結合生活實際的中學物理實驗教學探究

吳聰能

（福建省晉江市養正中學，福建 晉江 362200）

1 引言

根據我國新課程改革的要求，課程內容上需加強學生生活與現代社會、科技發展的聯系，培養學生的學習興趣；課程實施方式上倡導學生主動參與，樂于動手，結合自身知識和生活經驗來解決問題。對于物理課程來說，理論知識不僅來源于書本，還來源于實驗。實驗教學可以使學生在動手中親自發掘未知領域的知識，讓學生在興趣的引導下以科學的態度不斷探尋真理，養成良好的科學探究能力。結合新課程改革的要求，中學物理實驗教學應當融入更多的生活元素，結合生活實際來進行教學，為學生呈現更加生動直觀的物理實驗教學。本文主要對這一教學方式進行系統性的探究，從而使這種形式更好地應用于中學教學當中。

2 物理實驗教學概述

2.1 概念界定

實驗是科學研究中最基本的方法之一，也是物理學發展不可或缺的一部分。物理實驗教學即老師通過物理實驗的方式，引導學生自己動手實踐來發現某種物理規律或知識，增強學生思辨能力和動手能力的一種教學形式[1]。結合生活實際的物理實驗教學指將生活中常見的生活元素加入到實驗中，激發學生的主動性，增加課程的趣味性。

2.2 教學目的

結合生活實際的物理實驗教學的目的在于通過富有趣味性的實驗，讓學生主動地參與到課程實踐和知識獲取中，成為學習的主題；并有意識的在實驗中鍛煉學生的觀察能力、思考能力、分析能力、推理能力，培養學生敢于假設、樂于探究的精神，讓學生將物理知識與生活實際結合，幫助學生更好了解知識，運用知識。

2.3 理論基礎

生活化的中學物理實驗教學在理論方面有建構主義、人本主義、實用主義等理論支持。建構主義認為知識存在于具體的、情景式的活動中，學生通過活動獲得相應的知識，主動建立起自己的知識結構；人本主義重視培養學生的綜合素質，將學生看做學習的主體；實用主義則認為學生的學習應該有效的與社會生活相結合[2]。以上理論均為生活化的物理實驗教學提供了理論基礎。

3 生活化物理實驗教學的特點

3.1 生活性

生活化的物理實驗教學的一個特點就是在教學中會結合生活實際來設計實驗，在教學中反映出更多的生活因素。通過學生所熟知的生活中的事物或者現象，拉近教學中學生與老師、與知識之間的距離，增加學生參與其中的積極性，營造一種良好而平等的課堂氣氛。

3.2 關聯性

生活化物理實驗教學是物理知識與生活經驗、實際應用三者之間的橋梁。好的實驗教學注重其中的關聯性，能夠以巧妙的實驗設計、豐富的實驗道具將三者完美結合，啟發學生運用所學知識和生活經驗來解決實際問題[3]。同時，實驗的設計也可與社會發展結合起來，令學生有更廣闊的視野和更深刻的感受。

3.3 科學性

物理實驗教學始終要立足于科學的實驗觀，運用科學的實驗方法來傳授給學生們正確的知識。從日常生活中歸納出科學規律進而開展科學實驗時，老師應注意去偽存真，確保教學過程中知識，概念和規律的準確性。且科學性不僅體現在內容的選擇上，也包含科學的教育觀，根據學生接受程度安排教學的難易程度。

3.4 體驗性

生活化的物理實驗教學以生活中的實際問題為出發點，通過對生活現象的剖析，引導學生發現其中的規律。實驗教學不同于理論教授，它注重學生在一堂實驗課中的體驗。將學生帶入進來，讓學生潛移默化地學到知識，是生活化實驗教學的關鍵。

4 生活化物理實驗教學應用方式

4.1 實驗情景生活化

實驗教學中可以設置更貼近生活的情景，用生活中常見的事物、常見的現象作為實驗情景構筑的基石。結合學生當前的認知水平和已有的生活經驗，呈現更加富有趣味，更生活化的情景，令學生自然而然的進入其中，產生想要探索的想法。比如日常都會使用吸管喝飲料，吸管的使用就包含壓強的知識，通過這種熟悉的小例子，引出神奇的物理規律，讓學生在熟悉的情景中學到新奇的物理知識。同時情景的設立也不能一味使用熟悉的元素，可以提供一些與學生原有認知表象有差異的現象，揭示其內涵，打破學生原有的認知結構，注入新的知識。

4.2 實驗設計生活化

實驗的設計可以采用更貼近生活實際的方式。例如將實驗的目的替換成生活中的問題，通過引導同學對生活問題的思考與解決來展現物理的規律，令枯燥的物理學習過程生動起來。實驗中所采用的道具也可以從生活中取來。比如力學的教授，就可以通過讓同學們推動自己手邊的東西來感受力對物體運動狀態的改變，通過掰開小橡皮來體會力對物體形態的改變。這些隨處可見的小東西都可以成為一個簡單實驗的道具[4]。通過調動學生利用身邊事物進行實驗，可以激發學生的好奇心，加深學生對物理知識的理解，培養學生在日常小事中發現物理知識的能力。

4.3 實驗過程生活化

實驗教學在實驗的過程中應當以學生為主體，通過實驗的生活化來充分調動學生主觀能動性。教師應該根據學生已有的知識水平和生活經驗安排符合學生認知和思維特點的物理實驗。整個實驗的過程應該是一個銜接式的系統化的過程，從生活中的小事物小現象開始，逐步引導學生深入到實驗中去，由淺入深，層層遞進，獲得新的知識。在這一過程中，問題的發現、假設的提出、假設的實踐都可以交由學生自己來完成，讓學生真正參與到實驗中來，學生的參與度越高，對于物理知識的吸收和理解就越好。譬如舉辦一場別開生面的吹硬幣比賽，通過競技的方式激起同學們的好勝心和勝負欲，讓同學們在比賽中了解到氣流流速與壓強之間的關系，寓教于樂，增強學生對于物理學習的興趣，加深這一知識在腦海里的印象。

