初中物理創新實驗課堂的設計與實施

汪阿運

[摘 ? 要]結合《電功 電能》一課的教學設計與實施過程的感悟，立足于教學實驗的優化與創新，關注學生學習過程的體驗，探討初中物理實驗課的設計與實施，以豐富的實驗活動，激發學生的探究欲望，讓學生在實驗中學，在探究中學，進而培養學生的探究能力和創新能力。

[關鍵詞]實驗設計;創新;探究;體驗

[中圖分類號] ? ?G633.7 ? ? ? ?[文獻標識碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號] ? ?1674-6058（2020）26-0049-02

基礎教育課程改革強調要培養學生初步的創新精神和實踐能力，強調要改變課程實施過于強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現狀，倡導學生主動參與、樂于探究。因此，探究式學習是全面提高學生科學素養的重要途徑。作為一名物理教師，應重視課堂演示實驗和探究實驗的創新，懂得創新的教師才能培養出具有創造精神的學生。往往越是有獨創性的實驗越能啟發學生的思考，越能培養學生的科學思維。在平常教學中，我們應如何創新，如何優化實驗，筆者借助《電功 電能》一課的設計探討如下：

一、實驗和視頻相結合，促進概念的建構與形成

作為一節概念課，從概念的建立到運用都很重要，電功的概念是本節的重點，如何建構電功的概念？

設計切入點：首先通過視頻播放衛星拍攝的地球夜景，夜晚區域的亮度顯示區域的經濟活力，讓學生知道越是發達城市，其夜晚越是燈火通明，在此基礎上，學生認識到電能對社會的進步和發展功不可沒。通過情境設計，還原知識背景，讓學生沉浸在光彩奪目的夜景中，迅速抓住了學生的注意力，同時激發學生思考：我們日常生活中是怎樣發電的呢？學生開始摩拳擦掌，躍躍欲試，急于解決但又難以突破。此時，教師再適時拿出準備好的分組實驗器材：手搖發電機、葉輪發電機、硅光電池板、斯特林發電機等。手搖發電機將機械能轉化為電能、葉輪發電機將機械能轉化為電能、硅光電池將光能轉化為電能，通過多種能量形式與電能的轉化，讓學生自己動手，體驗發電的過程，既豐富了學生的學習經歷，又促進了學生的形象思維。

評析：初中生基本都是從初三開始接觸電學方面的知識，電學知識非常抽象，學生開始學習電學知識，也都是從常見的電現象入手。學生透過現象思考本質，因而教師需要設計良好的電學實驗，讓學生體驗相關的電現象，這樣可以提升學生學習電學知識的效果。在本節課的教學過程中，教師有意識地將分組實驗融入新課的教學當中，既給了學生實驗探究的機會，同時也會讓學生以更加積極的心態投入到學習中。

二、層層遞進，從生活現象入手，理解電功的本質

課程標準提出以“從生活走向物理，從物理走向社會”為課程內容的理念。因此，教師在物理教學過程中應盡可能地聯系生活實際，在生活中尋找與物理課堂教學內容相關的現象或事物，并以此作為教學的切入點。

設計切入點：通過自主探究，學生已經知道如何獲得電能。此時教師繼續循循善誘地拋出問題：生活中哪些地方需要消耗電能？為了讓學生有更直觀的感受，筆者播放了一段自己日常生活中的視頻：從早上起床之后，點亮電燈;早餐后，騎著電動車上班;到辦公室后，給手機充電;用水泵抽水，用電水壺燒水等等。從日常的經驗和體驗出發，密切知識與生活之間的聯系，引導學生，不斷深入觀察和體驗真實的社會生活。

評析：電功概念源于生活又獨立于生活，我們的生產生活都離不開電，但生活中對電的相關概念是不解釋的。學生對電功概念的學習是基于經驗學習的。所謂經驗學習是指通過日常生活中對電功的體驗產生直接感覺認識，這種經驗感覺是生活化的，雖然有助于對物理概念的理解，但也容易由不恰當的體驗導致錯誤的概念理解。我們要想辦法使經驗學習上升為理論知識的學習，形成科學規范的認識。學生基于豐富的活動體驗，通過歸納分析，知道使用用電器的過程，其實就是消耗電能，將電能轉化為其他形式能的過程，而能量轉換的過程其實就是做功的過程，在此基礎上，學生自然而然地得出消耗電能的過程其實就是電流做功的過程。從身邊的實例入手，讓學生從能量轉換的角度理解電功的本質，加深學生對知識的掌握。

三、填補空白，自制實驗教具，推導電功公式

初中生的能力水平很難獨立研究出電功與哪些因素有關，很難通過簡易的實驗探究得到電功的具體計算關系式，必須通過教師適當點撥才能完成，所以應把實驗探究過程作為教學的難點。

設計切入點：本實驗有兩個難點，一是如何比較電功的大小，這里筆者將其轉化為比較提升鉤碼上升的高度。二是怎樣得出電功與電流、電壓的關系，這里需要用到控制變量法。在研究電功與電壓關系時，筆者設計了一個三馬達串聯的電路，測得數據如下：電源電壓[U=16 V]。

經過圖像分析得出：電流和通電時間一定時，電功與電壓成正比。

研究電功與電流關系時，將三馬達并聯，測得數據如下：電源電壓[U=16 V]。

經過圖像分析得出：電壓和通電時間一定時，電功與電流成正比。

結合用電器工作時間越長消耗的電功越多，最終推導出電功的計算公式：[W=UIt]。

評析：在本節教學中，教師一般都是直接給出電功計算公式[W=UIt]，然后讓學生通過實驗驗證電功與電壓、電流及時間有關。電流實際上是電子定向移動產生的，電流大小等于單位時間內通過導體橫截面的電荷量，即[I=Q/t]，而電功就是閉合電路中電場移動這些電子做的功，即[W=QU=UIt]。

為了提高教學效果，筆者自制了一套實驗探究教具，用相關器材測量實驗數據，可以直接推導出電功的計算公式，解決了本節課的重難點問題。對于該探究實驗的設計，筆者運用了轉換法和控制變量法，這兩種物理方法也是初中物理學習過程中常用的兩種方法，學生使用頻率高，是基于學生的前概念考慮的。電功的量化測量是一個難題，就目前學生的認知水平和學習進程而言，沒有合適的直接測量儀器，通過機械功的測量顯示電功的大小，學生易于理解，同時結合了能量轉換知識，更有利于學生思維品質的提升。

總之，實驗是高效物理課堂建設的有力抓手，實驗可以將物理現象直觀地顯示出來，通過實驗觀察調動學生的物理思維，通過有目的、有計劃地觀察物理現象，給學生充足的思維時間和空間，讓學生的自主學習探究能力得到生長，同時也可以充分調動學生學習物理的積極性和主動性。作為一名物理教師，要利用好各種實驗，尤其是課堂常用的演示實驗，一方面要增強演示實驗的效果，使現象更明顯;另一方面也要嘗試自制一些演示實驗教具幫助學生建立模型，突破難點。與此同時，還要鼓勵學生自己參與實驗，觀察現象，得出結論，使知識由抽象化為形象，由復雜變為簡單。

[ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻 ? ]

[1] ?吳小兵，王秀玲.自制教具系列化：以物理學史為核心的教具及實驗開發[J].物理教師，2016（2）：46-47+50.

[2] ?林崇德.對未來基礎教育的幾點思考[J].課程·教材·教法，2016（3）：3-10.

[3] ?費志明.巧設物理情境與問題鏈發展學生思維品質[J].中學物理，2019（24）：54-56.

（責任編輯 易志毅）