優化實驗教學 提升學生能力

郝迎

【摘要】實驗是物理教學的基礎，加強實驗創新，對于培養學生的學習思維，增強學生的創新能力，提高學生學習的綜合素質，充實教學內容、豐富教學手段、提高教學質量，都具有十分重要的意義。

【關鍵詞】創新實驗 創新能力 發散思維

【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）19-0129-02

當今世界，科技突飛猛進，日新月異。我國要在日趨激烈的國際競爭中掌握主動，必須大大提高科技創新的能力。科學技術創新的基礎是人才，是民族的創新素質，它取決于教育的發展和水平。“實驗是自然科學的基礎，也是物理、化學等學科教學的基礎。”隨著九年制義務教育階段物理課改的深入，通過義務教育階段的物理學習，使學生能夠具有初步的創新精神和創新能力的創新教育已成為物理教學的一個重點，在實際教學過程中對學生創新能力的培養，已引起廣大物理教師的高度重視，如何培養學生創新能力，找到培養和發展學生創新能力的有效途徑，在物理教學中愈來愈顯得重要。

一、設計創新實驗，激發學生的學習興趣

子曰：“知之者不如好知者，好知者不如樂知者。”濃厚的興趣會使學生產生積極的學習態度，并以渴望和愉悅的心情去學習、探究知識。初中生十四五歲，正值青春期。這一時期的學生對任何新鮮事物都有旺盛的求知欲，好學多問，并富有幻想，個性張揚并有自己的個人見解，有一定的創新和拼搏精神。但他們高昂的學習熱情往往也是短暫的，具備“三分鐘熱度”。這些獨特的特點告訴我們可以通過迎合他們旺盛的求知欲和獵奇的心理特征，迅速樹立他們對物理學科的興趣。這并不難，只需幾個新奇有趣的實驗，便能激發學生的強烈的求知欲，引起他們濃厚的興趣。

例如：

在學習大氣壓強這一節時，有幾個新奇有趣的實驗。

1、美麗的噴泉：一個裝有一半水的錐形瓶，瓶塞上插有一根用完了的圓珠筆芯，將瓶塞扣好。往錐形瓶上澆熱水，會發現瓶內的水順著圓珠筆芯噴出了很高。學生立刻被此新奇的實驗現象所吸引。原來，澆了熱水之后，瓶內氣體受熱膨脹，氣壓變大，從而將水順著圓珠筆芯壓出。

2、冷水“燒”開水：冷水也能“燒”開水嗎？學生一聽這個題目，就瞪大了眼睛。圓底燒瓶內裝有很熱的水，固定在鐵架臺上，用酒精燈隔著石棉網對燒瓶加熱，直至水沸騰。停止加熱，水不再沸騰，將燒瓶塞好瓶塞，倒過來固定在鐵架臺上。用冷水澆燒瓶底部，然后拿開。你會發現，瓶內的水又沸騰了一段時間。原來，澆冷水后，瓶內氣體冷縮，氣壓減小，水的沸點降低，從而水重新沸騰。

3、紅色水柱上升：培養皿中間粘上一根蠟燭，培養皿中加滿紅色液體，點燃蠟燭，然后將大試管倒扣在蠟燭上，會發現隨著蠟燭的熄滅，紅色液體進入大試管并上升。由于蠟燭的燃燒，消耗了試管內的氧氣，管內氣壓減小，外界大氣壓便把紅色液體壓入試管內并上升了。

“興趣是最好的老師。”只有學生對學習的內容感興趣，才會產生強烈的求知欲望，自動地調動全部感官，積極主動地參與教與學的全過程。

二、用身邊物品進行實驗，培養學生動手實踐創新能力

物理實驗是人類認識世界的一項重要活動，是進行科學研究的基礎。如果實驗所用的材料是學生所熟悉的，就會使學生感覺到親切，較容易克服思維障礙，能較好的達到實驗的目的；如果實驗所用的儀器是學生親手制作的，那么不僅能培養學生的動手能力，而且還能幫助學生建立起牢固的相關物理表象，敏銳地洞察其中發生的物理過程，使學生對知識的理解更加透徹。因此，教師應當引導學生充分利用順手拈來的、所熟悉的物品做物理實驗，這樣可以豐富學生實驗物品，彌補實驗儀器不足，拓展實驗探究的時空，讓學生真正經歷“從自然到物理、從生活到物理”的認識過程。

