立足學(xué)生，有效創(chuàng)設(shè)物理實驗

吳剛

摘 要： 在初中物理教學(xué)中，實驗是物理教學(xué)的重要手段，是落實物理課程的教學(xué)目標(biāo)、全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。本文根據(jù)不同教育目標(biāo)和內(nèi)容創(chuàng)設(shè)了四種不同實驗。

關(guān)鍵詞： 物理教學(xué) 物理實驗 實驗創(chuàng)設(shè)

出于物理學(xué)科的特征及對學(xué)生年齡特征等諸多方面的考慮，物理教學(xué)必須是建立在感性認(rèn)識基礎(chǔ)上的。在教學(xué)中必須創(chuàng)設(shè)實驗，讓學(xué)生看得到、摸得到、聽得到、接觸得到各種物理現(xiàn)象，這樣學(xué)生才能夠理解物理知識。為了能夠達(dá)到實驗教學(xué)的目標(biāo)，我們在創(chuàng)設(shè)物理實驗時首先要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容突出一定的物理現(xiàn)象，吸引學(xué)生注意；其次要考慮知識的層次性和整體性，使之符合學(xué)生的知識經(jīng)驗水平。由此可見，如何合理有效地創(chuàng)設(shè)實驗對能否實現(xiàn)實驗教學(xué)目標(biāo)十分重要，以下我就對教學(xué)中不同的實驗創(chuàng)設(shè)逐一進行分析。

1.趣味性實驗創(chuàng)設(shè)

創(chuàng)設(shè)趣味性實驗首先由于實驗的趣味性能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；其次通過實驗現(xiàn)象的意外性能有效引發(fā)學(xué)生思維沖突，引起學(xué)生的求知欲望；并且經(jīng)過教師的引導(dǎo)使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)；最終在教師鋪設(shè)的橋梁下學(xué)生找到解決問題途徑，達(dá)到實驗教學(xué)的目標(biāo)。

例如大氣壓強這一概念，對于初中學(xué)生來說是十分抽象的，為讓學(xué)生建立良好的感性認(rèn)識基礎(chǔ)，在教學(xué)中我首先設(shè)計了覆杯實驗。實驗開始時，先舉起一個裝滿水的玻璃杯子，提問：“如果老師將玻璃杯倒過來，會發(fā)生什么事情啊？”學(xué)生齊聲回答：“水流出來！”并演示給學(xué)生看。接下來我說：“那我想給杯子做一個蓋子。”展示一張厚紙片，將紙片蓋在裝滿水的杯子上，再提問學(xué)生：“我再將杯子倒過來，水會流下來嗎？”，學(xué)生會不加思考地回答：“流下來！”當(dāng)學(xué)生看到我將玻璃杯慢慢倒置過去后，紙片和水沒有掉下來，感到十分驚奇。此時，學(xué)生的激情立即被調(diào)動起來，在他們驚訝不已時，我繼續(xù)提問：“大家想一想是什么原因呢？”有學(xué)生回答：“是紙有黏性！”我就提議讓他上來檢查：將杯子放正，讓他拿下紙片用手摸、用眼去看，是否有黏性或膠水等。然后，當(dāng)堂指導(dǎo)學(xué)生做這個有趣的覆杯實驗。在學(xué)生紛爭不斷地討論原因時我因勢而問：“大家可以先來思考厚紙片，它受到哪幾個向下的力的作用？為什么它還不掉下來呢？”解決的這個問題后，學(xué)生自然就想到紙片一定還受一個向上的托力（壓力），這個力只能是由大氣產(chǎn)生的，由此清晰地說明大氣對紙片產(chǎn)生了壓力作用，產(chǎn)生了大氣壓強。

通過趣味實驗，學(xué)生通過對有趣的、清晰的、直接的物理情景進行觀察，獲得了具體明確的知識和概念，并鍛煉了思維與能力，取得了良好教學(xué)效果。

2.漸進式實驗創(chuàng)設(shè)

