初中物理教學中的“微實驗”設計

朱海洋

摘要：“微實驗”能激發(fā)學生的物理學習興趣，調動學生的物理學習積極性，引發(fā)學生的創(chuàng)意點子。在初中物理教學中，教師可以引導學生實施“演示微實驗”“自創(chuàng)微實驗”“虛擬微實驗”“生活微實驗”等，從而助推、深化、拓展、延伸學生的物理學習。微實驗能讓學生的物理學習變得更加豐富、精彩，有助于開發(fā)學生的實驗潛質，促進學生物理素養(yǎng)的不斷發(fā)展。

關鍵詞：初中物理;物理“微實驗”;實驗設計

初中物理是一門以實驗為基礎的學科。在初中物理教學中，教師可以設計“微實驗”，引導學生的物理學思維，催生學生的物理學想象，助推學生的物理學習不斷進階。所謂“微實驗”，是“成本較低、操作簡易、現(xiàn)象明顯”的實驗。“微實驗”能激發(fā)學生的物理學習興趣，調動學生的物理學習積極性，引發(fā)學生的創(chuàng)意點子。相對于傳統(tǒng)的物理學實驗，“微實驗”更接地氣、更貼合學生。微實驗，是提升學生的物理學習力，發(fā)展學生的物理核心素養(yǎng)的重要載體。

一、演示“微實驗”，助推學生的物理學習

物理微實驗的類型很多，從實驗方式上來分，可以分為模擬實驗、對比實驗、模型實驗、切片實驗等;從實驗場所來看，可以分為學校實驗、家庭實驗等。在諸多的微實驗中，“演示微實驗”是一種應用最廣，效能最高的實驗方式。在初中物理教學中，教師要充分應用相關的資源、素材等，做“微演示實驗”，比如“真空不能傳聲”“筷子提米”“比一比誰的功率大”“覆杯實驗”等，從而助推學生物理學習。

在物理微實驗中，演示實驗以其非常有趣、方便、簡單易操作等特點，而為師生所共同喜歡。相比較于其他的物理微實驗，演示微實驗更具有示范性、引領性。在初中物理教學中，演示微實驗一般可以分為兩種方式展開：其一是在全班學生面前展開微實驗，這樣的微實驗是一種性價比高的微實驗，但不容易讓全班學生看清楚，也不容易讓全班學生獲得理解;其二是在分組的基礎上展開微實驗，這樣的微實驗比較慢、費時間，但卻容易為學生所理解。在演示型微實驗實踐中，教師可以將這兩種方式結合起來、交織起來應用。比如在教學《液體壓強的特點》（人教版八年級下冊）這一部分內容時，筆者讓學生分組實驗。同一個小組的學生，用飲料瓶在同一個高度打孔，在實驗過程中進行組內交流。在此基礎上，筆者引導全班學生交流。不同的小組，在飲料瓶子上所打的孔是不同的，因而所表現(xiàn)出的液體壓強也就不同。當學生在組內交流“同一高度”和組間交流“不同高度”的液體時，對液體壓強就獲得了較為深刻的理解。在微實驗的過程中，同一小組的學生通過實驗先獲得了共鳴，然后全班學生在大交流中同樣也獲得了共鳴。

二、自創(chuàng)“微實驗”，深化學生的物理學習

基于學生物理核心素養(yǎng)的綜合性、發(fā)展性、實踐性的特征，初中物理實驗教學不僅僅要展開演示，更要引導學生投入到實踐之中。通過自制、自創(chuàng)、自設、自研“微實驗”，深化學生的物理學習。作為教師，要對學生的自制、自創(chuàng)“微實驗”進行有效的指導、引領，讓學生的物理實驗更具有指向性、針對性和實效性。

演示“微實驗”，更多的學生充當?shù)氖恰坝^眾”“聽眾”，而自制性、自創(chuàng)性的“微實驗”讓全體學生都積極卷入、融入到實驗過程之中，從而讓學生獲得一種感受與體驗。同時，演示實驗還容易鉗制、宰制學生的思維，囚禁學生的想象，相比較而言，自制性、自創(chuàng)性的微實驗更能發(fā)散學生物理思維、活化學生的物理想象，進而引發(fā)學生的創(chuàng)意。比如教學《氣體壓強》（人教版八年級下冊）之后，筆者讓學生自己設計實驗。學生大膽地猜想，用豐富的材料設計、研發(fā)出多樣化的實驗。比如有學生設計了“硬幣跳高”的微實驗，即在硬幣上方吹氣，結果發(fā)現(xiàn)硬幣跳起來了，從而證明了“氣流速度越大，壓強越小”;有學生設計了“口吹噴霧器”的微實驗，即在裝滿水的礦泉水瓶中插入一根吸管，然后再用另一根吸管口對折豎著放入瓶中，向另一根吸管中吹氣，結果發(fā)現(xiàn)了插入礦泉水瓶中的吸管中的水上來了，并被吹成了霧狀，等等。自制性、自創(chuàng)性的微實驗，深化了學生物理學習，促進了學生對物理學知識的本質理解。

