基于“仿真物理实验室”下的探究性课堂教学探讨

韦叶平　刘成华

摘要：本文就“仿真物理实验室”的使用，结合“动量守恒”的课堂实录，探讨了几个物理实际问题的教学实例。

关键词：课堂实录；问题探究；教学评价；高考链接；教学反思

中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2009)1(S)-0030-4

“仿真物理实验室”是一种集模拟物理过程、即时数据分析为一体的优秀教学软件，它为物理课堂的教与学提供了丰富而又方便的实现机会，使用者可以根据需要模拟宏观或微观、高速或低速、或化静为动等平常无法实现或在现有中学实验条件下无法完成的实验。

1 “动量守恒”课堂实录

首先通过播放视频飞船与航天器对接、火车编组时车厢对接的画面；教室里，穿着溜冰鞋的两个学生，不论谁推谁一下，他们都会向相反方向滑开的现象，从而观察相互作用的两个物体的动量变化，使学生获得感性认识。然后把相互作用的两个物体抽象成两个相互作用的小球，在网络环境下，运用“仿真物理实验室”软件探究动量守恒定律。通过任务驱动的形式，让同学分组协作学习，探究出各种情形下,两球碰撞的动量变化情况，得出动量守恒定律及其适用条件，最后再通过理论推导得出结论。

(1)让学生明确学习目标，带着问题去学习。

高中学生都有一定的电脑操作基础，“仿真物理实验室”又非常容易上手，稍微培训一下就能使用“仿真物理实验室”这个软件。而且，在老师的指导下亲手设置实验环境，不仅有助于激发学生的学习热情，更能培养学生的动手能力及在实际操作中的探究能力，其实验步骤如表1所示。

(2)实验数据的记录，并观察数据，得出结论。

高二学生，基础知识仍比较薄弱、理解能力还有待提高，如果老师在课堂上直接将动量守恒定律的公式推导给他们，然后就让他们去用定律做题目，他们有可能依葫芦画瓢能够把题目做出来,但是要他们说出道理来却很困难。究其原因是他们对动量守恒定律的理解不透，动量守恒定律是怎么来的不太清楚。这样的结果会导致不该用动量守恒定律的地方用了，而该用的地方没有用。在这节课上,教师在检查学生设置的物理环境正确的前提下，让学生仿真实验、记录数据、处理数据、总结规律、得出结论，学生经过亲身体验，不仅记住了结论，更清楚了结论是怎么来的，也能控制实验条件，应用到实际问题中去。我们应彻底纠正“做实验不如讲实验、背实验”的错误认识，从根本上来培养学生的实验综合能力。

(3)问题探究

教学中以“学”为中心，学生是学习的主体，教师仅作为引导者。但教师可以根据对学生、教学媒体、教学内容等的分析，引导学生以独立思考和协作的学习方式大胆想象、不断尝试，努力发现知识，必要时还可以向教师寻求帮助;教师为学生的探索提供多种形式的帮助，并且促进学生之间的交流合作。学生在实验探究过程中能够发现不理解的或是觉得有趣的问题，往往比解决问题更为重要。 下面，笔者例举了一些有代表性的探究实验，如表3所示。

(4)教学评价

新课程评价既要发挥评价的甄别和选拔功能，更要注重发挥促进与激励功能，使评价过程成为促进学生发展和提高的过程，使每一位学生获得最大的发展和成功。因此，教师要根据不同的评价内容和对象，去选择不同的评价方式。例如，建立学生档案、项目调查、活动观察、实践操作、情景测验等，要将定性评价与定量评价相结合，切实提高评价的有效性和准确性。笔者在本节课上，注重培养学生积极的学习态度、创新精神、解决问题的能力以及合作精神，努力发现和发展学生多方面的潜能，如表4所示。

2 高考链接

例 (2006年江苏高考题)如图1，质量均为m的A、B两个弹性小球，用长为2L的不可伸长的轻绳连接。现把A、B两球置于距地面高为H处(H足够大)，间距为L。当A球自由下落的同时，B球以速度v₀向A球水平抛出。求：

(1)两球从开始运动到相碰，A球下落高度。

(2)A、B两球相碰(碰撞时无机械能损失)后，两球各自速度的水平分量。

(3)轻绳拉直的过程中，B球受到绳子拉力的冲量大小。

解析 本题情景新颖，内容涉及平抛运动、动量守恒、能量守恒等知识点，考查学生运用已有物理知识，分析具体问题的能力，重在分析物理过程。而学生的难点恰在对物理过程的认识和物理模型的建立。笔者尝试利用“仿真物理实验室”创设物理环境，模拟小球的运动情况，记录运动轨迹(图2）。学生对整个运动过程一目了然。从而，结合板书或直接在图2上选取有代表性的小球轨迹，构造出图3。在此基础上，再分析临界情况所满足的条件，该题便迎刃而解。

（1）设到两球相碰时，A球下落的高度为h，由平抛运动规律得：

3 教学反思：多媒体辅助物理教学的优越性

物理教学中涉及到许多抽象过程、微观过程、极端过程和结构复杂的实验仪器等，教师常借助多媒体课件简化物理模型、表现复杂过程。此外还可以借助几何画板、Excel软件来根据实验数据拟合曲线等，将定性的物理实验过程进行量化，化抽象为具体，更具有说服力，给这门古老的学科注入了新的活力。因此，利用多媒体辅助物理教学往往有着传统教学所不能实现的优越性。

(1)模拟不易观察的物理现象和运动规律。如“布朗运动”、卢瑟福提出的原子核式结构和α粒子散射实验、讲述万有引力定律时行星的运动情况以及卫星的发射、运行和接收等。

(2)控制物理现象进程的快慢。如“弹性碰撞”，可以形象模拟碰前、碰时、碰后，小球的形变和速度变化关系；再如，“平抛运动”可根据需要模拟任一时刻物体运动情况和竖直自由落体运动、水平匀速直线运动的联系，将实验过程显示在学生面前，引导学生理解平抛运动的本质。

(3)抽象物理过程形象化。如电流的形成、电磁场的产生和传播、原子核的裂变和聚变等物理现象，借助计算机模拟，可以将这些“无形”的动态物理现象变为“有形现象”展现出来，让大家看到它们的变化规律。

(4)课堂教学的信息量多、知识容量大。如，高三物理复习课上将高中物理所涉及的内容分成力、热、电、光、原五个专题，每个专题的知识形成知识链，各个专题之间的知识织成网。遇到数据处理较多的实验，要善于将数据处理和作图转化为简单的计算机操作，教学效率可以明显提高。

多媒体在课堂教学中发挥着巨大的作用，但我们不需要把它神秘化，其实它只是解决一些教学问题、提高教学质量的工具。当然，不是每一节课、每一个教学环节、每一个知识点都必须用多媒体技术，更不能让它主宰教学。我们应根据教学目标、教学内容、教学对象、教学条件而定，以提高教学质量和效益为目的，以改变学生学习方式和促进学生发展为宗旨。

(栏目编辑邓 磊)