改进实验可视性,消除学生思维障碍 思维形式障碍
时间：2019-02-10 03:18:27 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
2009年10月份,著名教育专家张载锡老师来我校作了一场学术报告,其中谈到了中学物理教学如何改进实验可视性,增强试验趣味性,提高学习兴趣,消除学生思维障碍的问题。他认为在物理学习过程中常有这样的情况,本质的因素隐蔽着,不易被学生认识,这给学习带来困难,因此我们必须设法使本质的东西显现出来。实践证明放大是使本质得以显现的一种途径,可以用直接放大和模拟放大的方法,从而达到实验现象“可视”的目的,消除学生的思维障碍。下面是我在教学实践中的一些做法,供大家参考。
1.探究弹簧问题
在我们的日常生活中,弹簧形态各异,处处都在为我们服务。为让学生懂得胡克定律,即F=kx或ΔF=kΔx,在课堂上我做了一个有趣的小魔术,叫“神奇的木棍”。我手拿一根小木棍,说:“我这根木棍看似平常,但它有一种神奇的功能,它在我手上会自动的向上跑。”然后现场做了实验。就在学生都在思考,纳闷的时候,我问:“哪个同学愿意上来,我可以传授秘诀。”一个学生上来以后,我告诉他如何来做,原来我在小木棍的下方固定了一个橡皮筋,大拇指就套在橡皮筋上,当把木棍向下按时,橡皮筋就被拉长,橡皮筋被拉长后用手握紧木棍,当需要木棍向上跑时手轻轻一松就可以了。学生听后纷纷要求上来做这个实验,气氛异常活跃。紧跟着我请学生观察是否皮筋拉得越长,用的劲就越大,手松开后木棍向上跑得越高,从而引出了胡克定律。最后向学生强调用的劲不能太大,否则橡皮筋断裂,失败试验,从而又引出了弹性范围。
2.探究静摩擦力方向实验的可视性改进
静摩擦力方向的判别是学生学习的难点,其主要原因是学生在日常生活中缺乏这方面的感性认识,难以想象两个相对静止而又有相对运动趋势的物体接触面间的情况。一般我们会通过对物体受力平衡的分析来得到静摩擦力的方向,这种方法是纯理论的,学生难以直观感受。当然也可以让学生用手在桌面上用力推,感受静摩擦力的作用。这虽然有了一定的改进,学生有了感觉,但还不能直接观察到。针对这一缺陷,教师可以采用模拟的手段,把接触面间的情况加以“透视”,达到“可视”的效果,使学生能获得直观感受。
例如要分析如图1所示的两物体之间的静摩擦力方向,取两只鞋刷,使刷毛相对地迭放在粗糙的水平桌面上,水平推上面的一只鞋刷,可以看到上下物体间刷毛形变的方向相反(如图2所示)。由此可以推想出上、下物体所受静摩擦力的情况。也可以在软泡沫塑料的一面切出矩形槽口,以代替毛刷(如图3所示)。教师通过这种模拟放大的手段,给学生提供一个表象思维的模型,使学生在解决此类问题时,消除思维的障碍消除。
3.微小形变实验的可视性改进
物体在受到压力或拉力时,在一定范围内会发生弹性形变。对弹簧、海绵等物体,其形变程度较大,我们可以直接观察到,但是对于硬质玻璃瓶、桌面等物体,其形变程度很小,一般难以直接观察。此时,需要通过一些特殊方法,把这种微小形变放大,达到“可视”的效果。
例如对椭圆形玻璃瓶的微小形变(图4所示),可以在密封玻璃瓶的橡皮塞中插入一玻璃管,并在玻璃瓶中注入适量有色液体(如红墨水),然后分别沿椭圆玻璃瓶的长轴和短轴方向挤压瓶子,将分别看到玻璃管中的液面下降和上升。这是通过挤压改变玻璃瓶的体积,从而改变液面高度,把玻璃瓶微小弹性形变引起的微小体积变化,转化为玻璃管内液体高度的较大变化,达到“可视”的效果。
对桌面的微小形变,通常借助光的反射来完成。如图5所示。当桌面受力发生微小形变时,平面镜M、N随之倾斜,从而使反射到墙上的光点向下移动。光点的移动放大了桌面的微小形变,使得桌面的微小形变变得“可视”了。
4.光传播路径的可视性演示
光在空气中传播时基本上是沿直线传播的,为了显示光在空气中的传播路径(光路),通常向空气里喷空气清新剂等气雾状物体,通过光(一般用小型激光笔产生)在喷出的液滴上的反射而显现光的传播路径,达到“可视”的效果。
另外,也常常需要展示光在不均匀媒质中传播的现象,以反衬出直线传播的条件。将浓葡萄糖溶液(接近饱和)倒入有机玻璃水槽中,液深约1.5cm,在糖水表面轻轻铺上一层塑料薄膜,膜的一边要搭在容器一侧并略长。然后在薄膜上注入清水,水顺着薄膜流到糖溶液的界面上,水深约1cm,待水稳定后,将薄膜沿水平方向慢慢从水中拉出,由于扩散,液体的折射率随深度有一定梯度的分布,深处的折射率较大。将激光束在离液面约1.5cm处(折射率较大的区域,可通过上下移动激光束而定)沿水平略向上射入配好的溶液中,在液槽的侧面就能看到光线明显向下弯曲,如图6所示。
5.振动的可视性演示
在初中物理“声音的产生”中,提到一切发声的物体都在振动,例如被敲打的鼓面、音叉等。但是这些物体的振动幅度较小,学生难以直接观察到,为此可以通过适当的转化、放大等措施,使得这些振动得以“可视”。在鼓面上洒一些纸屑或剪成小人形状的纸人,当击打鼓面时,纸屑或纸人就会随着鼓面的振动而跳跃。在音叉旁边悬挂一个轻质小球(如乒乓球),悬线竖直时球恰好与音叉接触,当音叉开始振动后,轻质小球会被弹开。
类似这种通过放大使本质因素得以显现的方法在物理实验教学中还有很多,而且有更多的使本质因素显现的其他方法,这里只是从视觉角度说明提高实验的“可视性”有助于消除学生的思维障碍,达到提高感知效果的目的,更好地通过观察获取信息、培养观察能力。
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