物理學(xué)科是一門綜合性、系統(tǒng)性、有層次性的學(xué)科，在以往物理教學(xué)中，往往是在一個系統(tǒng)知識內(nèi)選擇性地取若干點探究，但在實際教學(xué)中常常會發(fā)現(xiàn)這樣斷斷續(xù)續(xù)的實驗讓學(xué)生沒了生氣。為了改變以往實驗教學(xué)的分散性，我常運用連續(xù)性的漸進實驗。通過漸進式的多次實驗，可將實驗與知識環(huán)環(huán)相扣地呈現(xiàn)出來，使學(xué)生能較容易地掌握知識與概念。

比如上一大氣壓強的教學(xué)課中，在導(dǎo)入時創(chuàng)設(shè)趣味性實驗后，為了讓學(xué)生進一步認(rèn)識大氣壓強特征，在學(xué)生知道大氣壓強存在后，繼續(xù)做覆杯實驗。接著，為了證明大氣在各個方向上都壓強，我用這樣的裝置，將“覆杯”慢慢地全方位轉(zhuǎn)動，重復(fù)上一實驗，以此證明大氣對任何方向都有壓強作用。接著將玻璃杯換成塑料杯，同樣做了這樣的實驗，提問學(xué)生：如果不能甩，不能拉紙片，怎樣才能讓水流下來？我用圓規(guī)尖在杯口輕輕撬一下，放一點點空氣進去（利用視頻頭），讓學(xué)生看到有氣泡跑進塑料杯，有一點點水流了下來，但紙片還是沒掉下去。提問學(xué)生：“紙片為什么沒掉下來？”繼續(xù)做上述實驗，到一定程度時，紙片終于掉下來了。經(jīng)過實驗使學(xué)生知道是空氣進入才使紙片就下落。

大部分教師往往到此就結(jié)束實驗，但我仍然會利用該實驗探究下去，提問學(xué)生：“在剛才的試驗中，我們?nèi)绻蝗ヅ霰冢覀冞€有其他辦法讓紙片和水掉下來呢？”根據(jù)上一實驗的方法，在塑料杯的頂部用針刺了一個較大的洞，當(dāng)把針拿出后，立即可以看到水和紙片都掉了下來。此實驗加深了學(xué)生對大氣壓的存在性的理解，同時鍛煉了學(xué)生的思維能力。

對于漸進式實驗創(chuàng)設(shè)不一定也不可能要用同一實驗開展教學(xué)，有時需要創(chuàng)設(shè)一些有層次性的不同實驗幫助學(xué)生理解和掌握概念。例如，在《物體浮與沉》這一課中，我首先拿出前一課中的“稱重法”實驗器材，然后松開掛繩，石塊下落水底，提問學(xué)生：為什么石塊下沉了？該問題學(xué)生很容易回答：浮力小于重力。進一步實驗：將乒乓球壓到水中，松手后，乒乓球上升了。同樣提問：為什么乒乓球上升了？也得到明顯的答案：浮力大于重力。這兩個簡單的實驗可以幫助學(xué)生得出物體浮沉的原因。

接著，做潛水艇實驗。先通過視頻讓學(xué)生了解最新型的“蛟龍”號載人潛水器勇破7000米深度紀(jì)實。再做模擬潛水艇實驗，讓學(xué)生根據(jù)視頻介紹和潛水艇模型實驗得到它上浮和下潛是通過改變自身重力實現(xiàn)的。

第三次實驗就是雞蛋在鹽水中變化的實驗，雞蛋原來在清水中是沉在容器底部的，慢慢加鹽融化后，可以發(fā)現(xiàn)雞蛋會逐漸上升，直至漂浮于液面，此時提問學(xué)生：為什么雞蛋會從底部上浮到液面？學(xué)生有了潛水艇的分析方法，也可以想到是雞蛋所受的浮力改變了。提示學(xué)生根據(jù)阿基米德原理進一步分析，可以發(fā)現(xiàn)雞蛋所受浮力變化的原因是液體的密度變化了。我進一步要求學(xué)生猜想：怎樣的鹽水才能使雞蛋上浮？怎樣的鹽水才能使雞蛋下沉？怎樣的鹽水才能使雞蛋懸浮？為了掌握這一知識點，我接著創(chuàng)設(shè)第四個實驗：取出3個準(zhǔn)備好的物體：物體的密度分別是大于、小于和等于水的密度，通過實驗證明物體上浮、下沉、懸浮與密度的關(guān)系。

