例談創新性趣味實驗在高中物理教學中的應用

陳開韶

【摘 要】本文通過課堂教學案例論述了創新新趣味實驗在高中物理課堂教學中的新課導入、物理概念教學、物理規律教學等幾方面的應用，闡明創新性趣味實驗對激發和調動學生對實驗設計和物理學習的積極主動性、有效體現學生學習的主體地位，對提高物理課堂教學效果和學習效率重要作用。

【關鍵詞】創新性;趣味實驗;高中物理教學

物理是一門以觀察和實驗為基礎的學科，創新性趣味實驗是喚起學生學習興趣，激發學生求知欲的有效手段。在新課導入、形成物理概念、得出物理規律、習題教學等教學環節中巧妙融入設計創新性趣味實驗，能充分調動學生學習興趣，激發學生思考，在鞏固、深化運用物理知識時培養學生的創新思維和知識遷移能力。本文筆者通過創新性趣味實驗在高中物理教學中的應用實踐，結合創新性趣味實驗在物理教學中的應用案例，來闡述創新性趣味實驗對物理教學的促進作用。

案例1：創新性趣味實驗在創設情境，導入新課中的應用

學習興趣是最佳的老師，是促使學生主動學習物理的內在動機。在新課導入環節中合理設計創新性趣味實驗，能夠牢牢抓住學生的好奇心，充分激發學生的求知欲望。

如在進行《變壓器》教學時，若僅僅關注理想變壓器變壓公式的記憶和應用，忽視對現實問題的關注，容易造成學生雖學習了相關知識卻難以解釋相關現象的結果。在新課導入教學中教師通過設計創新性趣味實驗：“魔術：隔空取電”，先引發強烈的認知沖突：學生看到燈泡跟導線連在一起，沒有接電源，只是在紙盒上方移動就有了電;立即觸發了學生的強烈的興趣和思維活動，激起學生解決問題，探究新知的欲望。

所需教具：可拆式變壓器、小燈泡、電源、開關、導線（如圖1所示）。

圖1

教師將可拆變壓器鐵芯斷開，用黑色紙盒密封，將用導線與小燈泡制作的感應環在黑色紙盒上方來回移動，當移動到兩鐵芯上方時，小燈泡亮起，實現“隔空取電”。接著引導學生積極思考，沒有接電源的小燈泡為何能夠亮起？教師引導學生回顧電磁感應知識后，拆開黑色紙盒進行揭秘，將可拆變壓器展示在學生面前，學生立刻就明白了小燈泡能夠亮起，原因就在于變壓器的作用。

這個創新性趣味實驗很好起到激發學生發現問題，探索新知識的動機。同時這個“魔術”一下就把學生吸引住了，激發學生的學習興趣和探究欲望，在“魔術”揭秘之后，也為后續的教學提供實例，為討論變壓器的工作原理做好鋪墊。

案例2：創新性趣味實驗在物理概念教學中的應用

高中階段的物理概念普遍比較抽象，很多學生理解存在障礙。教師根據學生的已有認知，通過創建一個愉快有趣的學習物理概念的情境，設計巧妙的創新性趣味實驗，充分挖掘學生的學習主觀能動性，讓學生更容易發現與物理概念相關的現象與問題，從而引導學生深化對物理概念內涵和外延的理解。

如在學習“磁場”這一物理概念時，如果教師僅僅介紹磁場是一種看不見摸不著的客觀存在的物質，學生聽起來相對枯燥，理解磁場概念存在較大困難。因此在磁場概念教學中，設計了這樣一個分組的創新性趣味實驗，幫助學生感知磁場：

所需教具：條形磁鐵、帶輪小車（如圖2所示）。

圖2

學生將其中一根條形磁鐵固定在帶輪小車上，取另外一根條形磁鐵的N極靠近小車上的條形磁鐵的N極，發現小車向右運動;取走左側條形磁鐵，則小車慢慢停了下來。引導學生思考：兩條形磁鐵有沒有接觸？條形磁鐵對間的作用力是靠什么來傳遞的？學生在教師引導下得到是場的作用來傳遞作用力，即磁場。學生通過感知兩磁體之間沒有接觸也能產生力的作用，便能領會“兩磁體未接觸也能通過磁場產生力的作用” 這一深層外延，進一步提煉出磁場力的作用效果，從而更進一步領會磁體周圍存在磁場，并對置于其中的磁體或電流（通電導體）有力的作用。

