从形似到神具

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“匀速直线运动”是初中物理需要重点研究的主要运动形式，然而，由于其运动模型的理想化，常常使演示实验的完成和探究活动的开展成为课堂教学过程中待以突破的瓶颈，对比众多教材和老师上课的经历，大多都会选择以图文信息的方式直接呈现所创设的数据情景，如沪科版8年级物理教材就是这样设计的：如图1所示，一辆小汽车在平直的公路上平稳的行驶，在这条公路上任意选取3段路程，并记录其运动时间，请根据速度公式，计算这辆小车在3段路程上的运动速度，简单易行的数学计算，使学生很容易从数据对比中获得速度相等的直观感受，浅显、流畅的课堂教学过程也使许多老师满足于对基本结论的获取，不再考虑教材实验设计中深层次的内涵和方法，进而，将课堂教学引入以速度公式应用为主体的习题课教学模式中去那如何挖掘研究“匀速直线运动”实验的深层次内涵，并引领学生体验科学探究的过程呢?下面我结合自己的授课实践，谈谈实验创新过程中的一些做法和思考。

1　简易取材，创建真实的演示情景

匀速直线运动的真实情景很难创建，课堂上，我们通常只能以一些近似现象加以替代，实验过程如下：在内径约为1cm，长约为50 cm的玻璃管中注水，使其两端封闭，并在管中留一小气泡，如图2所示，使玻璃管翻转后竖直放置，观察并研究气泡的运动情况，由于气泡由静止开始运动时做加速运动，所以起始点选择应离端点一段距离，然后每格10 cm做一个标记，用秒表分别测出气泡通过10cm、20 cm、30 cm、40 cm处所用的时间，并将数据记录在下表中，

与单一的图文信息相比，实验现象更具真实感，也更容易激发学生学习的热情，手、眼、脑并用的多纬度体验也更能帮助学生从纯粹的数学计算中摆脱出来，使注意力专注于对物理现象的认识与探索，当然，如果实验过程就此为止，那也就仅仅达到了形似的演示效果，与文字情景描述的实际作用并无太大差异，那如何才能在浅显的实验过程中寻求深入研究的突破点呢?

2　寻求突破，促进思维的创新提升

匀速直线运动的特征是运动快慢始终如一，也就是速度每时每刻相等，每通过10 cm所用的时间相等就能说明气泡全程做匀速直线运动吗?一组数据的单薄很难具有充分的说服力，这既是实验设计的瓶颈，又是引发学生质疑，引导学生深入研究的契机，再次阅读沪科版8年级物理教材中的那段文字，我深感整个实验的核心思想应体现在“任意选取”四字，我们不要把“任意选取”狭隘理解为一次实验步骤的要求，它更多体现的是一种实验设计的整体思想，是用来处理由特殊数据向普遍规律过渡的一种思维需要，因此，接下来我安排了两组不同层次的课堂活动，分别从收集信息和数据处理两方面引领学生深入研究。

活动一

多次实验，以不同思路寻求更多的信息积累，多次实验不是简单意义上的重复测量，它需要学生根据自己对“任意选取”的理解提出深化实验过程的不同方案，讨论过后，学生的思路大体分三类，第一类：紧密围绕“每时每刻”的含义，以微分的思想组织实验步骤，测量“每时每刻”的速度是不现实的，微分的过程正是由宏观向微观过渡的常见思路，具体做法：在原有10 cm每段的基础上，不断缩小每段路程的长度，测量所对应的时间，并根据速度变化的趋势来判断每时每刻的速度大小关系，第二类：紧密围绕“数据选取的任意性”，重新分割1米的玻璃管，具体做法：选择不同起始点，并使各路段划分由等长度变成不等长度，消除等距离长度的特殊性，使测量的情景更具普遍意义，第三类：更换比较思路，对比实验结果，比较物体运动快慢的思路有两种，可以是相同路程比时间，也可以是相同时间比路程，具体做法：学生相互协作，相等的时间间隔记录气泡移动的距离，并比较距离的长短，三种做法体现了学生多元化的设计思路，这既是学生之间相互交流、共同提高的基础，也是课堂生态化发展的源泉。

活动二

描点作图，用图像法深入领会运动特征，图像法直观、形象、生动，让人一目了然，许多复杂的物理规律、物体的运动变化过程以及物理量之间的相互依存关系都可以用坐标图像清楚地描述出来，更重要的是学生经历了图像的描绘过程，更能体会和感悟到一些抽象物理量或是复杂现象的变化规律，为了体会匀速直线运动的状态特征，我特地将学生分成三组，分别作s-t、v-t、v-s图像，并在图像对比中深入理解v、t、s之间的对应关系，同时为速度公式的应用奠定基础。

3　感悟过程，领会实验的真正内涵

从真实情景的创建到探究过程的深入，我深深体会到对演示实验内涵的准确把握是发挥演示效果最大化的关键因素，初中物理教学中有众多演示实验，其内涵不尽相同，教者往往要根据演示实验在课堂教学中的作用来确定实验教学的重心，就教学作用而言，有些实验是为了引入课题，激发学生的求知欲望，如《平面镜》一节中演示“水浇不灭火”的实验，其重心在于形象铺垫，有些实验是为了提供必要的感性素材，帮助学生建立概念和认识规律，如利用玻璃瓶、玻璃细管和水演示微小形变实验，帮助学生深入体会力可以使物体发生形变，其重心在于认知过程，有些实验是为了进行观察和思维训练，巩固和应用物理知识，如电学中经常用到的黑箱实验，其重心在于合理应用，有些实验是为了提供示范，为学生训练实验技能创造条件如演示托盘天平的使用，其重心在于准确示范，不同的内涵使演示实验的教学设计有着不同的过程和偏重，很显然，研究“匀速直线运动”的演示实验属于第二类，因此，在设计实验时就不应满足于完成简单的模拟实验，在认识运动规律之余，更要培养学生学会收集信息的方法、体验数据处理的过程、感悟由特殊数据向普遍规律过渡的思路因此，我们在演示实验教学中一定要注意使学生的观察和思维活动紧密结合起来，用观察促进思维活动的展开，又用思维指导观察活动的进行，使学生逐步认识物理概念、规律，逐步发展观察和思维能力，只有这样才能使演示实验的过程真正突破文字信息所不能表达的深层含义，达到从形似到神具的完美提升。