巧妙設(shè)計(jì)，讓物理實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)約而不簡(jiǎn)單

胡燁

摘 要：物理作為一門(mén)實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的學(xué)科，基本上每節(jié)課老師都要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)支撐教學(xué)。但是，繁多的器材和較長(zhǎng)的耗時(shí)，往往會(huì)影響整堂課的效率。因此，如何讓實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)約化引起了眾多老師的共鳴。

關(guān)鍵詞：巧妙; 設(shè)計(jì); 實(shí)驗(yàn); 簡(jiǎn)約

中圖分類號(hào)：G633.7? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：1006-3315（2019）12-026-001

初中物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。因此，對(duì)于許多老師來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)豐富多彩的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦，教學(xué)氛圍熱烈的完美課堂，一直是他們孜孜不倦的追求。有時(shí)為了上好一節(jié)公開(kāi)課，他們會(huì)在課堂引入實(shí)驗(yàn)如何別出心裁、演示實(shí)驗(yàn)安排如何更具“可觀賞性”、學(xué)生實(shí)驗(yàn)如何有趣味性等等上大費(fèi)周章。實(shí)驗(yàn)很豐富，但一味地玩花樣，導(dǎo)致教學(xué)器材繁多、實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)，大大影響物理課堂效率。因此，如何讓實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)約化引起了眾多老師的共鳴。

1.簡(jiǎn)約化實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

何為簡(jiǎn)約化實(shí)驗(yàn)，我認(rèn)為應(yīng)該具備以下特點(diǎn)。

1.1實(shí)驗(yàn)器材普遍性。并不是每個(gè)實(shí)驗(yàn)都只能用配套專業(yè)的配置器材，除了學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的器材外，最好能利用更為普遍的生活資源。

1.2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀性。很多實(shí)驗(yàn)都是演示實(shí)驗(yàn)，老師在講臺(tái)上做，不能保證全班學(xué)生都能觀察到現(xiàn)象。所以要通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，讓實(shí)驗(yàn)更具有可見(jiàn)度和可信度。

1.3實(shí)驗(yàn)過(guò)程安全性。一些實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是可怕的，譬如“點(diǎn)火爆炸”實(shí)驗(yàn)，譬如所有用到酒精燈的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生畏畏縮縮自然不能完成實(shí)驗(yàn)。因此，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡量避免一切有危險(xiǎn)的因素。

2.簡(jiǎn)約化實(shí)驗(yàn)案例

縱觀各類實(shí)驗(yàn)，“溫度”是各大專題實(shí)驗(yàn)中的?？?，現(xiàn)就從“溫度”入手，談一談如何巧妙設(shè)計(jì)，讓物理實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)約而不簡(jiǎn)單。

2.1利用可變色溫度貼巧測(cè)溫度

可變色溫度貼具有獨(dú)特的變色示溫、數(shù)字顯示及顏色可逆功能，自身帶有不干膠，可貼在試管、燒杯、電阻等器材上，一旦監(jiān)溫部位達(dá)到或超過(guò)測(cè)溫貼片的額定溫度，變色測(cè)溫貼片立即變色。這樣的一個(gè)簡(jiǎn)約化溫度計(jì)，可用于多個(gè)物理實(shí)驗(yàn)。

應(yīng)用案例：焦耳定律實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)是初中物理教材中非常重要的驗(yàn)證性演示實(shí)驗(yàn)，教材中的做法是將電阻絲浸沒(méi)在燒瓶中的煤油中，通電后，電阻絲放熱加熱煤油，利用普通溫度計(jì)測(cè)出煤油升高的溫度，來(lái)確定電流產(chǎn)生的熱量多少。轉(zhuǎn)換法的思想很巧妙，但是器材繁多，而且耗時(shí)也較長(zhǎng)。改用溫度貼的話，只要將它貼在電阻上，通電后，看哪個(gè)溫度貼先變色，就可直觀地辨別哪個(gè)產(chǎn)生地?zé)崃扛?。?shí)驗(yàn)完，切斷電源，隨著電阻溫度地降低，溫度貼地顏色也復(fù)原，所以，學(xué)生可以重復(fù)使用。溫度貼片還有幾個(gè)突出地優(yōu)點(diǎn)：體積小、價(jià)格便宜、使用壽命長(zhǎng)、不易破壞、容易操作。讓溫度地測(cè)量簡(jiǎn)約而不簡(jiǎn)單。

2.2利用冷熱水巧變溫度

一般的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，要改變溫度大多用酒精燈。那么，不用酒精燈，不燃燒加熱就不行嗎？當(dāng)然不是！有些實(shí)驗(yàn)的溫度變化并不需要多明顯，用熱水就可以解決。

