优化物理实验 促进深度学习

周 岩

(江苏省徐州市第一中学 221000)

物理课程包括了物理实验和物理理论两个方面的内容，其中的实验是构成物理教学的重要部分，也是发展高中生的动手能力、提升学生物理核心素养的重要途径.教师在开展高中物理教学的过程中，要以“深度学习”为教学主旨，围绕“光的偏振”开展实验教学.本文就如何帮助学生活动体验乐趣，构建有意义的课堂学习过程展开讨论，并提出了几点策略.

一、通过“模拟实验”活动，促进学生经验向深度转化

在教学“光的偏振”这一章节内容时，教师要引导学生积极展开实验，并通过开展“模拟实验”活动来促进学生经验深入发展.高中物理教师要充分注重实验教学的优异性，实验教学能够通过开展实验来将复杂的教学内容简单化，抽象的学习内容具象化，进而帮助学生更好的开展相关内容的学习.

案例一例如在进行“光的偏振”一节的实验教学中，教材中有绳波穿过“狭缝”的图片，一些教师在进行这一部分的教学时，通常会选择照搬教材方法，僵硬的依照教材内容顺序进行教学，没有关注学生的学习需要，忽视了学生的学习需求，使得学生的自身相关经验不能够得到充分的积累，进而导致学生对“狭缝”实验心存疑惑.因此教师就要积极转变自身的教学方式，通过积极开展模拟演示的教学方式，以具体实验来引领学生对相关内容进行深入探究.在进行这一实验时，需要用到的实验材料和工具有电源、电磁打点计时器、水晶弹力线等，其中的弹力线不能太粗，也不能太细，否则会影响振幅效果.在开展具体实验时，以黑板为背景，绳波最宽处达4cm，用不同的颜色来进行区分以便于学生观察实验现象.对于“狭缝”的制作，教师可以利用茶叶罐的瓶盖进行叠放，在两盖间夹厚度为3mm的长条纸板，而后利用胶布粘结固定，形成“狭缝”.将水晶弹力线一端拴在打点计时器的振针上，另一端由学生拉近，打开电源，由振片振动，让弹力线形成绳波，分别从与“狭缝”平行、垂直两种方向进行探究.在这个过程中，教师可以提问学生：“通过沿平行绳波方向、垂直振动方向来观察实验，有哪些现象？”学生在经过思考后，回答：“在平行时，绳波应该能够通过‘狭缝’，但在垂直时不能确定会不会与振幅减弱有关，可能会受振幅强弱影响而通不过.”在学生回答完毕后，教师不要直接进行解释，而是要引导学生进行进一步的思考，由学生自己来阐述自己的想法，并鼓励学生积极进行质疑.有学生认为：“在‘狭缝’与绳波平行时，绳波传播正常通过；但在垂直时，绳波被阻挡.”从实验现象来看：与“狭缝”垂直时，绳波振幅由大变小，直至消失.这说明垂直分量被阻挡，而平行分量依然能够通过.由此可见，在实验教学中，我们通过带领学生进行具体实验并进行积极的体验、观察和分析，引导学生将已有的个人生活经验、知识内容与共同体验相碰撞、相结合，让各种想法在交流中形成统一.在很多时候，在“狭缝”实验中，一部分学生可能会存在片面甚至是错误的认知，但在进行进一步的交流、探究、整合中，就能够逐渐形成有意义的知识、经验，进而提升了学生的知识水平，达到了利用实验教学来发展学生的科学观察、逻辑思维力的教学目标.

二、通过“演示实验”，促进学生知识向能力的发展

高中物理教师在教学过程中要鼓励高中生进行物理知识拓展、创新，进而引导学生提高知识的应用性.在开展高中物理教学中，想要通过物理教学来培养和提升学生的思维创新能力，就必须要积极开展实验活动，通过实验将实践与知识进行有机结合，进而架构起一个立体、开放、科学的高中物理课堂教学体系.在当下的教学过程中，学生通常能够掌握某一个知识内容，但却并不一定能够将这个知识点转化为具体能力，即“学起来和做出来是两回事”.为了改善这种片面化的教学效果，教师可以在教学过程中积极应用“演示实验”，利用“演示实验”来帮助学生将抽象的知识内容转化为具体的实际行动，引导学生将知识转化为能力.

