初中物理實驗的改進及創新機制研究

薛萬虎

【摘要】物理是一門以實驗為基礎的學科，為切實提高學生的物理學習興趣和學習質量，強化學生的物理核心素養，需要教師在物理實驗教學方面加強對現狀的反思，契合學生的實際需求，加強對學生學情的分析，采取針對性的實驗教學方法，達到提升物理教學質量的目的。但是就當前來看，在初中物理實驗教學中還存在諸多問題，導致實驗教學的質量較差。因此，本文對初中物理實驗教學現狀進行了梳理，以初中物理教學中常見的壓強實驗教學為例，提出了改進與創新實驗的機制。

【關鍵詞】初中物理；實驗；壓強；改進；創新

【中圖分類號】G633.7【文獻標志碼】A【文章編號】1004—0463（2021）01—0188—02

目前，一些教師在物理實驗教學中，往往忽視學生的實際需求。由于教師缺乏對學情的分析，導致物理實驗教學存在的問題較多，與物理實驗設置的初衷相悖。為切實提升初中物理實驗教學水平，筆者結合自身的教學經驗提出以下分析。

一、初中物理實驗的改進——以液體壓強特點探究教學為例

由于傳統的實驗教學法使得學生在體驗液體壓強存在時，經常出現后排學生看不清橡皮膜是凹陷還是凸起，往往只是驗證液體給容器底部與側壁壓強以及液體內部的向下壓強，而液體對容器不同部位和液體內部在每個方向上都有壓強的情況難以有效地展示出來，所以需要對實驗改進。筆者結合自身壓強實驗改進的過程，對其改進的要點進行梳理。

1.實驗教學目標分析。一是在知識技能方面，主要引導學生明確液體對容器的每個方向都存在壓強。二是在過程方法方面，主要是在實驗中強化學生合作探究、實踐動手、歸納總結能力的提升。三是在情感態度和價值觀方面，主要引導學生在生動而又有趣的改進實驗中享受學習樂趣，促進學生更加積極主動探究，養成實事求是的良好科學態度。

2.改進要點。在本實驗中，為強化學生對液體壓強特點的掌握，筆者主要從以下幾個方面進行了改進：第一，為了幫助學生體驗液體給容器壁帶來的壓強，筆者采用醫用輸液裝置設計了一個“噴泉”，還引導學生思考，一般水都是往低處流，為什么“噴泉”中的水會向高處噴灑呢？這樣就能促進學生學習興趣的激發，感知液體的壓強特點。在這一過程中，結合輸液體驗，使得整個實驗現象變得更加明顯，再采用裝置，將噴泉與注射器連接起來。當注射器置于水平位置時，活塞此時充當的是容器側壁，開關打開后，活塞開始運動，活塞在水的壓力下而運動，意味著液體給容器側壁形成了壓強。而活塞豎直向下的過程中，活塞類似于容器底部。最初活塞處于靜止，隨著開關打開之后活塞開始運動，意味著液體對容器的底部有壓強。活塞處于豎直向上運動時，此時活塞充當的是容器上壁。將開關打開之后，活塞開始運動，意味著液體對容器上壁形成了壓強。活塞處于任意角度位置時，也就是360°旋轉演示，發現開關打開后，活塞均處于運動狀態，意味著液體對容器的每個方向都存在壓強。第二，為便于學生體驗和感知液體內部壓強，筆者采用分組實驗的方式，手上佩戴一次性薄膜手套，并深入水槽之中。此時筆者發現手套有被壓的感覺，手上和手背均能感受水的壓力。這意味著液體對水帶來了壓強，再轉換幾次方向后感知液體內部在每個方向上均存在壓強。

3.操作要點。一是輸液瓶的上端開口，并加入紅色墨水之后更加明顯；二是輸液管嚴禁折疊，并將管內的空氣完全排出；三是所選注射器活塞與筒壁間的接觸需要松緊度適中；四是液柱越高，其現象就變得越明顯；五是一次性薄膜手套中不能進水。

4.設計優點。改進后的實驗，不僅便于取材，而且操作簡易。學生在課堂體驗的基礎上，還能在課后進一步深入探究。學生在觀察活塞運動的過程中，能有效地感知容器底部與側壁存在的壓強。從靜態觀察向動態觀察轉變之后，學生能更加明顯地觀察實驗，有助于學生印象的增加，活躍學生的思維。同時，學生還能在實驗中感知液體對容器每個部位均存在壓強，液體內部對每個方向都有壓強，這樣得到的結論變得更具有普遍性。整個實驗過程操作簡單，實驗現象較為直觀，學生可以分別從視覺與觸覺兩個方面增強學生的體驗，從而為之后液體壓強的影響因素的探究埋下伏筆[1]。

