挖掘学科特点提高物理课堂教学有效性
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【中图分类号】G633.7
【摘要】物理学是一门以观察和实验为基础的自然科学。实验既是学生形成物理概念、理解和掌握物理规律的基础，又是学生学习物理学的基本方法。在物理课堂教学中如果充分挖掘物理学科的之一特点，合理开发设计实验，既可以向学生提供对物理现象的感性认识，激发学生学习物理的兴趣，又可以培养学生的科学态度、科学方法和科学精神，进而实现物理教学的最大效益――提高学生的科学素养。
【正文】
著名教育学家巴班斯基认为：教学效益不取决于老师打算教给学生什么，而取决于学生学到了什么。在本轮新课程改革中这一认识被进一步升华为取决于学生实际获得了什么发展。著名的中学物理教育专家雷树人很早就提出：中学物理教学要使学生获得作为一个现代化的社会主义公民常用的基本物理常识；要使学生在学习基本物理知识的过程中逐步掌握研究物理问题的科学方法，从而培养学生分析问题、解决问题的能力；要大力培养学生的科学态度。可见，物理学科应以“促进学生发展”为其最大效益。
一、物理课堂教学有效性的界定
有效教学的核心在于“效”，目前比较流行的解释是“效益”和“效率”。所谓效益，主要是指通过教师一段时间的教学后，学生所获得的具体进步和发展；“效率”则指学生所获得的进步和发展耗时要少。
具体到物理学科，有效教学应是学生在教师的指导和帮助下，主动探究物理概念和物理规律等基础知识，研究物理学的基本科学思维和科学方法，在物理课堂教学的过程中培养观察能力、实验能力、理解的能力、创新能力、分析和解决问题的能力，最终实现提高学生科学素养的目的。
二、挖掘学科特点――合理开发设计实验，提高物理课堂教学有效性
如何在有限的时间内让学生获得最大收益，一直是广大物理教师在物理课堂教学中热衷追寻的目标。目前，影响课堂教学有效性的因素很多，比如教师的个人素质和教学情况、学生的个人素质和学习情况、学校的硬件条件、校风、班风等，本文仅从挖掘学科特点合理开发设计实验提高物理课堂教学有效性这一角度进行阐述。
物理学是一门以观察和实验为基础的自然科学。物理教学中，实验既是学生形成物理概念、理解和掌握物理规律的基础，又是学生学习物理学的基本方法。如果在某些适宜的物理概念和物理规律的教学中，借助学生熟悉的物品或实验器材，合理开发设计实验，让学生参与其中，将有效激发学生学习的兴趣，加速学生对于相应物理概念或规律的理解，同时在实验的过程中潜移默化地实现了培养学生观察能力、实验能力、理解的能力、分析和解决问题的能力；此外，开发设计实验的思路还能有效培养学生创新意识和创新能力。
例如“加速度”这一概念的教学，对于初次接触“加速度”这一概念的学生来说，正确理解加速度的含义是有一定难度的，特别是涉及加速度和速度的区别与联系的问题学生很难理解。为了突破这一难点，在本节课的教学过程中笔者受黄恕伯老师的启发，利用废弃的卡带式录放机开发设计了如下实验有效解决了上述问题。现就此实验的开发设计及感悟过程阐述如下：
（1）该装置的设计起因：加速度是速度的变化率，速度是位移的变化率，位移是视觉中的长度形象，因此加速度是与视觉相关的物理量，但是，由于涉及变化率的问题，加速度的视觉形象并不容易建立。那么，是否可以采用听觉的方式呢？比如卡带式录放机在转速不同时发出的声音是不同的。
（2）设计理论依据：人们在接受外界信息时，视觉比听觉有更大的优势，但实验表明听觉对音高的刺激与视觉对长度的刺激相比，听觉的感受性要灵敏得多。
（3）实验装置的结构和实验过程：在一辆沿斜面滚下的小车后面，拖了一根长约2米的磁带，磁带上录有一个不变的乐音（例如电子琴上的中央C）。把录音机的放音磁头接出来，装在斜面的一定位置上，用贴有细毛毡的弹性金属片将磁带轻轻压靠在磁头上。当小车沿斜面向下运动时，小车拖动磁带，使录音机发声。小车速度不变时，录音机的音高不变，速度越大，音调越高。这样就在视觉所观察到的位置变化（速度）和听觉所感受的音高变化（速度的变化）之间建立了联系，用听到的声音高低变化来理解速度变化，用音高变化的快慢来理解速度变化的快慢，即加速度的大小。由于人耳对音高的感受不仅灵敏，而且对“变”的感受比视觉更直接，因而对变化率的概念比较容易建立。
实验时，学生在教师指导下倾听录音机的发声，对什么是“变”，什么是“不变”，什么是“变得多”，什么是“变得快”，便有一个直接的感知。再把这些用听觉很容易建立的概念，通过视听结合的演示，迁移到视觉形象上来，这样就比较容易区别“速度大”和“加速度大”的不同含义，甚至连“加速度逐渐变小而速度逐渐变大”的复杂运动，也能通过具体的听觉形象获得理解。
（4）教学之外的启示
从开发设计该实验到和学生共同经历该实验的过程中，由于是利用学生身边的物品进行实验，改变了学生“只能在实验室利用专业的实验器材进行物理研究”的思维定势，帮学生建立了“生活处处皆物理”的科学研究意识，拓展了学生学习物理的时间和空间。以此实验为例可引导学生利用日常生活中常用的物品和工具，自制各种简单的仪器进行物理实验探究，在亲身感受中，学生的创新能力、观察能力、实践能力和探究精神均获得了较大提升，同时为学生的后续发展埋下伏笔。
（5）关于方法的方法
如果说实验是方法，则设计实验就是关于方法的方法。
物理学科中蕴含着丰富的教育教学资源，作为教师我们应根据物理学科自身的特点，在物理课堂教学中敢于创新，敢于合理开发设计实验，同时把我们的设计起因、思路、依据的原理毫无保留地传授给我们的学生，让他们从中体会到物理研究的基本流程和方法，然后鼓励他们在遇到物理难题的时候也可以开动脑筋借助身边物品开发设计适合自己的实验，去探究并解决这些难题，这样将实现使学生学习由被动接受转变为主动探究，教学效益也由课堂延伸到了课堂之外。如果在物理学习的全过程中，学生能从教师在物理课堂教学中开发设计的实验及这些实验背后蕴含的内容中有所收获，将最大限度的培养学生的观察能力、实验能力、理解的能力、创新能力、分析和解决问题的能力，最终实现提高学生科学素养的目的。
在物理课教学中，教师们都可以进行合理开发设计实验的研究，使学生们获得更多的科学方法，确立正确的世界观，即以此项教学活动为载体挖掘学科特点实现物理教学的最大效益。
参考文献：
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[2]刘润华，郭毕芬.开发地成本实验提高物理课堂教学有效性[J].中学物理教学参考，2010，（4）.
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[4]黄恕伯.以培养创造力为目标的物理教学实践与探索[J].物理教育研究，2000，（6）：43.