高中物理教學中創新實驗的有效應用

王智榮

(華東師范大學鹽城實驗中學 224041)

由于物理是一門典型的自然科學類科目，不少知識原理都是前人經過反復實驗探究而出的，這充分表明實驗教學的重要性，做好同理論教學的補充工作，讓兩者相互促進與發展，建立起完善的教學體系.高中物理教師應以新課標為導向創新實驗教學的內容與方式，把抽象的物理知識變得具象化，由此降低學生的理解難度，促使他們高效率的學習物理知識.

1 精心設計趣味實驗，逐步提升操作難度

高中物理教材中安排的實驗形式比較單一，還較為枯燥，教師創新實驗時，首先應提升實驗教學的趣味性，以調動學生學習興趣為出發點，使其自覺參與到實驗中.同時，高中物理教師需認識到培養學生的實驗興趣與提升動手能力是一個漫長過程，不能操之過急，要由淺及深逐步提升操作難度，以免他們產生懼怕心理，使其在創新實驗下循序漸進的學習.

比如，在開展“自由落體運動”教學時，教師利用趣味小實驗開展教學：準備一根20厘米的塑料直尺，邀請一名學生用兩根手指捏住直尺一端，使得直尺處于豎直下垂狀態，另外一名向學生將直尺夾在拇指和食指之間，做好隨時捏住直尺的準備，保證手的其他位置不觸碰直尺，當松下直尺時，立即捏住直尺，觀察是否可以捏住直尺.經過學生的嘗試，不少學生都無法捏住直尺，結合這樣的現象設置疑問：那么拇指和食指在什么位置可以捏住直尺？學生結合剛才的實驗及生活經驗思考與討論，讓他們進入到新課學習中.接著，教師利用羽毛和鐵片，向學生演示空氣中的自由下落實驗，通過觀察可以得知鐵片的下落速度比羽毛快，思考原因后普遍認為原因是鐵片的質量比羽毛大，借機講述“兩個鐵球同時著地”的故事，并且演示真空中鐵片和羽毛的自由下落實驗，引入相應的問題：在真空中，鐵片和羽毛下落的速度是一樣的，那么為什么在空氣中鐵片比羽毛下落的快呢？通過學生猜測做出回答，是由于空氣的阻力原因.之后，教師轉動牛頓管的抽氣嘴控制閥，讓空氣進入牛頓管，能夠發現短暫的氣流聲，羽毛也被吹到空氣另一端，引導學生開展討論活動，加深他們對物理知識理解和掌握.

針對本節課教學，教師在新課導入環節利用有趣的游戲實驗，構建問題教學情境，引導學生思考和討論，實現學生思維碰撞，激發學生自主探究意識，借助相應的對比實驗，引起學生認知沖突，讓學生從視覺和聽覺兩個角度感受空氣的存在，幫助學生更好地理解鐵片和羽毛同時下落的影響因素.

2 善于利用沖突思維，促使學生深入探索

在高中物理教學中有效應用創新實驗時，教師可以分解實驗過程，目的是輔助學生深化理解相關理論知識，掌握物理原理、規律或性質的本質，使其把所學知識同實驗現象有機整合，提升他們的邏輯思維水平.不過在這一過程中，高中物理教師需善于利用學生的沖突思維，使其對整個實驗流程時時刻刻都保持高度集中的注意力，讓他們深入探索物理科學.

例如，在進行“楞次定律”教學時，教師先演示環跳實驗，詢問：金屬環為什么會跳起來？學生在思考與回答問題過程中，可能會提到感應電流問題，追問：感應電流的方向同什么因素有關？有什么關系？鼓勵他們大膽想象，逐個評價，確定最有可能的一個猜想：感應電流的方向和磁通量的變化有關，設計銜接語：原磁場的方向和運動對磁通量的變化有著直接的影響，那么感應電流的方向與其有著怎樣的關系？感應電流方向和原磁場方向是兩個不同的物理量，思考如何建立聯系，指出可通過感應電流磁場的方向和原磁場的方向做比較.接著，在教師的指導下，讓學生根據實驗要求利用靈敏電流計、標明導線繞向的線圈、條形磁鐵和導線等器材，做好實驗電路圖設計，完成實驗記錄表格，明確實驗步驟和操作過程.根據疑問做出猜測，如可能利用從磁鐵運動來改變線圈磁場，或者通過電磁鐵代替磁鐵，利用電磁鐵的運動、滑動變阻器滑動等方式，對磁場變化進行控制.教師需要做好課堂觀察，選擇具有典型的方案，讓學生進行介紹和說明，并且通過投影儀進行展示，師生一起討論和完善一個簡單易做的實驗方案，使其根據具體方案連接電路圖與操作實驗，完善實驗現象記錄表格.之后，教師和學生共同分析，總結其中的共性特點，使其總結感應電流產生磁場的方向與原磁場方向的規律，隨后繼續通過實驗引領他們探究感應磁場總是阻礙原磁通量的變化.