例如：

1、利用紙可進行的實驗：

（1）在探究液體沸騰特點時用紙鍋燒水：學生都知道，用火單獨燒紙，紙肯定會燃燒。但是，把較厚的紙折成小鍋，放入水用酒精燈把水燒開，紙鍋卻沒有燃燒起來。原來，紙的燃點要大大高于水的沸點。在一個標準大氣壓下，水的沸點是100攝氏度，而且水沸騰時溫度保持不變，所以紙的溫度就不再升高，一直低于燃點，所以當然不會燃燒。這個實驗讓學生在驚奇之余更深刻認識到液體沸騰時的重要特點之一就是保持沸點不變。

（2）利用紙來探究液體壓強與流速的關系：學生兩手各拿一張紙，讓紙自然下垂，往兩張紙中間吹氣，紙并沒有像想象的那樣向兩邊分開而是合攏了。還有，學生手拿一張紙，讓紙成弧形下垂，在紙上方吹氣，紙反而飄起來了。這都說明了流體在流速小的地方壓強大，在流速大的地方壓強小。

2、利用乒乓球可進行的實驗：

（1）用乒乓球可替代紙片做覆杯實驗：找一個瓶口比乒乓球直徑略小的瓶子，裝滿水，將乒乓球放在瓶口，倒置過來，乒乓球不會掉下來。巧妙地證明了大氣壓的存在，而且成功率比用紙片要高。

（2）用乒乓球來探究浮力產生的原因：選取600毫升的飲料瓶，將飲料瓶上半部（像漏斗的部分）剪下并倒置，然后放入乒乓球，此時乒乓球落在瓶頸處（600毫升的飲料瓶的瓶頸處恰能和乒乓球貼合），向其中加水，學生會發現乒乓球并不會浮起來。若是用手堵住瓶口，則乒乓球很快就會浮上來。事實上，未堵住瓶口時，乒乓球下方沒有水，它只受到向下的壓力，因此它不會受到浮力；堵住瓶口時，順著瓶口緩慢流下的水會在乒乓球下方聚集起來，此時，向上的壓力大于向下的壓力，從而對乒乓球產生浮力。通過這個自制器材的小實驗，可使學生對浮力產生的原因非常明了。

3、學生利用礦泉水瓶自制創新實驗：

（1）探究物體的浮沉條件：在一大礦泉水瓶中裝入較多的水，將一小試管倒插入瓶中，小試管漂浮。用手捏瓶身，施加壓力，部分水進入小試管中，小試管所受重力大于浮力，小試管下沉。松開手，部分水從小試管中出來，小試管所受浮力大于重力，小試管上浮。輕壓礦泉水瓶身，使其實現懸浮。此創新實驗還證明了潛水艇原理。

（2）探究物體間力的作用是相互的：把自行車內袋上具有單向導氣的氣門芯，固定在瓶蓋上，用打氣筒往瓶中充10～15次的空氣后，將充足空氣的礦泉水瓶放在水池中的水面上，然后旋松氣門芯的螺絲，使氣體放出，會觀察到礦泉水瓶在水面上快速地前進著。

