书本上抽象的物理公式难懂,概念全靠凭空想象?面对新高考对科学思维、实验探究能力的考查要求,东莞市丰泰外国语实验高级中学(简称“丰外高”)以“解决问题的课堂”为抓手,物理课堂立足实验实操,把纸面定理变成可视可探的真实现象,引导学生从被动记背公式转变为主动探究问题。
课堂破局:动手做实验 让抽象物理看得见摸得着
“看见了!看见了!”丰外高物理实验室里,高二(18)班的学生们发出感叹。
讲台上,洛伦兹力演示仪正在工作。一根玻璃管中,电子束在磁场的作用下,由一条笔直的绿光,慢慢弯成了一个圆环。它在空中安静地旋转,像被一只看不见的手捏住,稳稳地转着圈子。
“这就是洛伦兹力。”老师没有过多讲解,学生们瞪大眼睛看着那个发光的圆圈,不少同学互相示意,为眼前的现象感到新奇。物理书上那个长长的公式在这一刻变成了一道会动的绿光。
“不会动的物理,学不会。”丰外高物理科组长深有感触,“物理你不让他亲眼看见、亲手摸到,光靠凭空想象,很多学生很难理解。”丰外高物理课堂努力做的就是把“想象”两个字从物理课里拿掉。
洛伦兹力演示课上,老师先是演示了一遍,然后把学生叫上台,让他们自己动手拧旋钮。一个男生走上台,刚把“励磁电流”旋钮拧大了一点,屏幕上的电子束圆环立刻缩小了一圈。他愣了一下,又往回拧,圆环又慢慢变大。“真有意思!”他在台上自言自语,台下的同组同学已经急了:“你拧太快了,让我看看半径和速度的关系。”
这是丰外高物理课的常态——不仅是老师讲学生听,还把一个个真实的问题摆在面前:为什么电子束会转弯?半径和什么有关?调一调就明白了。
隔壁教室里,另一组学生正在做受迫振动分组实验。六个人围着一张实验台,中心是一套弹簧振子和可调速的电动机驱动装置。任务只有一个:通过改变驱动力频率,找出振幅最大的时刻。
一个小组实验到中途,振子突然剧烈摆动起来。“停停停!共振了!”小组长赶紧喊停。旁边的组员盯着刻度尺叫起来:“振幅3.2厘米!之前最大才1.8!”
整个小组欢呼起来。
“第8组,你们的电动机频率开到多少了?振子都快跳出支架了!”隔壁组组长探过头来,眼神里是藏不住的羡慕。
老师穿梭在各组之间,不时弯腰查看他们的数据记录本。有个小组记了8组数据还是找不到共振点,他走过去随手帮他们调了一个旋钮——振子剧烈摆动起来。“别急着填数据,先想清楚:驱动频率越接近系统的自然频率,振幅会怎样?理论推导是你自己动手的逻辑基础。”
这种点拨比现成的结论令人印象深刻。学生记下的不只是调出来的数字,更是逻辑验证的全过程。
课堂增效:推行学生互助,协作互学深化探究理解
丰外高物理课的另一个亮点,是学生互助模式。“我们鼓励同学们团队互助。”物理老师介绍。
在分组实验中,每个人都有自己的分工:有人调仪器,有人读数据,有人记表格,有人卡时间。做完一轮,轮换岗位,每个人都完整体验各个操作环节。课堂还开展跨组教学,一个小组做完了实验,要到隔壁组去讲解自己的操作心得。想要教会别人,自己必须先彻底弄懂原理。“有一次我们调了半天振子就是不振,我们组的‘小师傅’找不出问题,叫隔壁组的过来看了一眼。人家说‘你驱动力频率调得太快了’,果然,慢慢拧过去,振子就开始大幅度摆动。那一刻我们瞬间明白了:共振不是一蹴而就的,它是一个渐进的过程。这种‘现身说法’式的教学,比老师讲十遍都好用。”一名学生分享自己的实验经历。
素养落地:从死记公式到读懂科学,培育物理核心思维
课间,几个学生依旧围在讲台前,还想再调一次演示仪。“我以前根本搞不清楚洛伦兹力的方向判定。虽然左手法则背得滚瓜烂熟,但放到题目里我还是会乱。自己动手调过才知道,电流变了圆环方向怎么变,磁场位置换了圆环会朝哪边偏——这些答案直接写在了实验现象里。”一位学生边操作边感慨。旁边刚完成分组实验的学生在整理实验报告,翻看着自己在受迫振动探究中亲手记录的八组数据。
物理老师站在后门口看着这一幕笑着说:“你让一个高中生从被动做题到主动探究,中间的距离,很可能就是一次‘动手做实验’。”
谈及开展实验探究课堂的初衷,物理老师说道:物理界有一句话——“从生活中来,到生活中去”。电磁波在空气里穿梭,共振在桥梁与歌声里显形。但孩子们走进教室之前,总觉得物理课就是跟字母和数字打交道。我们的课堂要做的,就是撕掉这层包装,让他们看到真实的物理。
一名高二男生有感而发:“以前觉得物理是‘永远解不出的题’,现在是‘永远有解的谜’。”