高中物理教學中融入趣味性實驗的教學路徑

■寧夏中衛市第一中學 馬新平

與初中相比，高中物理課程無論是在知識的深度和廣度上，還是在學習方法上都有很大的不同，為了增強學生學好物理的自信心，讓學生有一個逐步適應和學會學習的過程，教師可以在教學中融入一些趣味性的實驗，讓學生動手操作，在實踐活動中獲得成功的體驗，享受其中的樂趣，激發物理學習的熱情，并引領學生在以后的生活中獨立獲取物理知識、探究物理規律、解決物理問題等，從而幫助學生完成學段的銜接跨度，提升物理學科成績。

一、高中物理教學中融入趣味性實驗的重要性

（一）由物理學科本身的性質決定

物理課程本身就是一門以實驗為基礎的自然科學課程，物理學的概念和規律都是通過前人的實驗證明總結得出的，物理學的歷史就是一部不斷提出假設和猜想，并不斷驗證的實踐發展史，所以物理學知識都蘊藏在實驗操作中。高中物理學科所要求的學生實驗，是讓學生在已知的物理實驗結論上，了解其原理、過程和結果進行的實踐操作。

但是，物理學知識本身非常抽象，為了更好地讓學生了解物理結論和原理、體驗物理科學探究過程、激發學生的興趣與熱情，融入趣味性實驗是一個有效的途徑。

（二）培養學生跨學科思維

物理與化學、生物等課程相關聯，具有基礎性、實踐性等特點，學習物理也能促使學生其他學科思維能力的發展，在物理學實驗中訓練的動手操作能力對其他學科的實驗也會有所幫助。物理是理科的奠基性學科，其他學科所用到的實驗操作方案或多或少都能在物理實驗中體現，所以教師在引導學生自行設計物理探究方案、了解物理研究方法、養成物理思維習慣的同時，也能促使其他學科能力的提升。

（三）運用物理學科提升應用能力

初中物理課程中有一些動手實踐操作的機會，但是實驗設計較為簡單，器材使用不多，教材中已經給出了實驗方案，學生沒有自己設計實驗方案的機會，教師也沒有這方面的意識。所以高中階段，教師要鼓勵學生針對教材中提出的物理問題，自行設計科學探究實驗方案，幫助學生從物理學視角認識并解決生活中的實際問題，形成科學的思維觀念。教師還可以創設貼近生活的場景，引導學生結合自身的生活經驗進行知識遷移，以便在生活中真正遇到困難時能夠正確應對。

（四）增強核心素養教育

物理課程會涉及物理學家的事跡，學習科學先輩的精神，教師可以引領學生了解我國物理領域最新的發現和技術手段，使學生形成嚴謹的科學態度和正確的價值觀，增強學生的社會責任感和民族自豪感，建立文化自信，激發學生熱愛祖國的情感，幫助學生樹立科技強國的遠大理想。物理學與其他學科有著緊密聯系，學生通過了解物理學對環境、生態等方面的影響，有利于促進學科素養全面發展。

二、高中物理教學中融入趣味性實驗的教學策略

（一）學生自主參與，提高實踐操作能力

物理教材中本身就為學生設計了許多趣味性的實驗，讓學生動手操作。例如，在學習“加速度”相關知識時，在之前的實驗設計中，一般是讓學生利用傳統工具進行實驗操作，但隨著技術的進步，教師可以運用DIS 系統測量小車加速度，作為教材中基礎課程的延伸，讓學生用多種實驗方式驗證同一原理。學生剛剛升入高中，進物理實驗室的次數不多，經過之前的學習可能對測量加速度的原理還是很模糊，但是換一種方法就能夠加深他們的學習印象，從而對知識有更深入的理解，激發學生的學習熱情和動手實驗的興趣。

學生在之前的探究活動中已經學會使用位移傳感器和光電門傳感器，但是對利用數字化信息技術進行實驗操作還比較陌生，因此本節拓展課思維跨越較大，超越了學生現有的知識水平，教師要進行適當引導，先進行演示實驗，讓學生了解本次探究的實驗目的和實驗原理，再讓學生動手操作，進一步理解實驗是用來說明什么問題以及怎樣說明問題的。

