高中物理课堂的有效性——以《多普勒效应》为例

江苏省郑梁梅高级中学高赢

多普勒效应作为物理学中的重要内容，所描述的内容与波源、观察者介质运动存在关系，或者观察接收的频率与波源存在的差异，波源与观察者靠近，观察者接收的频率比波源高，若波源与观察者距离远，则低于波源频率。此类现象在人们的生活中也经常出现，包括医学领域、交通领域、天文学。对此，在教学过程中还需思考重点内容，让学生初步掌握多普勒效应，思考波源与观察者接收频率的差异，并思考多普勒效应的产生原因，掌握多普勒效应的应用方法，并形成科学的思维，培养学生探索知识的能力。

一、形成科学思维，规划教学内容

1.构建情境，分析物理问题。

高中物理教师在教学过程中，利用多媒体工具教学有利于提升课堂教学效率，引发学生对结果的思考，比如，在多媒体工具中播放颈部彩超，让学生思考体表仪器能感受到血液流速的原因，并创设物理情境，激发学生课堂学习兴趣。比如，教师播放赛车视频，让学生思考赛车自远到近的变化过程。教师提问：“你们听到视频中车辆声音有什么变化？”通过该问题，帮助学生思考音量及音调内容，通过软件技术，适当对音量调整，学生会感受其中的变化特点。在蜂鸣器转动中，学生分析由远到近及由近到远的声音变化，获得频率相关内容，掌握波源及观察者距离发生变化后的差异，并引出多普勒理念，让学生在思考及观察过程中形成知识理念。

2.小组合作，探究试验过程。

物理教学中，实验是必不可少的环节，在多普勒效应教学过程中，不仅让学生感受音调变化，也要在实验过程中通过仪器记录频率数值变化。教师将学生分成两组，使用智能手机进行研究，从而引出多普勒效应，在手机中安装音频软件，可发出不同的声响，此手机作为波源，选择另外一部手机安装频率计算软件，接收周围的声音，记录周围较强频率，即观察者。物理规律在研究过程中，自简单的规律入手，逐渐过渡到具有深度的内容。在多普勒效应教学过程中，先让学生思考观察者及波源的动静变化，帮助学生理解波源及观察者相互影响的结果。在小组讨论过程中，获得观察者接受频率比波源频率小波源频率条件。

3.动画演示，深入分析成因。

在多普勒效应教学过程中，应当认识其中的重点概念，包括波源频率及观察者接收的频率，分析频率差异性及相互性关系。在探究中，学生掌握波源不变的情况下，观察者也不会发生变化。一定时间内观察者接收的波数量与波源单位时间所产生的波源类似，此时会接收到一致的波源。波源不发生变化，观察者处于运动状态，波源介质处于静止状态，观察者在接近过程中，接收的波源数量增多。在靠近波源时，接收频率较大。观察者不动的情况下，波源开始移动，教师使用生活中的现象进行解读，帮助学生理解课程内容，使用多媒体水波运行方法，让学生认识到波源前进方向波源密集，反向则是波源稀疏，通过多媒体呈现场景，说明波源运动中的λ指标变化，其中，λ变小，波动速度并未发生变化，单位时间中遇到完全数量的波，导致波源数量增多。

4.解决问题，培养学生思维。

学生学习的各类知识均来自生活，学习知识的目的也是服务生活，教师以生活中的知识进行教学，便于学生对知识有深刻的认识。比如，在教学中，教师使用雷达仪器进行测速，非常常见的交警检查行车速度，在行车过程中，会出现电磁波，汽车行驶发生反射反应，从而用仪器检查到频率变化，得到汽车的行驶速度。在多普勒效应学习中，教师也可播放医生检查心率的方法，通过听诊器可以聆听人们的心脏动态变化，从而分析血流情况是否正常，帮助人们及时诊断疾病，在听诊过程中属于一种计算的过程，便于计算出血液流动速度。在天文学领域中，多普勒效应可分析星系运动，分析星系不同朝向运行方法，比如，多普勒效应应用过程中提出红移现象。

