初中物理教學中蠟燭系列實驗開發(fā)策略及價值

徐建麗

（福建省南平市浦城縣忠信中學，福建南平 363400）

引 言

物理在初中生智力開發(fā)、探索精神培養(yǎng)、品行意識塑造過程中起著關鍵作用，而物理實驗是幫助學生打牢基礎、加強記憶、驗證規(guī)律、強化實踐的有效途徑。學生只有經(jīng)歷具體的實驗操作，才能得出客觀、正確的結論，從而達到強化實踐實操、應用物理規(guī)律的教學目的。對此，初中物理教師要積極對物理實驗進行開發(fā)創(chuàng)新，確保物理實驗具有趣味性、探索性、針對性和實效性，以激發(fā)學生的實驗興趣，幫助學生理解物理實驗中蘊含的基礎知識、物理實驗的操作流程要點及物理定律規(guī)律，進而達到突破物理教學重難點的效果。

一、利用蠟燭設計觀察性實驗，培養(yǎng)學生的觀察能力

初中物理作為一門實驗相對較多的理科學科，在培養(yǎng)學生實操能力、創(chuàng)新能力、思維能力、探究能力方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。初中物理教師要認識到這一點，改變自己的課堂角色定位，積極為學生創(chuàng)造觀察、思考、探究的機會。蠟燭作為初中物理教學中一種常用的實驗工具，有著廣泛的用途和強大的創(chuàng)新潛力，可謂初中物理實驗教學中的“萬能鑰匙”[1]。蠟燭的結構相對簡單，獲取也較為容易，以蠟燭為基礎開發(fā)物理實驗是可行且貼近生活實際的。

觀察是思考的前提，思考是探究的基礎。只有通過觀察理清思路和線索，思考才有價值。因此，培養(yǎng)學生探究應用能力的第一步就是培養(yǎng)學生的觀察能力。對此，初中物理教師可以圍繞蠟燭設計一系列以“觀察”為主題的探究性實驗，以培養(yǎng)學生多角度、多層次觀察事物的能力。

例如，在探究小孔成像的規(guī)律時，教師可以利用蠟燭設計物理實驗，引導學生了解“像”的清晰度和明亮度與白紙距離的相關關系。具體實驗步驟如下。

（1）教師先準備一支筆尖尖銳的鉛筆、夾具、蠟燭、硬紙片、白紙，然后用鉛筆在硬紙片的中心部位戳一個小孔，盡量將小孔的直徑保持在3mm以內(nèi)。

（2）用夾具將硬紙片豎直夾住，將教室的窗簾拉上，降低教室的亮度。

（3）將蠟燭點燃，放在離硬紙片相對較近的地方，然后在硬紙片的另一邊放置一張白紙，觀察白紙上的燭焰。蠟燭、硬紙片、白紙的位置分布可以參考圖1。

圖1 小孔成像

（4）教師設計一些啟發(fā)性問題，讓學生帶著問題仔細觀察。例如，教師可要求學生觀察“像”的特征，思考像倒立的原因；前后移動白紙，要求學生記錄下“像”的大小及清晰度的變化；改變硬紙片中心孔的大小，觀察“像”的清晰度；改變中心孔的形狀，再觀察“像”的清晰度和形狀的變化。學生通過自主操作改變實驗條件，能夠清晰地了解小孔成像的規(guī)律，認識到小孔成像的原理就是“光的直線傳播”。最后，教師再對這一知識進行拓展延伸，引入生活中照相機、攝影機、皮影戲等設備的運作原理，就可以進一步增強“小孔成像”與現(xiàn)實生活的關聯(lián)性，有效培養(yǎng)學生應用物理知識、觀察和分析生活現(xiàn)象的能力。

又如，蠟燭的燃燒是初中物理教材中的重要知識點，這一實驗能有效培養(yǎng)學生的觀察能力。教師可以點燃一根蠟燭，引導學生觀察燭焰的層次感，讓學生帶著以下問題進行有針對性的觀察：（1）蠟燭的火焰有什么層次特點？燭焰分為幾層？（2）各層的顏色與明亮度如何？請進行排序。學生通過仔細觀察，很容易得出燭焰可分為外焰、內(nèi)焰、焰心三層，其中外焰最明亮，內(nèi)焰次之，焰心最暗。有了實際的觀察經(jīng)歷，學生就會對這一知識點印象深刻，并牢記于心。