教師可以將學生分成2～3 人一組，通過小組合作的方式培養學生的合作意識。首先，學生利用通用軟件和位移傳感器測量小車的加速度，學生已經學會加速度的公式，因此教師可以鼓勵學生利用已學的理論知識對實驗裝置進行改造，讓學生自己設計實驗方案，提高學生制定科學探究計劃的能力，動手測量已學的物理量，體現學生在教學中的主體性。由于本次實驗難度較大，教師要指導學生設計和改裝，學生設計出實驗方案后，教師要對其可行性進行評估，引導學生逐漸形成探究思維，掌握實驗方法。

其次，為了保證實驗結果的準確性，教師要提醒學生多次測量求平均值，將測量出來的數據進行小組間分享交流，如果得出的測量結果與其他小組不同，那么就要思考實驗過程中哪里出現了差錯，并共同提出解決辦法。最后，教師可以為學生布置課后思考作業：如果要測量實際物體的自由落體加速度，應如何設計實驗方案？讓學生有意識地將物理知識應用到實際生活中，遇到問題從物理學的角度思考。

（二）實驗拋體運動，體會驗證的重要性

古希臘學者亞里士多德的觀點是質量大的小球下落速度更快，而傳說伽利略做了比薩斜塔實驗，推翻了這個觀點。教師也可以模仿比薩斜塔實驗，將石塊和紙片同時拋出，而石塊先落地，從而引導學生思考并得出結論，這樣的結果是由于受到空氣阻力的影響導致的，然后引出真空實驗教學，讓學生觀察總結影響自由落體運動的因素。教師可以為學生普及伽利略驗證自己猜想的過程，讓學生討論伽利略對自由落體運動的研究方法，理解任何推理都需要實驗驗證，體會科學研究方法對科學發展的意義，從而激發學生探究科學的熱情。

高空拋物除了能融入自由落體的趣味性實驗之外，還可以使用彈簧，為胡克定律的學習打下基礎。教師取出兩個體積和質量相同的小球，將一個小球連接在學生小時候都玩過的彩色彈簧圈上，另一個小球連接一根細繩，同時下落，讓學生思考哪個小球先落地。根據伽利略實驗，學生可能認為會同時著地，但是當教師站在凳子上將兩個小球同時拋下，學生會發現沒有裝彈簧的小球先著地。教師可以在二樓或者三樓將連接彈簧的小球再次拋下，讓學生在樓下觀察，這時學生發現裝有彈簧的小球在空中短暫懸停，因為松手后的一小段時間內，彈簧的形變還來不及傳遞到下方，彈簧仍處于拉伸狀態，因此彈簧仍然能拉住小球，當彈簧收縮之后，小球才能迅速落地。

（三）模擬工具設備，了解工作原理

物理來源于對生活的思考，生活中的許多現象都包含著物理知識，教師要善于引導學生在生活中發現物理知識，將課堂中的一些物理問題與生活中的物理知識相結合，并進行趣味性實驗，學生在直觀觀察和體驗后就能有所發現，從而更好地理解物理知識。

例如，在學習“離心力和向心力”相關知識時，首先，教師可以讓學生自己騎自行車，感受高速轉彎時受力點是否會發生偏移；公交車轉彎時，為什么乘客都會朝一個方向傾斜，并讓學生觀察公路拐彎處的傾斜情況，或鐵路拐彎處兩條鐵軌的高度差異，思考為什么這樣設計，如果不按照這樣的設計方式會帶來什么樣的隱患，從而將生活中的現象和問題引入物理教學中。

其次，教師可以拿來一個水桶，讓學生將桶身扎許多大小相同、分布均勻的小孔，在桶里放一件被水浸濕的衣服，用兩根繩子將桶吊在空中，幾個學生合作將兩根繩子順著同一方向纏繞，在纏繞過程中注意防止松手，以免水桶提前運動，影響實驗的美觀。纏繞到一定程度時，保證松開手水桶能夠保持一定時間的高速旋轉，學生可以觀察到水桶在高速旋轉時，會有水被甩出來，并且被甩出的水是以圓弧形進行運動，如果水桶速度在一定的范圍內保持足夠長的時間，那么就能將衣服中的水全部甩干，這就是洗衣機脫干衣物的工作原理。學生雖然平時都使用過洗衣機，但是并不知道洗衣機脫水應用了物理學中的離心力原理。由于衣物與水的質量不同，洗衣機做離心運動時速度就會不同，從而使水與衣物分離，達到甩干衣物的目的。

