大班教学下的高中物理演示实验困境与策略研究 论文

大班教学下的高中物理演示实验困境与策略研究摘要：大班教学给物理演示实验教学带来了诸多困境与挑战，影响教师授课和学

生学习质量。以安徽省Y县四所普通公办高中为调查对象，大班教学是Y县面临的严峻教学现实.针对大班教学，提出五种物理演示实验教学策略，每种教学策略均给出一个

演示实验案例，提出相应的教学建议。关键词：大班教学，演示实验，困境，策略

引言：大班教学是我国中西部欠发达地区面临的严峻教育现状。大班教学影响着教育教学质量.物理演示实验是物理课堂教学的重要部分，具有重要教学价值和教学意

义.大班教学给物理演示实验教学带来了困难，使得演示实验教学达不到理想的教学效果。为更好的开展物理演示实验教学，教师要运用多种教学策略突破教学困境，发挥教

育智慧，解决教学中遇到的难题。一、普通高中大班教学现状

1．大班教学的含义

[1]班级规模是指一个教室的学生人数。我国人口众多，教育、经济发展水平参差不齐，

各地、各校的班级规模不同。中西部地区存在很多班级规模很大的课堂，有的班级规模超过70、甚至超过80.本研究将班级规模超过55人的学校课堂教学称为大班教学，主要

特征是班级学生人数多。研究表明，缩小班级规模，有利于提高教学质量.班级规模的大小不仅对学生的学业成绩产生影响，对教师也有影响.[2]

2．安徽省Y县普通高中大班教学的现状

安徽省Y县是人口大县，有四所公办高中，多所民办高中。2020年全县拟计划招收高中生

13475

人，四所公立高中共招生

9570

人，占

71%。表

1

是

Y

县

2020

年四所

普通高中计划招生人数、预设班级、实际班级数和实际班级学生平均人数数据调查表。[3]1

表

1

Y

县四所高中

2020

年拟招生人数学校

学生总数/班级数ABCD平均人数

计划招生数/人预设班级数/个

308056

286052

308056

55010

5510

55预设班级学生平均数/人

实际班级数/个55

5555

4038

42班级学生平均数/人

7775.3

73.3A、B、C、D四所普通高中在2020年分别拟计划招收3080人、2860人、3080人

和550人，实际招生人数和计划招生数一致。四所学校预设班级数分别为56、52、56和10，预设班级学生平均人数均为55人。调查发现，A校、B校和C校由于师资力量、

教室数量等教育资源限制，实际分别设置教学班个数为40、38和42。实际班级学生平均数为77人、75.3人和73.3人，超出预设人数百分比分别为40.0%、36.9%和33.3%。

二、大班教学下的物理演示实验困境演示实验是物理教学的重要部分，是以教师为主要操作者或者有他人(例如学生)辅

助的示范表演实验。物理演示实验器材简单、现象明显，可以辅助教师讲解或者课堂讨论，帮助学生建立物理概念、理解和应用物理规律。[4]

班级规模大，教室面积更大，学生与教师的空间距离增大，部分学生无法看清演示实验过程。教室靠后的学生离讲台较远，会更易忽略演示实验的细节、无法看到指针仪

器的示数。教室两侧的学生，由于视角原因无法对指针仪器进行准确读数。例如探究作用力和反作用力的关系，教师用两个弹簧测力计演示实验，只有正前方前两排的学生能

看到指针读数，其他学生无法看到示数，这种演示实验是失败的，没有达到预期的演示教学效果。

面临这种教学困境，一种解决办法是选择尺寸大的演示实验仪器。大多数学校的演示实验仪器都是购买的，器材尺寸无法改变，实验器材种类和数量受到限制。教师可以

自制尺寸较大的演示实验器材，但这需要教师投入较多的时间和精力，无法推广普及。

三、大班教学下的高中物理演示实验策略1．建构主义学习理论

建构主义学习理论兴于20世纪80年代，随着理论的发展，建构主义理论产生分化，但各种建构主义理论的基本观点相同。建构主义理论认为知识是动态发展的，知识的意

义由学习者自我建构。同一个教室的学生学习听同一个老师讲授相同的内容，学生的理解不会完全相同，学生的理解与个人原有经验有关。学生不是被动地接收教师传递的信

息，而是知识意义的主动建构者，学生将新知识与原有知识、经验建立起联系，通过思维、概念转换建构起知识的意义，改造和丰富个人原有认知。新知识的学习不是教师直

接告诉学习者新概念是什么，而要将新概念的教学通过教学情境进行呈现，通过教学情境和实际教学活动被学习者建构。教师的一项重要任务就是为学习者创建、提供学习的

情境，激起学习者的原有经验，促进原有经验的扩展发散，使学习者原来的知识经验重新组织。[5]