二、培养学生思维，展开课堂教学设计

1.关注教学方法，培养思维能力。物理作为一门以思维为主的学科，教师在教学过程中遵循“授之以鱼，不如授之以渔”的教学理念。物理知识探索过程中，教师不只传授科学的探究方法，也要让学生形成科学的思维能力，从而促进学生综合能力发展。

2.把握学科特点，培养学生兴趣。针对多普勒效应知识，学生可通过课前进行预习，让学生掌握其中的知识，带领学生主动思考。课堂教学过程中创设问题框架，搭建教学网络，让学生的思维能力不断拓展。课后则是在网络上查询资料，使学生将学习的知识回归生活，为生活提供服务。

3.掌握实验数据，分析实验结果。在物理知识探索中，学生应当掌握实验过程及实验结果，这是实验教学成功与否的关键，通过电子白板帮助学生学习，展示本节课重点知识，让学生认识数据，利用数据对结果进行验算，获得物理原理，帮助学生真正理解多普勒效应，在学习多普勒效应知识的同时，培养学生的探索精神。通过实验数据处理，提升学生在思想上的认知，学生应当具有科学探索的态度，在探索过程中希望找到结果，而并非是探索即可。实验过程中受到的影响因素众多，教师应当说明受到影响的因素，避免学生对实验结果产生质疑，甚至质疑教师的教学能力。在实验探索后，获得数据，保证数据的合理性。

三、物理进阶设计，全面定性定量分析

1.设计模拟，展开定性定量教学。

高中物理教材中针对多普勒效应展开物理实验，该实验能让学生认识多普勒效应机理，但无法说明波源运动引发的多普勒效应机理。对此，高中物理教师可重新对多普勒效应教学进行规划，在教学过程中对发波水槽定性实验与多媒体动画结合让学生理解水波运动导致的多普勒效应机理。教学环节随着教师的教学设计拓展，深化知识、拓展学习内容，学生们结合相对运动知识进行探究，在探究原理过程中会遇到困难，或者走一些弯路，获得不同的结果，教师先让学生进行研究，随后针对学生的问题提出对应的处理办法，让学生沿着一个方向大胆的探索，最终在教师的引导下获得正确的结果。

2.结合学习者，确定教学目标。

自学生认知特点角度展开分析，多数学生对身边的多普勒效应没有留意，这也是学生感性认知不足的体现，学生具有扎实的理论功底，但对问题理解不透彻，存在认知障碍。对此，在高中物理多普勒效应教学过程中需发挥演示实验的价值，激发学生课堂学习兴趣，让学生对课堂知识学习充满热情。高中学生已经摆脱过往的形象思维，构建起抽象的思维模式，对此，在教学过程中，教师引导学生对已经学习的基础知识，并结合理论判断获得的新知识，培养学生抽象思维能力。教学过程中，应当以感性认识作为基础，通过实验展开形象化分析，让学生理解及掌握全新的知识。在多普勒效应教学过程中，教师设定合理的教学标准，对学生认识问题具有重要意义，也要适当介绍多普勒效应在物理学历史中的应用，根据学生真实性的水平合理调整教学难度，做到因材施教，以免制约学生的综合素质发展，在讲解内容过程中结合多媒体手段，让学生在学习过程中掌握生动及形象的内容，从而获得良好的课堂教学成果。比如，自知识技能过渡到物理运动观念：①在定性分析中感受多普勒效应；②半定量解释多普勒效应的发生机理；③利用相遇模型定量计算波源频率及观察者接受的信息频率关系。自过程方法形成科学思维：对多普勒效应进行分析及体验过程中，培养学生的科学思维能力，形成深刻及广阔性的思维品质。自情感态度转变科学态度：在多普勒效应学习过程中，让学生感受到物理知识对生活的影响，激发学生创新思维能力，对科学知识有正确的认识。