二、利用蠟燭設計綜合性實驗，激發(fā)學生的探究興趣

實踐出真知，學生擁有不錯的觀察能力且形成積極思考的習慣后，就會擁有清晰的實驗思維和縝密的思維邏輯，了解實驗的目的、流程、步驟及注意事項[2]。此時，教師可以利用蠟燭設計綜合性實驗，為學生提供自主操作、實踐感悟的機會，高效培養(yǎng)學生的實踐探究與創(chuàng)新能力，幫助學生實現(xiàn)知識的拓展與升華。

例如，在教學“水的比熱容大”這一知識點時，教師可以利用蠟燭與氣球設計綜合性實驗，直觀揭示物質(zhì)比熱容越大，吸熱或散熱能力就越強的物理規(guī)律。具體實驗方法如下：（1）教師先將學生分組，然后給每一個小組發(fā)放兩個氣球、一根細繩、支起的橫桿及一支蠟燭；（2）引導小組成員吹氣球，確保氣球的大小相對一致，然后給氣球貼上標簽，記作1號與2號；（3）在1號氣球中加入一些水，然后將1號與2號氣球都用繩子綁起來掛在支立的橫桿上；（4）要求學生集中注意力觀察氣球的破裂情況，猜想可能出現(xiàn)的實驗情況；（5）點燃蠟燭，分別對著1號及2號氣球的底部進行燃燒，然后要求學生驗證自己的猜想，積極思考猜想與現(xiàn)實有出入的原因，分析兩個氣球破裂情況不一致的原因。學生用火焰加熱氣球，可以發(fā)現(xiàn)一個神奇的現(xiàn)象：沒有加水的2號空氣氣球在碰到燭焰時立刻爆炸，而加了水的1號氣球與蠟燭燭焰長時間接觸卻安然無恙。在學生親眼見證這一現(xiàn)象后，教師引入“比熱容”這一知識點解釋現(xiàn)象：當火焰加熱2號氣球時，因為氣球內(nèi)部空氣的質(zhì)量很小，空氣依靠流動帶走的熱量有限，而氣球受熱點附近的溫度上升很快，所以當附近氣體迅速膨脹時，氣球會被撐爆；當火焰加熱1號氣球時，因為水的質(zhì)量相對較大，比熱容也較大，所以水吸收熱量的能力就比較強，氣球受熱點附近的熱量都被水吸走了，受熱點附近的溫度上升緩慢，空氣膨脹也不明顯，所以氣球不會迅速破裂。這樣鮮明的探究對比實驗既可以用在新課導入環(huán)節(jié)，也可以用在復習鞏固環(huán)節(jié)，能夠有效激發(fā)學生的探究熱情，引導學生回顧學過的“熱脹冷縮”“比熱容”“空氣流動”等知識點，培養(yǎng)學生的動手實操能力和解析物理現(xiàn)象本質(zhì)的能力。

三、利用蠟燭設計創(chuàng)新性實驗，培養(yǎng)學生類比遷移能力

在初中物理教學中，很多實驗以蠟燭為基礎，如小孔成像實驗、投影實驗等。這些實驗可以幫助學生掌握物理重難點知識，使學生清楚地了解物理原理和物理規(guī)律的實際應用。初中物理教師要充分發(fā)揮自己的聰明才智，創(chuàng)新經(jīng)典實驗，用實驗方法客觀詮釋一些較難理解的物理現(xiàn)象和物理規(guī)律，并以類比、轉換、側面烘托等方式從多個角度對其進行驗證、解釋，以達到培養(yǎng)學生的發(fā)散思維和知識遷移能力的目的。

例如，在探究空氣的運動是否具有慣性時，教師可以設計如下實驗：（1）準備一個紙箱子，用小刀在紙箱上挖一個洞，再用膝蓋夾住箱子；（2）將一支點燃的蠟燭對準箱子洞口，從下往上拍打箱子，就可以發(fā)現(xiàn)蠟燭會被風吹滅。由此可知，空氣的流動會形成風，而且空氣流動具有慣性，即使力消失后，空氣依舊會順著施加力的方向流動。這樣的實驗就對空氣的慣性流動進行了形象的詮釋，能有效地促進學生的發(fā)散思維和知識遷移能力的發(fā)展。

結 語

綜上所述，在初中物理教學中，教師要多設計觀察性實驗、綜合性實驗、創(chuàng)新性實驗，引導學生積極思考，鼓勵學生自主實踐，充分發(fā)揮初中物理實驗教學的功能和育人價值，系統(tǒng)培養(yǎng)學生的觀察能力、實踐能力與創(chuàng)新能力，幫助學生養(yǎng)成相信科學、熱愛實驗、樂于探究的良好習慣，從而打造高效初中物理課堂。