綻放家庭實驗魅力 點燃創新思維火花

摘 要：物理是一門以觀察和實驗為基礎的學科，實驗是學習物理知識的重要途徑，而家庭實驗是利用生活中容易得到的尋常物品完成教材中實驗探究。它不僅解決了學校教學儀器不足的問題，更有利于學生創新思維能力的形成。

關鍵詞：家庭實驗；創新思維；實驗探究；實驗設計；生活用品

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-010X（2012）01-0016-02

一、問題的提出

筆者在與同行的交流中發現了一個值得深思的現象：很多物理教師都習慣于使用實驗室中現成的實驗器材進行探究實驗，而往往忽略了教材所提倡的“家庭實驗室”的功能。對一些學生分組實驗，不讓學生做的一個重要借口就是“實驗室中器材不充足”，或者“實驗室中沒有實驗器材”。不可否認，實驗室中提供的現成的實驗器材具有很多優點，比如設計合理、操作方便、現象明顯等。但是，這些現成的“完美”器材也可能帶來不可忽視的弊端，它會導致學生思維的僵化，學生的實驗設計能力難以得到有效的培養，創新思維能力也難以提高。顯然，這對培養創新型人才是非常不利的。

其實這個問題很早就引起了一些專家的注意，比如朱正元教授就提出過“壇壇罐罐做實驗”的理念，教科版物理教材中“家庭實驗室”也很好地體現了這一理念。“家庭實驗室”不僅僅是為了解決學校教學儀器的不足，更是致力于學生實驗設計能力的提高、創新思維的發展。以家庭實驗室為平臺，積極倡導學生進行家庭實驗，不僅能幫助學生建立基本概念、理解物理規律、養成探究精神，更能培養學生實驗設計能力，促進學生創新思維能力的發展。

二、實驗設計簡述

依據教材“建立家庭實驗室”的要求，我在設計“探究影響滑動摩擦力大小因素”的實驗時，設計了如下的家庭實驗：

（一）實驗目的

探究影響滑動摩擦力大小的因素。

（二）實驗材料

啤酒瓶1個、彈簧測力計1個、沙子適量、毛巾1條、物理課本1本、細線1根。

（三）實驗過程

1.將物理課本平放在水平桌面上，啤酒瓶放在課本上，手握彈簧測力計拉動啤酒瓶緩慢向右做勻速直線運動，并記下此時彈簧測力計的示數F1，如圖1所示。

圖1

2.將啤酒瓶中倒入適量的沙子，并將沙子晃平。然后，用彈簧測力計拉動啤酒瓶繼續按原來的方向和速度做勻速直線運動，記下彈簧測力計示數F2，如圖2所示；

圖2

3.將毛巾平鋪在物理課本上，再把啤酒瓶放在毛巾上，用彈簧測力計拉動啤酒瓶向右做勻速直線運動，速度快慢與上兩次實驗相同，記下彈簧測力的示數F3，如圖3所示；

圖3

（四）實驗說明

比較1、2兩次實驗中彈簧測力計的示數，可以探究滑動摩擦力與壓力的關系；比較1、3兩次實驗中彈簧測力計示數，可以探究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關系。

（五）進一步的實驗活動

1.應用現有器材認識三種摩擦；2.探究滑動摩擦力與物體運動速度、運動方向、接觸面積等因素是否有關；3.比較滑動摩擦力與滾動摩擦力的大小。

（六）實驗注意事項

1.實驗前先將彈簧測力計指針調零，將啤酒瓶瓶口用細線拴緊，細線的另一端系在彈簧測力計的掛鉤上；2.為保持物體做勻速直線運動，可以在實驗前，先練習使用彈簧測力計拉動啤酒瓶做勻速直線運動。

三、家庭實驗在學生創新思維形成中的作用

經過第二天的調查發現，進行家庭實驗的同學基本上都按要求完成了任務，根據記錄的實驗數據得出正確的結果。經過與在課堂上使用現成器材完成的實驗比較發現：該家庭實驗與課堂上使用現成器材完成的實驗，實驗數據比較接近，實驗結果比較一致。但是，在家庭實驗中，由于實驗儀器的變化，使實驗出現了細微的差別，如由于瓶中所加沙子多少不同，使用的毛巾粗糙程度不同，導致記錄的實驗數據也大小不同，雖然最終都得出了正確結論，但相對用時較長。這么說，是不是家庭實驗不可取呢？其實恰恰相反，學生紛紛反映這次家庭實驗讓他們印象深刻，從中收獲很大。可以說，家庭實驗極大地激發了學生的創新思維能力。