案例二在“光的偏振”教学实验中，我们一般会选择大角度快速转动方式，让学生观察透射光的变化，分辨变亮、变暗.但是，对于检偏器缓慢转动时，学生在观察偏振现象时，会产生困惑.偏振片在转动时，是否有部分角度区间，透射光强度没有变化？或者是变亮还是变暗？为了让学生把握“光的偏振”实验原理，去除干扰因素，强化对相关物理知识的科学探究，我们可以通过“演示实验”活动，让学生深入理解.首先，去除教室内其他干扰光源，如日光灯、室外光源；其次，从透射光角度入手，当选择检偏器较小角度时，可能对透射光的强度变化带来干扰；最后，从观察视角入手，学生对透射光的比较，往往是通过与记忆强度相对比，而人眼一般只能保留影像0.1～0.4s，随着时间推移，记忆中的影像会逐渐模糊，从而造成对比困难.为此，我们借助于偏振装置，进行透射光动态演示实验，让光线通过偏振片，透射到黑板上，然后，从夹角为零开始，快速转动检偏器，观察实验现象.从学生观察中发现，当夹角变化时，透射光的亮度由亮变暗，再变亮.反问学生，何时最亮？何时最暗？有什么规律？结合学生观察与实验讨论，有学生认为，当两偏振片夹角为0°时，最亮，90°时最暗，从0°到90°，会逐渐变暗.根据学生的回答，教师再提出问题，如果缓慢转动检偏器，实验现象又会如何？在进行慢速转动时，对光强的变化很难区分，感觉几乎不变.为此，针对学生的疑惑，我们引入四把相同的手电，四组偏振实验器材及偏振片，让学生自主讨论，重新构设“演示实验”.将四把手电放在支架上，相同光源投射到黑板上；利用四组偏振器材，分别按照0°、30°、60°、90°顺序排列.观察实验现象，得出结论.原来，光波与绳波具有相似性，都能够产生偏振现象.由此，在学生“演示实验”中，让学生从中了解事物变化的本质，引导学生从探究中归纳实验规律，把握知识的本质，培养科学思维.

三、注重学生活动体验，增强探究品质

在进行实验教学的同时，教师也要充分注重学生的活动体验.活动体验的好坏直接影响了学生参与课堂活动的积极性和主动性，因此，在开展高中实验教学的过程中，教师要积极引导学生展开讨论、自主思考，通过提升学生的活动体验来让学生能够更加积极、主动地参与到学习活动中，同时，增强学生的物理探究品质.

案例三了解的“光的偏振”规律，对于在较小的转动角度下，透射光的强度变化如何进行准确表征？也就是说，对于较小的夹角，是否也符合这一规律？我们通过组织实验材料，以0°转动较小的角度，让学生观察透射光的强度变化.学生发现，因为转动角较小，光的强度变化不明显.为此，怎样来设计实验活动，能够定量测定偏振现象中，偏振片的夹角与透射光强度的定量关系？有学生提出，利用纸盒画上两条平行狭缝，将偏振片插到纸盒狭缝上，竖直起来，一片不动，另一片转动，记录夹角度数，观察透射光的强度值，来分析两者关系.通过学生动手实验，展开交流后得出，可以利用照度计，与灯泡、偏振片固定于相同高度位置，避免探头位置变化影响度数；采用表格法、图像法等，分别记录相关数据，并比较哪个实验方法更准确.图像法较为直观，可以反映光强变化趋势.

总之，在开展高中物理教学的过程中，教师要积极引导学生积累相关经验、将知识转化为具体能力.在探究“光的偏振”问题时，教师可以通过开展实验活动，让学生真正学习、理解、掌握物理知识，从而发展必备品格和关键能力，为学生的未来学习打下牢靠的基础.