以知道实验的具体操作过程，学会通过实验记录力的方向和大小等相关的信息，并且根据这些信息分析得出实验结论。第六节“作用力与反作用力”中“探究作用力与反作用力的关系”的实验探究过程，重点要求学生进行的是猜想与验证，教材通过提出5个问题让学生产生5个自己的猜想，接着学生可以通过一个简单的实验对其猜想进行验证。
在粤教版必修系列中，关于实验探究比较完整的就是必修2的第四章第五节“验证机械能守恒定律”，在教材的开始学生独立设计这个规律的，要学生像科学家那样经历一次科学探究的过程，体验发现、创造和成功的乐趣。本节从要求学生设计出一种或几种实验方案入手，让学生选择合适的方案进行实验操作，写出实验报告。
总之，高中物理实验与探究的目的是为学生的终身学习、终身发展打下坚实的基础，由于文理将在高二分科，高一必修部分物理知识的内容对于将来学理科的学生来说，是为进一步学好物理知识打下坚实的基础。对于非理科专业的学生，则通过物理实验与探究的学习，要在学生内心建立理性思维的良好习惯，这种理性思维习惯的养成、分析和解决问题能力的提高要比掌握物理知识更重要。