這樣有層次性的實驗，可將學(xué)生遇到的大問題分解成小問題，難題化為簡單問題。這樣可以讓學(xué)生在繁難問題面前既不被扼殺學(xué)習(xí)的興趣和主動性，又能磨煉探究意志；讓學(xué)生通過自身的努力掌握知識和概念，享受獲得成功與喜悅；鍛煉學(xué)生的科學(xué)探究方法和能力。

3.對比實驗創(chuàng)設(shè)

在以往的概念教學(xué)中教師常用灌輸式教育，讓學(xué)生死記硬背，其實學(xué)生是囫圇吞棗根本沒有理解；而新教材中創(chuàng)設(shè)了很多對比性實驗，通過對比突出事物的本質(zhì)因素，幫助學(xué)生抓住重點，突破難點、消除疑點，形成正確的物理概念，掌握物理規(guī)律，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

比如，在建立物質(zhì)密度是物質(zhì)的一種基本屬性概念時，教材中安排了兩種不同物質(zhì)進行對比探究，從而使學(xué)生明顯地觀察到同種物質(zhì)的不同物體質(zhì)量與體積的比值為定值。不同物質(zhì)質(zhì)量與體積比值一般不相等。

又如，在“二力平衡”條件的理解上，很多學(xué)生會形成只要大小相等方向相反的就平衡的誤區(qū)，因此在進行同一直線平衡演示實驗后我又安排了有針對性的兩組對比實驗：（1）如果二力的方向不在同一直線上的對比實驗；（2）如果作用在不同物體上的對比實驗。通過這樣的兩組對比實驗，學(xué)生深刻地理解了“二力平衡”條件必須滿足四個方面：作用在同一物體上的兩個力；兩個力作用在同一直線上；兩力大小相等；兩力方向相反。

4.錯誤故障性實驗創(chuàng)設(shè)

在科學(xué)探究過程中必然會遇到各種各樣的挫折，有的挫折是很慘痛的，對待這些挫折以往教師只會一帶而過，根本就沒達(dá)到應(yīng)有的教育效果。為了能對錯誤的形成原因正確理解，也為了使學(xué)生留下深刻的印象，讓學(xué)生不再犯相同的錯誤，教師應(yīng)該在教學(xué)過程中按一定的要求創(chuàng)設(shè)錯誤故障性實驗。

比如，在串并聯(lián)電路故障分析教學(xué)前我設(shè)置了故障實驗：短路故障、斷路故障。先給學(xué)生設(shè)置短路和斷路故障，然后讓學(xué)生分別利用導(dǎo)線、電流表、電壓表等器材自己找出故障地點，以此建立感性認(rèn)識基礎(chǔ)，有利于學(xué)生對電路故障的分析和理解。又如，在家庭電路教學(xué)中設(shè)置了短路和過載故障實驗，當(dāng)短路和過載時，通過讓干路上電阻絲內(nèi)的火柴突然被點燃，以此模擬家庭火災(zāi)形成的原因，會對學(xué)生產(chǎn)生強烈刺激，形成牢固印象。

通過此類錯誤故障性模擬實驗?zāi)芙o予學(xué)生豐富的、明顯的、強烈的感官刺激，有利于學(xué)生建立正確的概念，了解事物的本質(zhì)，實現(xiàn)物理教學(xué)目標(biāo)。

總之，實驗的創(chuàng)設(shè)是豐富多樣的，在同一課堂教學(xué)中，也往往會創(chuàng)設(shè)不同的種類的實驗進行交叉應(yīng)用，以此幫助學(xué)生建立概念掌握知識；同時通過實驗的操作鍛煉學(xué)生能力，實現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻：

[1]物理課程標(biāo)準(zhǔn).2011.

[2]汪延茂.汪延茂談中學(xué)物理教與學(xué).2011.7.