3.掌握学习重点，科学进行评价。

自定性到定量完成进阶学习，让学生掌握多普勒效应及相关实际案例。该内容教学的难点是相对运动知识定量分析，让学生掌握接收到的频率变化。在教学后，教师也要展开科学的评价对学生学习情况进行评分。比如，在学习活动设计过程中，引入游戏内容。教师利用多媒体播放无声疾驰的视频，询问学生视频是否精彩，并追问：“请你结合画面给视频配上汽笛声音，让画面变得更加生动。他的配音准确吗？真实的汽笛声是什么样的？”在此过程中，教师让学生实事求是的回答问题，学生回答：“没有声音，就不够精彩。”结合画面模拟配音，让学生思考相对运动，并总结多普勒效应的相关概念，使课堂氛围变得更加活跃。在活动过程中，关注游戏导入，确定课程的基调，激发学生课堂学习热情，并引出教学环节。随后教师让学生探索定性实验，教师在实验桌摆放向心力演示仪及细绳、蜂鸣器、音叉、透明黏胶。设置驱动性问题：“我们是否能利用实验器材在教室中完成多普勒实验？”学生设计听得见实验，并完成讨论交流。在实验过程中，手持被敲音叉并快速推出及回缩，反复靠近及人力人群，保持声音的持续性，其他学生将音调调节到4012-3899Hz间，感受波源的变化，让大家思考波源与观察者远距离运动的情况。最后，在教学结束后，教师评价学生学习过程中是否集中注意力，是否积极探索问题，问题解决的情况，让学生认识到学习中的问题，并调整自己的学习状态。

四、设计微课程序，提升教学质量

1.提出问题：在高中物理教学中，针对多普勒知识，设计微课程序具有重要意义，良好的微课设计有利于吸引学生兴趣。在微课设计中，可以选择一些热点新闻，比如，前几年比较出名的“马航失联”事件，在各个国家救援过程中，马来西亚宣布飞机坠毁，在图片及视频的引导下，激发学生课程学习兴趣，以事件为导向，有利于为后续学习提供帮助。

2.分析问题：教师提出问题“我们如何监督飞机的运行情况”，其中通过简单的原理说明雷达工作定理，并在学习探究后点题，引出多普勒效应。此时学生兴趣完全被吸引，想要了解多普勒效应。

3.学习知识：物理知识学习不仅局限在本身的知识，以免学生成为背公式的机器，应当在传授知识的同时，融入一些物理知识。比如，教师通过微课表达多普勒效应的发现过程，让学生对多普勒效应有感性认知，通过变量控制及定量分析，观察运动时发生效应的因素。

4.解决问题：在分析过程中，将多普勒效应与电磁波结合，拓展学生的多普勒效应学习视野，从而结合电磁波多普勒效应，对马航航向问题进行分析，引导学生使用科学的思维解决问题。

5.可视化问题：在学习过程中，教师可以为学生展示仿真软件，让学生认识到科学的进步，通过计算机解决实际问题，让学生直观认识物理知识，制作微课动画，以动态的方式呈现飞机在运行过程中的频率及物理量变化，这种演示效果也更为明显。

6.问题拓展：在高中物理教学中，微课视频带给学生全新的体验，让学生带着问题开始研究、带着问题结束研究，通过启发性的视频让学生掌握声波的多普勒效应，代入生活情景，引导学生对生活情景进行思考，学生无法目睹情景，但通过听觉会判断交通工具在运行，可以判断运行的距离远近。为强化学生对多普勒效应的学习成果，教师为学生预留课后任务，让学生模拟多普勒效应，可以分析观察者靠近波源或者静止状态、远离波源的情况，为学生巩固知识奠定坚实的基础。

总之，高中物理教学活动是一个动态的过程，高中物理教师应当认识到高中生知识掌握情况，针对性的补习或者巩固，为高中生学习基础知识及下一步学习奠定坚实的基础。高中物理教师应当为学生构建起高效课堂环境，对学习成果展开评价，适当进行反思。多普勒效应作为高中物理教学中的难点问题，教师对此应当引起足够的重视，并采取科学的设计方案，让学生积极学习物理知识，提升课堂教学质量。