（一）家庭實驗讓學生感受到了實驗的新穎性

什么是新穎性？簡單地說，就是“與別人看到同樣的東西卻能想出不同的事物”。小小啤酒瓶變成實驗器材，很容易激發起學生強烈的興趣，恨不得馬上能親自動手操作。調查發現，學生在進行家庭實驗時，情緒高漲，仿佛在進行一次探險活動。家庭實驗形式不拘常規，既讓學生感受到了實驗的新穎性，又不會因難度過大而使學生望而卻步，屬于“跳一跳摘到果子”的情景。

（二）家庭實驗讓學生體會到思維的變通性

俗話說：條條大路通羅馬。思維開闊，不拘泥于一個思路，此路不通，另找出路，絕不會“坐以待斃”。在安排家庭實驗時，我問同學們，若沒有彈簧測力計你們還能完成實驗嗎？有同學說，可以用橡皮筋代替彈簧測力計，通過比較橡皮筋伸長的長度也可以比較摩擦力的大小。我又問，那有沒有其他的材料能代替酒瓶呢？沒想到，這一問更是引來了同學們的熱烈響應。有說用易拉罐的，有說用礦泉水瓶的，有說用杏仁露瓶的；還有同學說可以用書本、用文具盒、用黑板擦等等。學生每說出一種物品，就增加了完成實驗的一次機會。相信，通過這節的實驗，如果沒有實驗室的器材，學生就會主動尋找替代器材進行實驗了。

（三）家庭實驗引發了學生思維的流暢性

流暢就是暢通無阻。思維的流暢性就是指思維靈敏迅速，能夠觸類旁通，能在短時間表達更多的概念。例如，在本次實驗中，同學們完成既定的實驗后，大多數又自主地完成了“進一步的探究活動”。例如，在探究“滑動摩擦力與接觸面積大小的關系”時，由于酒瓶難以像木塊一樣通過平放或側放改變接觸面積，而成為一個難點。但是一些同學開動腦筋，想到了下面的辦法：

將啤酒瓶放在毛巾上，使啤酒瓶底部探出課本適當距離，再用彈簧測力計勻速拉動啤酒瓶向右做勻速直線運動，觀察彈簧測力計的示數的變化，如圖4所示。

圖4

值得一提的是，“比較滑動摩擦力與滾動摩擦力的大小”的實驗中，學生非常簡便地完成了實驗。實驗過程如下：

（1）將啤酒瓶平放在水平桌面上用力向瓶底吹氣，瓶不動，如圖5所示；

圖5 圖6

（2）再用力從啤酒瓶側面向瓶吹氣，瓶慢慢向前滾動，如圖6所示。

這次實驗活動，使同學們直觀地感覺到：滾動摩擦力比滑動摩擦力小得多。這是采用實驗室提供的現成器材（木塊）所無法完成的。

（四）家庭實驗能培養學生思維的精細性

所謂精細性，就是在現有的基礎上彌補不足，做到“精益求精”。例如，在實驗中，有的同學發現在拉動酒瓶時，書本、毛巾很容易隨桌面一起移動，為此他們用透明膠帶將課本固定在桌面上，并將毛巾固定在課本上，很好地解決了這一難題；再比如，他們還發現拉動彈簧測力計，很難使測力計做勻速運動。對此，根據運動和靜止的相對性，他們在實驗時使啤酒瓶和彈簧測力計保持靜止，向后勻速拉動物理課本，更容易使物體做“勻速直線運動”。

可以說，這次探究影響滑動摩擦力大小因素的家庭實驗成功，不僅使學生體會到家庭實驗也能完成教材實驗，而且這些家庭實驗更貼近生活、更加有趣、更加新穎、更加獨特。由于沒有課堂上老師的“現場指導”，沒有教學時間的限制，學生在進行實驗操作時，更加“從容”，有更多的思考時間，更能發揮自己的想象力，極大地激發了學生的創新思維能力。

這次家庭實驗活動的成功也給了我很大的啟發，讓我再一次感觸到，在教學中要充分相信學生的能力，敢于放飛他們，只有這樣，他們才能在科學探究的天空自由的飛翔。同時，結合這次探索，在今后的教學中還可以進一步地嘗試把這樣的家庭實驗搬到課堂上，和正規器材進行的實驗同場“競技”，相信那時的課堂一定會更加豐富多彩。