4.4 實驗結論生活化

實驗教學最后得出的物理規律作為一種自然界普遍的規律其實是隱藏在生活中的方方面面的，不單是一種現象里包含著。老師在完成整個實驗教學后可以再回歸到生活中，向同學們征詢還有哪種生活中的現象其實也有這樣的規律，啟發學生的發散思維，培養學生舉一反三的能力。比如將能量轉換時，既可以是使用電熱水器完成電能向著熱能的轉換，也可以是使用電燈完成電能向光能的轉換。一個結論的導出遠遠不是一個系統里物理知識的休止符，正相反，它是另一段知識的銜接點。

5 具體物理實驗案例

5.1 深瓶取球

（1）問題設置

將乒乓球放入深瓶中，設置不能使用夾取，吹吸，傾斜倒立瓶子的限制條件，詢問學生如何才能將乒乓球取出。深瓶最初狀態如圖1所示。然后讓同學們討論，老師對提出的正確假設并予以肯定，即使用水杯里的水倒進瓶口里，讓乒乓球緩緩地浮出水面，從瓶子中出來。

圖1 放入乒乓球的瓶

（2）實驗內容

為了進一步使同學們認識到浮力的作用，教師進行對比試驗。首先不封閉瓶口，給瓶里注水，如圖2所示。乒乓球被牢牢的壓在瓶口，沒有浮起來，同時倒入瓶子的水從瓶口流出。結合事例分析這一過程中乒乓球的受力：倒水進入前，乒乓球上下面均只受到空氣的作用力，乒乓球與瓶子的接觸部分受到瓶子給的支撐力。隨著杯子里水的注入，乒乓球上表面受到來自水流的向下的壓力，下表面依然只受到空氣的作用力。來自水的壓力與乒乓球受到的支持力相抵消，乒乓球沒有受到向上的力，所以不會浮起來。此為對照組一。然后使用相同的裝置，依然是放入乒乓球后注水，發現隨著水流的注入乒乓球依然不會浮起來，同時有水從瓶口漏出。隨后擰上瓶蓋，隨著水流的注入，乒乓球漸漸浮了出來，如圖3所示。對這一過程中乒乓球的受力分析：開始時乒乓球的受力和對照組一的受力完全相同，隨著瓶蓋擰上，瓶里的水逐漸漫過乒乓球，此時乒乓球上表面受空氣作用力，下表面受到水提供的向上的浮力，向上的浮力等于乒乓球自身的重力時，乒乓球浮出水面的部分不再變化。隨著水位的逐漸升高，乒乓球被帶出了瓶子。此為對照組二。

圖2 對照組一

圖3 對照組二

（3）實驗結論

乒乓球受到了來自空氣和水兩個流體之間相反的作用力，向上的壓力大于向下的壓力，于是乒乓球上浮。浮力是物體在流體中，各表面受到的流體之間的壓力差[5]。

5.2 水果電池

（1）問題設置

拿出日常生活中常見的水果，詢問同學們是否知道平時吃的水果里其實暗藏玄機，向同學們展示神奇水果電池的“制造過程”。

（2）實驗內容

首先準備好三個檸檬，三個銅片，三個鋅片，導線若干，萬用電表一個。按照圖4所示連接，將每個檸檬上插上一個銅片和一個鋅片，用導線將第一個檸檬上的銅片與第二個檸檬上的鋅片連接。依次將每個檸檬都連接后加入開關使三個檸檬之間構成串聯電路。然后用多功能電表測出檸檬電池所提供的電壓。

圖4 檸檬電池

（3）實驗結論

水果間能產生電流，電流是電子的定向運動，因為檸檬中酸性物質的氫離子與金屬片發生置換產生了正電荷，為了系統之間的電荷平衡，于是有個電子的定向移動，產生了電流。但該實驗中檸檬價格較貴，而且萬用電表產生的電流不易觀察。

（4）改進實驗

利用西紅柿代替檸檬，使用音樂賀卡發聲器代替萬用電表。實驗中水果電池的組裝過程如下。先由教師打開音樂賀卡，閉合開關，學生可以看到發光的二極管和聽到響亮的音樂，去掉電池后，聲音和光都消失了[6]。隨后利用西紅柿，銅片，鋅片，導線，在此按照上面檸檬電池的組裝方法組裝好并接入音樂賀卡，如圖5所示。賀卡上的二極管重新發光并有了響亮的聲音。利用音樂賀卡發聲器和西紅柿電池的組合，展現出了比上面檸檬電池加萬用表更好的演示效果。西紅柿比起檸檬來更便宜也更常見，學生對此更為熟悉。而賀卡發生器里響亮的音樂能讓同學更直觀的感受到水果電池的“威力”。

圖5 西紅柿電池

6 結語

物理課程在教授過程中運用實驗教學可以增強學生的動手能力和創造能力，提升學生的綜合素質。將生活中的實際與物理實驗教學相結合，讓學生在學習中感受到不一樣的氛圍，以更貼近學生生活的方式來傳遞知識[7]。這也是對素質教育發展和課程改革的要求的落實。學生在這種形式的學習中不僅對已有的生活經驗有了全新的認識，也收獲了知識的增加和技能的提高，大大提高了自身的科學素養。