教師利用這樣的趣味性實驗活動讓學生理解離心力，從而更好地投入離心力的學習。水滴被甩出來時呈圓弧形，會在地上形成一個好看的類似太陽的圓圈，許多藝術家也借用這樣的方式繪制成一幅幅畫作，教師可以在多媒體上展示這些藝術成果，鼓勵學生用類似的方法制作出具有收藏意義的作品。

（四）使物理貼近學生生活，聯系社會實際

日常生活實際中含有大量的物理知識，教師在教學中可以利用與學生生活聯系密切的素材，讓學生在生活中發現問題，并運用所學的物理知識去解決生活中的問題。

例如，在“電磁波”相關內容教學中，教師可以將微波爐融入一些趣味性實驗。首先，教師為學生講解微波爐的原理，微波爐是一種高頻率的電磁爐，可以以每秒24億次的頻率產生振動，這種微波可以穿透食物內部，從而引起食物中水分子的運動，水分子在運動過程中產生大量的熱量，于是食物就被加熱了。

其次，教師提出問題，你們知道哪些物品是不能放到微波爐中加熱的嗎？學生可能知道不能把純凈水、錫紙、板栗、葡萄、雞蛋等物品放入微波爐加熱，但是并不知道其中的原理。由于食物爆炸會有一定的危險，教師就可以借助多媒體為學生播放相關的科普視頻，讓學生觀看這些食品在微波爐中加熱后發生的現象，并從物理的專業角度向學生解釋這些現象發生的原因。如錫紙是金屬制品，在微波爐的電磁場中會大量生熱，甚至產生電火花，所以只要是金屬就不能放入微波爐中加熱；沒有開口的板栗屬于密閉空間，直接放入微波爐加熱，水蒸氣會使內部壓力急劇增大，從而引發爆炸；水放入微波爐加熱之后，拿出來看沒有視覺上的問題，但是水本身會處于“過熱”狀態，一旦加入其他物質，水就會沸騰起來；葡萄含有水分和鹽類等物質，相當于含有大量電解質的封閉水球，當與微波爐發生電磁共振效應之后，會產生高溫等離子體，就會自燃；油脂多的肉制品也不能放入微波爐加熱等。學生不僅在觀看視頻時普及了生活常識，還學習到了物理知識，有效鞏固了電磁波的相關知識。

微波爐除了有存在危險的一面，也有便利生活的一面，教師可以讓學生使用微波爐加熱饅頭或包子，學生會發現，直接加熱的話，饅頭會變得又干又硬，但是如果在饅頭上噴點飲用水，并將饅頭放在盛有水的杯子上面，加熱出來的饅頭就會又松又軟。還有放久受潮重新加熱又變酥脆的餅干或薯片、噴水直接加熱的玉米等。教師將這些操作教給學生，并將加熱后的食物分給學生品嘗，在分享美食的同時，向學生解釋，由于微波爐加熱是由內向外的，所以食物中的水分容易丟失，食物就會變硬。然后教師可以鼓勵學生踴躍發言，說說自己在生活中發現的微波爐小妙招或者不能放進微波爐加熱的食物，從而在物理趣味性實驗中學會微波爐的工作原理以及微波爐的正確使用方式等，真正做到物理知識從生活中來，到生活中去。

（五）設計相關小型趣味性實驗作業

在物理教學中，教師可以帶領學生體驗趣味性的小實驗，也可以設計一些可以激發學生興趣的預習作業和課后作業。例如，讓學生坐電梯體驗失重和超重的感覺。當電梯上升，準備運行時，我們會感覺自己的身體在極短時間內先變重，然后變輕，當電梯勻速上行時，就會有在平地上的感覺了；讓學生預習“靜電”相關知識，調查日常生活和生產中利用靜電摩擦的事例，如脫衣服時會有火花產生并發出噼里啪啦的聲音，用梳子在頭發上摩擦幾下，就能用靜電將頭發吸起來；讓學生調查生活住房，觀察房子的承重墻和力學結構等，從而增強學生在生活中學習物理知識的興趣。

三、結語

綜上所述，教師要不斷挖掘物理教材中的探究實驗，結合最新的科學技術手段進行創新設計，帶領學生領略前沿的科學技術，培養學生的科學意識。另外，教師在課堂教學和課后作業中設計有趣的教學環節，豐富教學內容，時常讓學生體會到物理課程的新鮮感，在日常生活中發現物理知識，學會從物理的角度去分析和解決問題，將物理知識遷移到實際生活中去，這樣才能有效提升學生的物理學習興趣，強化學生對物理知識的理解，為我國培養物理高端人才。