優化實驗設計，建構魅力物理課堂

周峰

【摘要】物理是一門以實驗為基礎的學科，初中階段的學生具有很強的好奇心和求知欲，如果按照傳統的實驗教學方式，很容易讓學生厭倦學習，另外新課標對初中物理教學提出了更高的要求——學生才是課堂的主體，那么教師就可以結合教學內容精心優化實驗設計，更好地吸引學生的學習注意力，調動他們參與學習的積極性和主動性，培養學生的思維能力，建構富有魅力的初中物理課堂.

【關鍵詞】初中物理;實驗設計;課堂教學

傳統的物理課堂多是教師講授、學生聽講的教學模式，實驗作為物理教學不可或缺的一部分，教師在實驗教學時也多采用這種教學模式，這樣的課堂比較死板，缺乏學生的參與過程，導致學生不能保持長久的注意力，為了扭轉這種局面，教師可以優化實驗設計，以便更好調動學生的參與熱情，正是在學生的參與中，才有效地激發了學生的學習興趣，培養了學生的思維能力，領略物理的魅力和精彩.

1 優化實驗設計，激發學習興趣

導入成功與否是教學效果好與壞的關鍵，因此教師在進行課堂教學的過程中，不再使用長驅直入的方式，而是根據教學內容，優化實驗設計作為課堂導入[1].設計的實驗本著易于操作、取材簡單的理念，把物理實驗理論與實踐進行有機的結合，使學生能夠深深地感受到其中的樂趣，再加上初中階段的學生好奇心比較強，因此他們更愿意加入到實驗中來，從而有效地喚醒求知欲望，提升課堂教學的成效.

例如在教學《氣體的壓強》一課時，由于大氣是看不見摸不著的，雖然學生生活在其中，可是對于氣體壓強的存在卻是不容易理解的，要想順利地完成本節課，教師可優化實驗設計進行導入，以幫助學生對大氣壓有直觀的認識.教師在課前拿出事先準備好的實驗器材——簡單、易于操作：剝掉皮的熟雞蛋、小玻璃瓶（使雞蛋略微大于瓶口）、棉球（蘸有酒精）、打火機.學生看到這些簡單的器材心中充滿疑惑——這么簡陋的器材也能進行實驗？教師開始操作起來，學生的好奇心被成功的激發，自然就非常認真地觀看教師的操作，教師先把雞蛋放在瓶口上，雞蛋穩穩地立在了瓶口上，接著教師拿掉雞蛋并用打火機點燃棉球后放入小玻璃瓶中，然后把雞蛋尖尖的那頭壓在瓶口上，教師提醒學生仔細觀察會發生什么現象，學生驚奇地發現雞蛋先是變長了，最后出現了更為驚奇的一幕——雞蛋進入了瓶子中，學生都有點不相信自己的眼睛了，教師趁勢抓住學生的疑惑心理，向學生提出：為什么雞蛋會進入瓶子呢？這就是本節課將要學習的內容——氣體的壓強，學生的學習興趣被成功的激發了出來.

教師根據教學內容，通過實驗導入新課，讓學生在實驗的激發下，產生學習興趣，增進獲取新知的內驅力，為接下來的深入學習奠定基礎，有助于提升學習效果.

2 優化實驗設計，激發探究欲望

物理知識都有理論性，而且對于初中學生來說很抽象，如果教師平鋪直敘地進行講授，學生理解起來就會有困難，因此教師可以優化實驗設計，根據教學內容的原理為學生設計實驗，讓學生在實驗的展示中產生探究的欲望，積極投入到實驗活動中，有思考、分析動腦的過程，這樣將有助于學生對物理原理有清楚的認識，促進他們準確地掌握物理知識，強化他們對所學知識的印象[2].

例如 在教學《摩擦力》一課時，本節課涉及了滑動摩擦力的大小與正壓力和接觸面的粗糙程度有關的內容，如果教師直接告訴學生這個結論，學生就只是死記硬背，未必能真正理解.因此，教師根據物理原理優化實驗設計，幫助學生理解這部分內容.教師先拿上一個長條凳子，并在凳子的一側放置一些書，然后請上來兩個學生，讓學生把手放在凳子的下方拖動凳子，兩個學生同時向相反方向拖凳子，教師讓其他學生猜測一下誰將是勝利者，并說出猜測的理由.學生紛紛猜想實驗結果，最后沒有放書的這側的學生輸了，猜到這個結果的學生都很興奮，得出滑動摩擦力與正壓力有關.接著教師拿掉凳子上的書并交給輸了的學生一塊毛巾，這個學生把毛巾纏在手上后兩個人繼續進行實驗，教師仍舊叮囑其他學生進行猜想和思考，看看這次的勝利者會是誰，并分析其中的原因.學生再次積極地行動起來，仔細觀察并動腦思考、分析、探究，這次是纏上毛巾的學生勝利了，課堂再次達到高潮，猜對的學生發表自己的看法：之所以勝利是由于毛巾的功勞，是毛巾增大了手和凳子之間的粗糙程度.在學生的積極探究中，把滑動摩擦力的有關因素找了出來，使學生在直觀的實驗中有了準確的認知.