如此，教師指導學生運用創新性實驗，對感應磁場和原磁場方向之間的關系開展探究活動，對其感應磁場對原磁通量變化的阻礙進行歸納總結，使其進一步利用實驗理解楞次定律中“阻礙”兩字的意思，在閉合回路中，穿過的磁通量增加時，感應電流磁場和原磁場相反；當穿過的磁通量減少時，則是同向，即為“增反減同”，讓他們加深探索楞次定律.

3 適當創新原有實驗，強化實踐能力訓練

在高中物理教學過程中，要想更好的應用創新實驗，教師就要對教材中安排的實驗，或者以前經常操作的實驗進行適當創新，讓實驗現象更加直觀，或者操作變得簡便，結果更為精準等.高中物理教師可從原有實驗裝置、所用器材、研究對象、探索范圍等方面加以創新，吸引學生的研究，使其主動參與實踐操作、動腦思考與動口交流，提升他們的實踐能力.

雖然教材中的實驗取材方便、構思巧妙，但是操作不易，還無法正確顯示出加速度與力、質量的關系，教師指導學生利用氣墊導軌以及光電門來完成此實驗，使其進行大膽猜想，設計實驗，由于操作簡單，能激起他們對物理知識的探究興趣，而且效果非常好，這樣就能夠完全克服教材實驗方案中的缺陷，學生得出的實驗結果在誤差范圍內，與猜想結果吻合.

4 巧妙結合生活現象，創新設計物理實驗

在高中物理課程教學中，針對創新實驗的有效應用，教師中需關注物理知識同現實生活之間的關系，把握好兩者的結合點，利用生活中的物理現象設計實驗，將生活現象引入到課堂上，或者在課外進行物理實驗，由此拓展物理實驗教學內容，使其體會到物理實驗與現實生活的聯系，讓他們意識到學習物理知識的實用性，且學會分析與解決部分生活化問題.

此時，在“力的合成與分解”教學實踐中，當學到力的分解相關原理知識時，教師可以打破傳統的課內實驗教學模式，帶領學生走出教室來到校園中，選擇一個合適的場地巧妙設計拉汽車實驗，把汽車這一生活中常見的交通工具利用起來，據此創新物理實驗，且讓他們在戶外進行實驗研究.具體來說，教師組織學生在校園內尋找一個合適的固定臺，確保場地平整，然后將一輛小汽車開到固定臺的前方，讓固定臺位于小汽車中軸線的延長線上，小汽車中有帶有拖車鉤的一端靠近固定臺，固定臺與小汽車之間的距離要比牽引繩的長度短，做好實驗裝置的準備.接著，教師把小汽車的手剎松開，把牽引車的兩端分別綁在固定臺上面與小汽車的拖車鉤上面，牽引繩要盡可能的保持繃緊和水平，并找到兩塊扁平的楔形石頭，將其放置在小汽車兩個前輪的前面，確保楔形石頭與小汽車前輪的輪胎相貼緊.之后，在實驗過程中，教師用手機或者錄像機全程同步拍攝，第一步，隨機邀請一名比較強壯的男生從車尾向車頭的方向用力推車，這時小汽車不會移動；第二步，挑選班內一門比較瘦弱女生，讓她走到牽引繩的中間，用力拉固定在拖車鉤一方的牽引繩，這時小汽車能夠被輕松拉動，可以越過前輪下面墊的楔形石塊.隨后教師與學生一起分析這一生活中的物理現象，使其探究一個已知力能夠分解成無數對分力，讓他們在實際問題中感受拉力的效果，確定力的效果方向，即為兩個分力的方向，并運用平行四邊形定則畫圖，根據幾何知識嘗試確定分力的大小與方向.

在本節課教學中，教師利用生活中的物理現象創新實驗內容與形式，有效提升實驗效果，學生將會主動分析這一現象中蘊含的物理知識，基于物理視角解釋該實際問題，使其在實驗中探究力的分解，且更為深刻的理解對力的分解原理，進一步感受到創新物理實驗的魅力，讓他們認識到科學探究的意義，學會應用科學探究的方法研究物理問題，驗證物理規律.

5 堅持循序漸進原則，深化學生物理認知

在高中物理教學過程中，為能夠長時間維系學生參與實驗的學習熱情，教師應充分考慮到他們的實際情況，科學合理的制定梯度性學習計劃，使其主動、自覺的參與到物理實驗活動中，獲得更為真切的學習體驗.高中物理教師需要堅持循序漸進的原則，帶領學生由簡單到復雜、由基礎到深入的進行實驗，由此創新實驗教學形式，逐步深化他們的物理認知.

在高中物理課堂教學中，教師應當重視實驗教學活動，對原有的實驗教學模式與內容進行反思，加以創新和改進，彌補以往實驗教學的不足之處，做到同新課標、素質教育等理念相契合，吸引學生全身心的參與到實驗設計、操作、完成、討論與思考之中，使其從實驗中收獲更多物理知識及能力，提升學習成效，繼而推動他們全面發展.