三、虛擬“微實驗”，開放學生的物理學習

信息技術的高速發(fā)展給教育教學帶來了深刻的變革，同樣為初中物理實驗教學提供了新的平臺、載體。在初中物理教學中，教師可以充分利用新媒體、新技術，引領學生進行虛擬性的“微實驗”。相比較于傳統(tǒng)的物理教學，虛擬性的“微實驗”能開放學生的物理學習。虛擬性的微實驗軟件主要有“Flash或Powerpiont”“Authorware”等。這些多媒體軟件具有仿真性、科學性、易操作性、實用性等特質。在應用多媒體課件引導學生展開虛擬性的微實驗的過程中，教師要注重讓實驗內容切入學生物理學習的“最近發(fā)展區(qū)”，從而激發(fā)學生的探究興趣和熱情。

比如教學《光的直線傳播》（人教版八年級上冊）中的“小孔成像”時，筆者就進行虛擬實驗的開發(fā)、設計。借助于多媒體課件，讓學生拖動鼠標，從而完成小孔成像實驗的每一步驟。在操作電腦軟件的過程中，學生能獲得一種“替代性的體驗”。較之于傳統(tǒng)的操作性實驗，虛擬實驗更具有精準性、指向性和實效性。學生直觀地看到，小孔成像的清晰度與小孔的大小有關，與小孔的形狀沒有關系;小孔成像的大小與“物到小孔的距離”“像到小孔的距離”等因素有關，認識到“小孔成像其實就說明了光是沿著直線傳播的”有關，并且一定是成的“倒立的像”（上下左右都顛倒）。并且由于是光線直線成像的，因而成的都是實像。虛擬性的“微實驗”還具有一種重復性，這就讓虛擬實驗更有說服力、實驗結果更精準、更精確。在實施虛擬性的實驗過程中，教師要引導學生深度觀察、思考，并對虛擬性實驗平臺進行優(yōu)化，讓虛擬性實驗體現(xiàn)出一種高效、便捷的特點。通過虛擬性的微實驗，促進學生對物理知識的深度理解。

四、家庭“小實驗”，拓展學生的物理學習

物理微實驗不僅僅可以在課堂展開，而且可以在課后、課余、課外展開。其中，“家庭實驗”是物理課外實驗的重要形態(tài)。在初中物理教學中，教師可以引導學生開辟“家庭實驗室”，讓家庭實驗室成為學生物理探索的載體、平臺，成為學生物理學習的樂園。在家庭實驗室中，教師要引導學生分區(qū)域，比如“聲學區(qū)”“光學區(qū)”“力學區(qū)”“電磁學區(qū)”，等等。在不同的區(qū)域擺放、準備不同的素材。在新課標指出“課程資源是決定課程目標能否有效達成的重要因素”，強調教師應當注重開發(fā)與利用課程資源，提高教學質量。筆者認為，教師在開展物理實驗教學時，除了利用可以取之于生活，也可以從網(wǎng)上商店購買素材，等等。

比如在教學《比熱容》這一部分內容時，筆者讓學生在家庭實驗室中設計、研發(fā)實驗，并且將實驗拍成視頻上傳到班級微信群、QQ群中。通過微視頻的上傳，將學生自己在家庭中設計的生活化的實驗進行比較、優(yōu)化，從而讓學生理解比熱容的本質。比如有學生是這樣設計、研發(fā)生活化的微實驗的：用相同的品牌、規(guī)格的電水壺兩個，分別加熱相同體積的清水和鹽水，比較水沸騰的時間。應該說，這一生活化的微實驗設計是獨特的。通過對比，學生發(fā)現(xiàn)鹽水升溫較慢，因而得出了這樣的結論：食鹽水的比熱容大于水的比熱容。在生活化的微實驗過程中，學生理解了比熱容。有學生在微信群中認為，比熱容就是物質容納熱的本領的一種比較;有學生認為，相同條件下，比熱容大的物質升溫較慢，因為熱被它吸收了，等等。盡管學生對比熱容這樣的一個物理學概念的描述還比較稚嫩，但毋庸諱言的是，生活化的家庭微實驗促進了學生對物理概念的認知。生活化的家庭微實驗，強化了學生對物理學知識的應用，有效地提升了學生解決問題的意識和能力。

物理學微實驗活化了學生的物理學習，優(yōu)化了教師的物理教學。作為教師，可以將微實驗運用在導入新課、物理探究、思考以及物理作業(yè)等各個環(huán)節(jié)。物理微實驗具有“微”的特質，這種“微“的物理實驗特質讓學生的物理學習變得靈動而智慧。運用好微實驗能讓學生的物理學習變得更加豐富、精彩，有助于開發(fā)學生的實驗潛質，促進學生物理素養(yǎng)的不斷發(fā)展。

參考文獻：

[1]張治本.物理小實驗：100個物理小實驗和小制作[M].北京：華文出版社， 2000：3.

[2]許幫正，馬宇澄.“指向物理核心素養(yǎng)單元設計”研究方案[J].中學物理，2018，36（2）：6-8，14.