教師結合物理原理進行優化實驗設計，使學生在實驗中能夠直觀地獲取到相關的物理知識，同時也成功地激發了學生的探究欲望，提升了學生的課堂參與性，這與教師的單純灌輸相比，效果要好得多.

3 優化實驗設計，提升思維能力

物理知識有時不能直接地表現出來，需要依靠學生在頭腦中建立模型來化解學習難點.為了學生能夠從抽象的知識點中獲取到物理模型，教師可以利用實驗助力課堂教學，這樣就能讓學生在形象的實驗中，通過觀察、分析、思考、歸納，探尋到具體的物理模型，促進知識的增長，有效地提升學生的思維能力，讓物理課堂更加靈動.

例如 在教學《電阻》一課時，教師先是把電阻的大小決定因素講解給學生，為了更加形象地讓學生得出這個結論，教師通過引入實驗，讓學生親眼見證了電阻大小與什么有關的事實.教師準備好了兩節干電池、小燈泡、兩塊銅板（有小孔），用導線把它們連接起來，再把硫酸銅溶液倒入玻璃缸中，教師先提醒學生注意觀察隨著兩塊銅板插入溶液的深度不同時小燈泡的亮度有何變化，從而說明了什么問題.學生很認真地觀察著教師的操作，學生發現隨著教師把銅板插入溶液越深，小燈泡的亮度在逐漸變亮;接著教師再次提醒學生注意觀察兩塊銅板在同一深度時逐漸拉開距離，小燈泡的亮度又會有何變化，說明什么問題，學生通過觀察發現小燈泡的亮度隨著銅板距離的變大而變暗.其實這個實驗就是告訴學生導體的橫截面積變大導致導體的電阻變小、導體的長度變長導致導體的電阻變大，可是這個實驗在說明橫截面積、長度時并不是直接給出的，需要學生進行觀察、抽象分析、提煉得出電阻的模型，經過一定的時間、再加上教師從各個角度讓學生觀察銅板在硫酸銅溶液的位置，最后學生得到了銅板中間夾著的硫酸銅溶液就是導體，它的橫截面積與銅板的相同，它的長度就是銅板間的距離，至此導體的電阻的模型就顯現在學生的頭腦中了.

教師借助實驗，使學生在觀察、分析中獲取到新的物理模型，這樣不僅能夠使學生的注意力始終保持在課堂教學中，還能使他們在提煉物理模型的過程中，發展思維能力，讓物理課堂更加高效、精彩.

4 優化實驗設計，培養探究能力

新課標要求尊重學生的主體地位，教師要順應時代發展的需求，把課堂的主動權交還給學生，尤其在實驗環節，教師可以根據學生已經掌握的知識優化實驗設計，給學生提供參與實驗探究的機會，特別是有些實驗在操作時有不當的方面，教師就可以和學生一起探究新的實驗方案，并讓學生按照自己制定的實驗方案進行操作，這樣的課堂不僅高效、輕松，還能夠有效地培養學生的探究能力，提升學習質量[3].

例如 在教學《升華與凝華》一課時，在講到升華與凝華的特點部分，課本中要求觀察升華和凝華現象，利用了錘形玻璃泡操作實驗，而錘形玻璃泡很容易破碎，在操作時不安全，因此教師就組織學生對這個實驗方案進行了深入的探究，學生在寬松的探究氛圍中積極發言，紛紛提出自己的實驗方案，其中就有學生提出了玻璃泡易碎，可以改換成玻璃瓶，只需要把它密封好就行了，還有學生提出課本中提到了冷卻過程，并沒有指出怎樣冷卻的，如果等待玻璃泡自然的冷卻需要很長的時間，課堂教學就會受到影響，可是如果放到水中會不會造成玻璃泡破碎呢，還有學生提出課本中給出的微微加熱，那么可以利用熱水和冷水來實現加熱和冷卻的過程，最后大家總結出：用玻璃瓶代替錘形玻璃泡來操作實驗，用兩只燒杯分別裝上熱水和冷水.