2．大班教学下的物理演示实验策略

建构主义理论认为学习过程的一个重要特征就是情境性，新知识学习要以具体情境为基础。有的物理概念抽象，学生先前很少有与之联系的生活经验，例如加速度。物理

演示实验是创建课堂教学情境的一种重要途经。物理演示实验策略是指教师为了完成的特定的教学目标、依据教学内容和学生的学

[6]习特点所采取的特定教学活动、教学组织形式和教学媒体等一系列程序。大班教学

给物理演示实验带来诸多挑战，教师要运用个人教育智慧解决这些难题，针对不同的教学内容，可采用多种演示实验策略。

（1）改演示实验为学生分组实验

演示实验是教师进行展示、供学生观察的实验。教师可以将部分演示实验改为学生分组实验，由学生自己动手操作。[7]

人教版物理必修第一册《摩擦力》在问题引入环节设置用弹簧测力计匀速拉动木块测量滑动摩擦力。实验原理可行，但实际操作时很难匀速拉动木块。只有经历真实的实

验过程才能认识到教材原来实验方案的缺憾。教学时可以将教师演示实验改为学生分组实验，4人一组，对于70多个人的班级，20组弹簧测力计和木块满足实验需求。学生

分组实验，动手操作，亲身体验，近距离观察弹簧测力计示数，印象深刻。通过分组实验让学生认识到教材也有瑕疵，教材方案也不一定是最优的，打破学生唯教材论、教材

3

不会犯错的惯性认识。（2）无线网络视频投影演示实验

很多学校安装有投影仪或者希沃白板，可以将物理演示实验过程投影到电子屏幕上。以希沃白板为例，系统安装有“希沃视频展台”软件，配套有投影仪装置。可借助

无线网络视频投影技术，将实验装置和过程投影于屏幕，让全体学生观看。“旋转的液体”是安培力教学的一个有趣实验。实验装置放在水平面内，不能让

全部学生都观察到。将实验装置在教室多次移动，让学生分别观看，操作麻烦，浪费时间，影响授课。利用希沃视频展台将实验投影在屏幕上，让所有学生观看，视频投影清晰，

如图

1

所示。图

1

希沃视频展台截图

（3）利用频闪截屏软件获取物理过程的序列图片

有的演示实验过程迅速，学生无法看清关键细节。这类演示实验可拍摄下完整的实验视频，利用频闪截图软件获取瞬态图片。

人教版（2019）物理教材必修第一册有一道例题，如图2，小球用细线悬挂于车内，当小车做匀变速直线运动，细线偏离竖直方向，夹角为θ，求小车的加速度.

图

2

细线偏离竖直方向图3实验装置

关于细绳悬吊物体，学生头脑中先前有相关生活经验，学生不是空着脑袋进入课堂。在学生的生活经验中，物体通常处于平衡状态，细线位于竖直方向。前概念使得学生无

法理解为什么细绳会偏离竖直方向，在要达成的目标和已知条件无法建立联系。为帮助学生认识实际经验的局限性，打破错误的前概念，突破思维障碍，设计图

3

的物理演示

4

实验。实验器材有：小车、带定滑轮木板、钩码、塑料白板、细棉线。将塑料板剪成“Г”

形状，上端使用锥子扎一个小孔。细线一端连接红色铁夹(红色铁夹便于识别)，另一端与小孔拴接，使用胶带将“Г”形塑料板固定在小车侧面。小车置于木板上，用细棉线

连接小车跨过定滑轮与200g钩码相连。由静止释放小车，小车、悬挂的铁夹和钩码做匀加速直线运动。为使细线与竖直方向的夹角较大，方便观察，选择质量大的钩码。

对于1米长的木板，演示实验时间仅有几秒钟，小车速度大，学生无法看清楚细绳是否偏离竖直方向。实验时选择合适的位置和角度，将手机固定。利用手机摄像功能，

拍摄完整的演示实验视频。将拍摄的视频导入到电脑，利用频闪截屏软件每隔一定时间[8]