二、初中物理實驗教學的創新機制

在進行初中物理壓強實驗改進的基礎上，還要對物理實驗教學機制不斷創新。而教學機制的創新，首先就要摒棄傳統的被動學習模式，要彰顯其靈活性。就初中物理壓強實驗而言，為促進教學成效的提升，在物理實驗教學創新中，可以將教學機制創新作為切入點，切實注重線上線下、課內課外的有機結合。通過分析學情強化學生的理論認知，引導學生自主實驗，實現理論與實踐一體化的教學，構建理論與實踐結合的初中物理實驗教學機制。

1.加強學生學情分析，注重學生理論知識的學習。由于傳統的壓強教學是將理論與學生的實踐相分離，這樣不僅使得學生在學習理論時覺得枯燥無味，而且導致學生的實踐能力難以提升。為了加強對這一教學現狀的改進，在初中物理壓強實驗教學之前，教師需要精心設計教學。在教學導入環節，為了探究液體的壓強產生的原因，教師可以引導學生思考：大壩為什么要設計成上窄下寬的結構，潛水員為什么要穿潛水服？再要求學生結合課前對微視頻的觀看情況，對學生的學情進行分析；結合學生的預習情況，讓學生采取小組合作學習的方式，給學生發放有關實驗器材；通過小組實驗，讓學生親身感受和體驗液體對容器底部、側壁形成的壓強；最后在小組合作學習中總結原因，即液體在重力的作用下，給容器底部帶來了壓強，而液體又具有流動的特點。由于容器壁阻礙液體流動，所以對側壁也會產生壓強。在這一環節中，教師通過對學生的學情分析，讓學生在實驗中真實感知壓強的存在，通過實驗促進學生對理論知識的學習。相較于傳統的教師直接演示、給學生講解理論知識的過程，不僅課堂的趣味性更強，而且學生的學習動力也能得到激發[2]。

2.提升實驗的科學性，注重學生對實驗過程的體驗。在上述基礎上，教師應切實提升實驗的科學性，尤其要在實驗過程中讓學生親身體驗實驗過程。學生在實驗過程中進行問題的記錄和反思，能更好地促進實驗教學質量的提升。在做好上述實驗的基礎上，為強化學生對壓強計的認識，在實驗過程中，要求用手輕按金屬盒口的橡皮膜，并觀察U型管發生了什么現象？再到按橡皮膜的部位，手指按壓力適當加大，再觀察U型管發生了什么現象？為什么會出現這樣的現象？要求學生繼續思考下列問題：水的壓強可能與哪些因素有關？傳統的做法是教師替代這一環節，學生缺乏親身感知和體驗的過程，對水的壓強影響因素掌握不是很全面。為了提升實驗的科學性，教師就需要通過液體內部壓強實驗進一步掌握其特點。首先，學生將壓強計相連的扎有橡皮膜的金屬盒置于水中時，發現了什么現象？為什么？學生通過實驗，發現存在高度差。其次，引導學生把橡皮膜置于同一深度，但是朝向不同，分析其高度差是否相等。再次，引導學生將橡皮膜分別處于不同的深度，觀察U型管中的液面高差有哪些變化？為什么？最后，用水與鹽水做實驗的U型管中，兩管液面存在高度差，當處于同一深度時，為什么鹽水要大于水？在這一環節中，每個環節都是由學生進行操作，并將實驗情況記錄下來。總之，由于在實驗過程中學生在全程感知和體驗，使得學生對液體壓強的特點掌握更加透徹。

3.通過合作探究激發學生的學習動力。合作探究是初中物理實驗學習的關鍵環節，因為它將直接影響到學生的思維認知能力，進而對學生的合作能力帶來影響。因此，教師需要在組織學生進行小組合作探究時，以提升學生合作能力為前提，結合所學的內容，采取針對性的方式進行合作探究，保證每個小組成員都能參與到合作探究活動之中。通過教師對學生的指導發現和解決問題，提高學生合作學習能力，在心中對物理知識的形成過程產生良好的認知[3]。

綜上所述，初中物理壓強實驗的改進與創新，需要緊密結合教學的需要，切實提升改進的針對性，尤其是需要緊密結合教學中出現的問題，切實加強對其的改進和優化。在改進的基礎上，教師需要以教學方法的創新為切入點，切實強化學生的學情分析。尤其是教師要將學生的主體作用落到實處，引導學生切實加強對實驗要點的掌握，讓學生在親身體驗中感知物理的樂趣，促進學生實踐能力的提升，推動學生學科核心素養的培養。

參考文獻

[1]韓月紅.核心概念：始于零碎還是始于整體[J].人民教育，2016（05）：48-52.

[2]馬淑美.培養興趣加強實驗重視應用——義務教育初中物理教材介紹[J].人民教育，1993（Z1）：53-55.

[3]柏家棟.探索初中物理教材改革路子——《初中物理試驗教材》實驗情況簡介[J].人民教育，1989（Z1）：56-57+63.

編輯：張昀