三、利用實驗教學，培養學生的發散思維能力

發散思維，又稱輻射思維、放射思維、擴散思維或求異思維，是指大腦在思維時呈現的一種擴散狀態的思維模式，它表現為思維視野廣闊，思維呈現出多維發散狀。如“一題多解”、“一事多寫”、“一物多用”等方式，培養發散思維能力。不少心理學家認為，發散思維是創造性思維的最主要的特（下轉152頁）（上接129頁）點，是測定創造力的主要標志之一。而初中學生由于受年齡和閱歷等方面的限制，他們的思維能力雖然已有了相當的發展，但思維形式明顯偏重于具體思維，發散思維意識相對薄弱，因此，在課堂教學中應注意加強學生發散性思維能力的培養。實踐表明，利用初中物理實驗可引導學生廣開思路，從多個角度去觀察和分析問題，所以對初中生進行發散思維能力的培養是完全可行的。

如用刻度尺測長度是學生較熟悉的實驗，在學生學習了刻度尺的常規使用方法后，要求學生用自己的刻度尺去測地圖上兩城市之間的鐵路距離、測一張紙的厚度、測銅絲的直徑、測圓柱體周長、測乒乓球直徑、測圓錐體高度等。學生在自己測量中馬上發現，這些雖都是測長度，但用常規方法去測相當不便，甚至無法進行測量。教師及時引導學生分析刻度尺使用的局限性，它只能測直線，且測量不能直接進行的原因，使學生逐步確立化曲為直、測多算少、化小為大等測量思路，然后分別用軟線法、累積法、園輪法、繞線法、描折法、卡測法等完成上述問題。這樣突破了刻度尺使用的常規方式，擴展了學生的測量思路。

在物理教學中，巧妙地利用物理實驗的多元性、多變性，不斷地培養學生發散思維能力，不但能使學生對物理概念和規律的理解更加完整和深刻，也能使學生擺脫習慣思維的束縛，拓寬思維范圍，使解決問題的方法不拘一格，從而使學生的創造性思維能力得到發展，以適應當前素質教育的需要。

四、利用課外實驗，引導學生勇于創新、樂于創新

“從生活走向物理，從物理走向社會，從物理走向大自然”是物理課程的基本理念。物理課外小實驗是學生在課外自己設計、自己尋找實驗用品、自己動手、自己總結的簡單易做的實驗。它加深了物理知識與生產生活的聯系，為學生提供了大量的動手機會，彌補了課堂教學的不足，激發了學生學習物理的興趣，提升了學生的創新能力。

例如，學生在學習了大氣壓強一節之后，對瓶吞雞蛋實驗進行了改進。學生將廣口瓶換成了平底燒瓶，將酒精棉換成了熱水，將熟雞蛋換成了熟鵪鶉蛋。在燒瓶中加入剛剛沸騰的水，靜置一會將水倒出。將剝好的鵪鶉蛋放到瓶口，會看到它被不斷吞入瓶內。將燒瓶倒置，用熱毛巾捂住瓶底，使鵪鶉蛋對準瓶口，待鵪鶉蛋進入瓶頸一部分后，將燒瓶浸入熱水中，會看到鵪鶉蛋又被重新吐了出來。這個實驗吞蛋過程更加清晰，而且解決了學生的疑問——“蛋能否被吐出來”。

再如，學生在學習了電動機和電磁繼電器之后，制作了一個電動船。學生在船上安裝了四個電動機，這四個電動機實際上是電腦主機的小風扇。后面2個電動機可以使船前進。左前方電動機可以使船右轉，右前方電動機可以使船左轉。船內還安裝了一個電磁繼電器，其中的小電磁鐵是從廢舊電視機上拆下來的。通過控制電磁繼電器，從而使電動機轉動。閉合第一個開關，通過電磁繼電器使后面兩個電動機轉動，船向前運動。閉合第二個開關，左前方電動機轉動，使船右轉。閉合第三個開關，右前方電動機轉動，使船左轉。學生制作的電動船，通過電磁繼電器實現了對電動機的控制，并且使學生體會到利用生活中常用的器材可以進行小制作，既鍛煉了動手創新能力，又體會了廢舊利用、環保與節約。

綜上所述，加強實驗創新，對于培養學生的學習思維，增強學生的創新能力，提高學生學習的綜合素質，充實教學內容、豐富教學手段、提高教學質量，都具有十分重要的意義。