應(yīng)用案例：（1）體驗(yàn)大氣壓的存在。教材上的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是利用易拉罐、橡皮泥、水、酒精燈演示大氣壓將易拉罐壓癟，以說(shuō)明大氣壓的存在。實(shí)驗(yàn)原理是：加熱水，利用水的汽化排盡易拉罐中的空氣，從而使易拉罐在外界大氣壓作用下壓癟。這個(gè)實(shí)驗(yàn)雖為演示實(shí)驗(yàn)，但成功率低，經(jīng)常老師要做幾次才能有較好的效果，這樣一來(lái)，既浪費(fèi)了時(shí)間，又不能在第一時(shí)間給學(xué)生留下深刻的印象，使這個(gè)原本很直觀的實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)不能淋漓盡致的體現(xiàn)。其實(shí)，要達(dá)到類似的效果，只要一個(gè)礦泉水瓶、一點(diǎn)點(diǎn)熱水就可以了。在礦泉水中到了少許熱水，上下?lián)u幾下，倒出熱水，迅速旋緊瓶蓋，幾秒鐘之后，就能看到礦泉水瓶被大氣壓慢慢壓扁了。（2）瓶吞雞蛋。用一個(gè)小型錐形瓶，一個(gè)鵪鶉蛋，一杯冷水，一杯熱水。將大小合適的鵪鶉蛋放在瓶口，將瓶子浸在熱水中，就能看到鵪鶉蛋慢慢被“吞”進(jìn)去，然后再將瓶子浸在冷水中，可以看到鵪鶉蛋又被慢慢“吐”出來(lái)。利用冷水、熱水改變瓶?jī)?nèi)空氣溫度，從而改變瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)“吞吐”鵪鶉蛋。這樣設(shè)計(jì)與常規(guī)方法相比，器材更簡(jiǎn)單、安全性高，而且實(shí)驗(yàn)效果更加完美。

2.3利用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的溫度傳感器巧比溫度

隨著科技的發(fā)展，用于物理實(shí)驗(yàn)的器材也在不斷更新，溫度的測(cè)量有了更先進(jìn)的器材?；贒IS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的溫度傳感器便是當(dāng)下物理實(shí)驗(yàn)中的新寵。DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一種將傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)組合起來(lái)，共同完成對(duì)物理量測(cè)量的裝置。在DIS實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以直接在電腦上得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并通過(guò)圖表、圖線等具體分析出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，十分直觀與簡(jiǎn)便，大大簡(jiǎn)化了以往實(shí)驗(yàn)中繁瑣的等待與計(jì)算過(guò)程，既節(jié)約了時(shí)間，又讓學(xué)生感到直觀易懂。

應(yīng)用案例：（1）比較不同物質(zhì)吸熱升溫現(xiàn)象。教材上的設(shè)計(jì)為演示實(shí)驗(yàn)，用酒精燈分別加熱質(zhì)量相同的水和沙子，用溫度計(jì)測(cè)量經(jīng)過(guò)相同時(shí)間后，比較水和沙子的溫度。這樣的設(shè)計(jì)有幾個(gè)缺陷：一是器材繁多，二是耗時(shí)較長(zhǎng)，三是溫度計(jì)太小，作為演示實(shí)驗(yàn)不能讓全班學(xué)生觀察到現(xiàn)象，所以很多學(xué)生只是經(jīng)歷一個(gè)無(wú)聊的等待過(guò)程。我認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以這樣來(lái)改進(jìn)。一、將沙子換成煤油，跟水同樣是液體更具有可比性。二、采用“水浴法”加熱，省去了原來(lái)需要的兩個(gè)酒精燈，簡(jiǎn)約了器材，同時(shí)從實(shí)驗(yàn)要求的角度更加保證了相同時(shí)間的吸熱量相同。三、用溫度傳感器代替實(shí)驗(yàn)室溫度計(jì)，將溫度數(shù)據(jù)直接通過(guò)數(shù)據(jù)線傳到電腦，用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的圖像功能將兩條溫度變化圖像逐點(diǎn)繪出。這樣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程能讓全班學(xué)生有更加直觀的觀察和體會(huì)。而且溫度的變化圖像和變化趨勢(shì)一目了然，也大大省去了計(jì)算繪圖的時(shí)間，提高了課堂效率，真正做到了簡(jiǎn)約而不簡(jiǎn)單。

布魯納的認(rèn)知理論認(rèn)為：任何學(xué)科的內(nèi)容，都可以用更為經(jīng)濟(jì)、富有活力的簡(jiǎn)約方法表達(dá)出來(lái)，從而使學(xué)習(xí)者易于掌握。物理實(shí)驗(yàn)亦是如此。讓物理實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)約化、日常化、大眾化。最簡(jiǎn)單的儀器和設(shè)備、最根本、最單純的科學(xué)結(jié)論，就像是一座座歷史豐碑一樣，人們最長(zhǎng)久的困惑和含糊頃刻間一掃而空，對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)更加清晰。簡(jiǎn)約是一種美。簡(jiǎn)約化實(shí)驗(yàn)必將是一種全新概念的物理實(shí)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王愛(ài)生.挖掘生活資源改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)和教具制作的研究，物理教學(xué)，2006