這樣這個實驗就變得簡單易于操作了，于是教師讓學生動手實際操作實驗，學生很積極地操作起來，先把碘顆粒放入到玻璃瓶中，然后在兩只燒杯中分別放入熱水和冷水，先把玻璃瓶放到熱水中，學生仔細觀察看到了玻璃瓶中都是出現了紫紅色的碘蒸氣，接著把玻璃瓶放到冷水中，學生發現在玻璃瓶的側壁上附著了一層晶瑩的碘粒.

教師根據學生的知識水平優化實驗設計，讓學生對課本上的實驗探究新的方案，并讓學生按照自己制定的實驗方案親身操作，這樣不僅能夠讓學生在課堂中更活躍，還能夠激活學生的源思維，提高思考力和創造力.

5 優化實驗設計，提升辨析能力

在進行實驗教學時，教師習慣于操作得很完美，感覺這樣就能給學生起到榜樣的作用，使學生在完成實驗時也能夠做到完美，殊不知這樣的完美對學生收獲知識來說是不利的，而且在考察實驗內容時，也會出現找實驗操作錯誤或不當之處的考查，完美的實驗操作不利于學生反思，學生只能依靠死記硬背來完成這類的題目.因此，教師為了扭轉這一局面，可以把操作失敗的實驗擺在學生的面前，以沖擊學生的感官，之后再讓學生體會到實驗的成功.這樣的對比，能夠很好地提升學生的辨析能力，彰顯物理課堂的魅力.

例如 在教學《分子的相互作用》一課時，教師就把實驗的失敗和成功都展現在了學生的眼前，使學生既看到了操作失敗又看到了最終的成功，這樣在學生的頭腦中將留下深深的實驗印記.教師針對鉛塊為什么能夠吸附在一起展示操作給學生并不時用問題來引導學生進行觀察、思考.

教師首先提出：如果不用任何的粘合劑，能否可以使兩塊鉛塊吸附在一起.有學生就主動要求操作一下試試，這個學生用盡了全身的力氣，最終也沒辦法使鉛塊吸附在一起，這時教師也拿起鉛塊模仿剛剛學生的樣子——用力壓兩塊鉛塊，最后也操作失敗了.這時教師拿起一把小刀，在學生的見證下又拿起鉛塊，用小刀把兩塊鉛塊削得特別的平滑并展示給學生看，接著讓學生繼續見證實驗操作，只見教師手拿兩塊鉛塊輕輕的貼在一起，還沒等倒轉過來一塊鉛塊就掉了下去，很顯然實驗又一次失敗了，學生徹底失望了——看來鉛塊在沒有粘合劑的情況下是不可能吸附在一起了，就在學生要放棄的時刻，教師再次拿起用左右手拿起鉛塊，仍舊是把鉛塊貼在一起，只見教師放慢了擠壓鉛塊的動作，讓學生能夠清楚地觀察到教師這次是非常用力地把兩塊鉛塊擠壓在一起的，這時教師拿開右手，并緩慢地調轉左手向上提著兩塊鉛塊，學生吃驚地發現鉛塊竟然粘合在了一起，這時教師在下方的鉛塊上開始掛鉤碼——一個、兩個、三個……學生都不敢大聲喘氣，太擔心鉛塊會被鉤碼拽下來，這時有學生提出想試試能不能把鉛塊拽開，學生到講臺前操作了一下，結果沒能拽下來，這時教師順勢提出為什么用小刀削平滑、用大力氣擠壓就能使鉛塊粘合在一起呢？課堂再次達到了高潮，使學生明白了實驗操作的成敗關鍵在于分子間的距離，也就是說分子間的作用力需要滿足條件才能表現出來.

教師在課堂教學中，把實驗操作的成敗都展現在學生的面前，撞擊學生的思維，強化他們對所學知識的理解，還能提升學生的辨析能力，實現建構魅力物理課堂的目標.

6 結語

總之，在物理課堂教學的過程中，教師要充分發揮實驗在物理教學中的作用，通過優化實驗設計，讓學生能夠積極、主動地參與到學習活動中，強化對所學知識的理解，建構完善的知識體系，發展學生的思維能力和物理綜合素養，實現可持續發展.

參考文獻：

[1]葛曉燕.初中物理創新實驗教學策略探討[J].求學，2021（16）：7-8.

[2]孫琴.小實驗，大作用——初中物理教學中的實驗教學法探討[J].新課程，2021（21）：218.

[3]鄭建新.基于發展學生思維品質的初中物理實驗設計[J].中學物理，2021，39（22）：29-31.