践行刘炳昇物理教育思想的探索

2019-09-10孙成武

理科爱好者(教育教学版) 2019年6期

【摘要】物理实验即是物理教学的重要基础，又是物理教学的重要内容、方法和手段。让学生学习和探索物理实验的方法，对培养学生的科学素质和实验能力十分必要[1]。刘炳昇教授较早就提出了物理实验在激发学习动机、培养观察能力、发展探究能力、提升创造能力等方面的作用。本文就自己在教学中践行刘炳昇物理教育思想做了一些反思。

【关键词】刘炳昇教育思想;物理实验;自由落体

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8437（2019）34-0074-02

1 研究刘炳昇物理教育思想的意义

刘炳昇教授对物理实验的定义为：“物理实验是物理工作者在人为控制条件下，运用仪器、设备使物理现象反复再现，从而有目的地进行观测研究的一种方法”。[2]刘炳昇教授简要概括了物理实验所具有的特点，强调实验是一种重要的科学研究方法，具有简化、纯化、强化、加速或延缓、再现物理过程的作用。基于物理实验在物理教学中的重要意义，刘炳昇教授多年来一直对物理实验进行潜心研究，既从理论上分析了物理实验的教育教学价值，还深入研究了国内外中学物理实验，亲自动手制作实验器具，开发低成本趣味实验，促进物理教学活动的开展。刘炳昇教授较早就提出了物理实验在激发学习动机、培养观察能力、发展探究能力、提升创造能力等方面的作用。在中学大力倡导实验教学，坚信物理实验教学对全面培养学生的科学素养具有不可替代的教育价值，对学生身心全面发展和终身学习起到奠定基础的作用。研究、学习、实践刘炳昇物理实验教育思想既有助于快速提升中学物理教师专业素养，也有助于培养学生物理学科核心素养。

2 一次践行刘炳昇物理教育思想的活动

笔者2017年在南通有幸聆听刘炳昇教授关于创新实验的讲座。会后，向刘教授请教了关于用数码相机研究落体运动规律的一些想法。刘教授说：“此实验手段目前已不具有创新性，但此实验很适合在中学物理教学中开展。”得到刘教授的点拨和启发，笔者备受鼓舞，返校后就带领物理实验兴趣社的学生进行实验。在物理教材必修一第二章第六节《伽利略对自由落体运动的研究》的“做一做”栏目中，书本上提供了一种使用数码相机研究自由落体运动的方法，同学们照着书上的方法使用家用尼康coolpix s6300拍摄视频短片，并使用播放软件逐帧观察小球在各个时刻的位置。经过反复研究发现，即便在光线较强的条件下，每一帧图像的清晰度明显差于单独拍摄照片时的清晰度。另外拍摄所得的小球影像也是模糊的，和同学们分析后得出结论：实验中相机的拍摄能力和相机运算能力不够强大，无法拍摄出符合实验要求的影像。这个实验的思路很好，实验的现象也很直观。就这样放弃实验方案也很可惜，怎么解决这个问题呢？同学们在交流、讨论、查资料的过程中，发现使用数码相机的60fps连拍模式能拍出符合要求的图像。

采用此连拍模式后，再应用图像处理软件把小球的各个时刻位置图像合成在一张图片上，通过对小球下落的位置坐标分析发现小球做匀加速直线运动，并求出了小球下落的加速度。

3 活动收获

通过此次活动，学生感触良多。学生发现日常用品也可以用来改进实验或开发新实验。开发出的创新物理实验，具有低成本、高质量的特点。活动收获简要总结如下。

3.1 加深对自由落体运动规律理解

对比传统的频闪照相法或连接纸带间接分析重物下落的过程，使用数码相机的连拍模式替代频闪照相法，具有操作简便、可视性强、现象直观等特点。在对拍摄所得各个时刻位置数据分析后，能够定量分析出小球下落的运动规律。

3.2 激发了学生的学习动机

许多学生参与实验后，真切地感受到了小球下落的运动规律，体会到物理知识并不是停留在纸上的，物理知识是活的、有趣的。通过一个实验激起了学生对更多实验、更多物理知识的学习兴趣，自发地想学好物理。

3.3 学生的观察能力得到了训练

学生实验是体验性最强的物理学习方式，在实验中学生学会了利用数码相机捕捉稍纵即逝的现象，变不可观察变为可观察，学会了借助合适的器材进行有效观察。

3.4 学生的科学探究能力得到提升

在对实验中遇到的问题进行分析、解决的过程中，学生学会了查阅资料、相互交流、评估、反思制定解决方案可行性并找出解决办法。实验过程中，通过实验设计与动手操作、观察现象与记录数据、分析归纳得出结论等环节，学生的科学探究能力得到了全方位提升。

3.5 学生的创造能力得到了提升