截取图片。对截取的图片序列适当剪切，调整大小，复制到

PPT

中，将图片对齐，如图4。

图4图片序列从上至下，第一幅图片小车仍然静止，细线处于竖直方向。第2幅图片和第3幅图

片小车做匀加速直线运动，可以看出铁夹与塑料板的距离与第1幅图片不同，表明细线偏离竖直方向。第4、5、6幅图片小车继续做匀加速直线运动，速度较大，铁夹影像模

糊不清，但能看到红色的铁夹。通过铁夹相对于塑料板的位置可以判断出，在小车匀加速运动过程中，细线偏离竖直方向一定角度。通过该演示实验，让学生观察到小车做匀

加速直线运动，细线偏离竖直方向，为学生解决该问题提供了依据和脚手架。（4）教师录制演示实验视频

有些演示实验需要特定的器材、设备和专用的实验场地。受制于客观因素，无法在5

教室进行演示。这类演示实验，教师可使用手机录制演示实验视频，教师亲自录制的视频是原生态化的，没有经过任何技术处理。由于是教师亲自拍摄的，呈现的实验现象学

生更信服。牛顿第一定律是物理学的重要定律，是以实验为基础，经过科学思维得到的理想结

论。利用气垫导轨，可以近似验证在无阻力时滑块做匀速直线运动。气垫导轨工作时需要220V交流电源，气泵不断对导轨充气，实验设备大，装置水平要求很高。这些条件

普通教室无法满足，需要专门的实验台。教师可以提前录制好实验视频，用于课堂教学，如图5。

图5用气垫导轨验证牛顿第一定律视频拍摄时要清理杂物，整理实验桌面，不能有背景干扰，避免分散学生注意力。

选择合适的位置和角度将手机固定，拍摄下滑块运动的整个过程。拍摄者不能手持手机，屏幕不能抖动，要避免其他噪音。

（5）整合互联网视频资源

互联网上有丰富的演示实验视频资源，有的视频采用特殊的视频技术处理，将一些关键细节放大、放慢，视频效果震撼，用于课堂教学能达到很好的教学效果。

在物理必修第一册《自由落体运动》一节中，牛顿管实验是必做的演示实验。实际教学发现，大部分学生看不见铜钱和鸡毛同时下落，下落时间极短，学生无法看清，达

不到教学目的。英国广播公司曾拍摄过一部纪录片，在世界上最大的真空实验室利用机械电动装置

同时释放保龄球和羽毛，用高速摄影机拍摄，慢动作播放，效果震撼，视频制作精良。教学时可播放此视频，教学效果好，可让学生直接看到无空气阻力，物体下落快慢相同，

与质量无关。6

图6羽毛和保龄球下落快慢相同四、结束语

物理演示实验具有重要的教学价值，大班教学更使演示实验教学雪上加霜。信息技术的发展和在教育领域的应用为解决演示实验教学困境带来光明。物理教师应该不断学

习新技术，掌握新技能，发挥教育智慧，创新物理演示实验方法和教学策略，让物理演示实验在课堂教学常态化，让物理课充满物理味道。本文提出改演示实验为学生分组实

验、无线网络视频投影演示实验、利用频闪截屏软件获取物理过程的序列图片、教师录制演示实验视频和整合互联网视频资源五种教学策略，希望能对提升物理课堂演示教学

质量提供帮助.参考文献

[1]和学新.班级规模与学校规模对学校教育成效的影响──关于我国中小学布局调整问题的思考

J].教育发展研究,2001(01):18-22.2]冯建华.小比大好,还是大比小好——班级规模与教学效果的实验研究[J].教育研究与实验,

995(04):61-66.[[1[[[[[[[3]阜阳市教育局.阜阳市教育局关于下达2020年普通高中招生计划的通知[EB/OL].(2020-08-03)

2020-11-25]./openness/detail/content/5f2755207f8b9a18