在物理概念教學中合理融入創新性趣味實驗，能夠通過有效的探究實驗來引導學生形成直觀形象的體會，進而降低了學生理解物理概念的難度。因此利用創新性趣味實驗探究是夯實物理概念的有效途徑。

案例3：創新性趣味實驗在物理規律教學中的應用

讓學生在課堂教學的有限時間內完成科學家長期完成的實驗，經歷完整的探究過程，形成結論，順利得出物理規律，顯然是不現實的，但教師可以通過設計創新性趣味實驗，讓學生可以在短時間內印象深刻，體驗探究過程，應用解決問題。教師適時引導學生分析，經歷師生對話、討論和協作，形成一種有益于學生理解并樂于接受的實驗情境。

牛頓第一定律屬于初高中知識的結合點，也是運動學和力學的結合點。在進行《牛頓第一定律》教學時，在經歷“運動不需要力來維持”這一觀點的形成及牛頓第一定律的得到過程中，教師設計了一個分組的創新性趣味實驗：“迷你氣墊船”。

學生認識到運動的物體之所以停下來，是因為受到阻力作用，引導學生思考：如果阻力減小，那運動的物體將會怎樣？從而引入 “迷你氣墊船”創新性趣味實驗。

所需教具：由光盤、氣球和小瓶等三部分制作成的“迷你氣墊船”（如圖3所示）。

圖3

氣球不吹氣，將“迷你氣墊船”置于水平桌面上，輕推它，觀察其滑行距離;第二次吹起氣球，用同樣的力度輕推，觀察其滑行距離并和第一次的距離比較。

學生發現：第二次滑行距離比第一次的遠得多，部分“迷你氣墊船”甚至滑出桌面外。現象非常明顯。學生探索熱情被點燃，對后續的探索過程充滿期待。

教師順勢發問：如果沒有阻力，運動的物體將會怎樣？

學生猜想：將一直運動下去。

為了驗證猜想，在教師引導下進入下一個探索環節：伽利略斜面實驗。在經歷連續的探索過程后，學生順利得到牛頓第一定律。

在以上的規律教學中，克服了只注重理論推導，只注重物理規律的應用，輕視經歷科學探究得出物理規律過程，忽略物理學史和物理研究方法的介紹等的錯誤傾向，通過設計簡單易行的創新性趣味實驗，組織學生動手進行分組實驗，使學生主動參與到物理規律的形成過程中去，主動探究，得出結論，搭起良好的學生學習平臺。

案例4：創新性趣味實驗在物理習題教學中的應用

物理習題教學是物理課堂教學的重要組成部分，是物理概念、規律和實驗教學的延伸與拓展，通過習題讓學生理解、鞏固、運用與發展所學的知識與實驗技能。習題教學作為訓練學生思維與培養學生技能的教學，在實際教學中容易發展成為了教會學生如何套公式，如何規范作答的教學，教學枯燥，學生不愿意聽，教師教的同樣也很累，教學效果不好。如果能將創新性趣味實驗合理地融入習題教學中，不但可以調節活躍課堂氣氛，還更容易讓學生抓住知識本質，順利解決問題。

如在學習完自由落體運動規律后，運用規律解決問題時，首先想到的是利用h=gt2。

圖4

通過測量高度計算下落時間，但是如果給出的例子是一個物體從某一高處或從某一高樓自由落下，這樣的例子距離學生的認知還偏離大，不妨用課后小實驗作為開始。

實驗：“測定反應時間。”甲同學手握直尺的上端，乙同學把拇指與食指張開，放在直尺下端零刻度線的兩側，為了增加實驗的難度，甲同學還可以用課本對自己手握尺子的部位進行遮擋。甲同學松手，乙同學用手把直尺抓住，讀出此時手指位置的刻度，得到直尺的下落距離h，由h=gt2就可以算出乙同學的反應時間。雖然這樣的測量較粗略，但利用學生手中的器材設計一個創新性趣味實驗來幫助學生加深對自由落體運動規律知識的理解，學生的學習興趣得到了激發，也培養了學生學會認真觀察生活，運用規律解決生活問題的良好習慣。

總之，在對高中學生已有知識基礎和所具備的思維能力水平準確認識并把握到位的前提下，在物理課堂教學中巧妙地設計創新性趣味實驗，合理地融入到新課導入、形成物理概念、得出物理規律、實驗探究等教學環節中，能夠較好地激發學生學習興趣，促進學生對實驗設計和學習物理的主動性，從而有效提高物理教學效果和學習效率。

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（本文系18-20縣級課題《創新性趣味實驗在物理教學中的實踐研究》研究成果，課題立項編號：KYZ18103）