用微實驗助力初中物理教學

摘 "要：實驗是學生學習物理的助力。一般情況下，一個完整的物理實驗較為復雜，耗時較多。物理課堂教學時間有限，很難保證學生有充足的實驗時間。立足此現狀，為最大限度地實現物理實驗的價值，教師需進行微實驗研究。在研究過程中，教師遵循科學性、簡單性、針對性、趣味性原則開發微實驗，并以物理課堂為依托，靈活地將微實驗應用于課堂導入、課堂講解、課堂練習和課堂總結環節?；诖耍恼聦⑾日撌鑫嶒灥拈_發原則，再論述微實驗的應用策略。

關鍵詞：初中物理；微實驗；開發原則；應用策略

微實驗是物理教學的重要手段，是在物理教學過程中，教師根據教學需要，靈活地利用日常生活中常見的各種物品，遵循適宜的原則開發出來的，規模較小、操作難度相對較低，但可以產生直觀現象的趣味實驗。運用微實驗實施物理教學，既可以改善傳統的實驗教學局面（傳統實驗復雜、難操作，很少被應用于物理課堂上），還可以催生多樣的課堂活動，切實調動學生的學習積極性，讓學生在觀看實驗演示或親身實踐的過程中運用適宜的方式方法從直觀的實驗現象中得出物理結論，深刻地理解物理概念、規律，同時發展科學思維能力、科學探究能力等?；诖?，初中物理教師應當將微實驗作為物理教學的助力，遵循適宜的原則開發微實驗，并將其靈活地運用于不同的課堂教學環節中。

一、微實驗的開發原則

1. 科學性原則

科學性原則是指在開發微實驗時，教師必須綜合考慮多種因素，確保微實驗契合教學需要，助力物理教學發展。具體而言，教師需要考慮如下內容：實驗原理準確無誤，沒有任何原則性錯誤；實驗過程符合教育原理；實驗內容、難度契合學生學情，能使學生“跳一跳，夠得著”。例如，為了證明空氣中大氣壓的存在，在教學人教版《義務教育教科書·物理》（以下統稱“教材”）八年級下冊第九章第3節“大氣壓強”時，部分教師開發微實驗如下：在桌子上放置一根木條，較長的部分在桌面上，較短的部分伸出桌面。將一張報紙覆蓋在桌面上的木條上，快速拍打伸出桌面的木條，木條斷裂。此微實驗看似合理，實際上卻無法證明木條斷裂是因為木條上有大氣壓。因此，該實驗缺乏科學性，需要教師重新設計一個微實驗，保證產生實驗結果的唯一原因是大氣壓。

2. 簡單性原則

簡單性原則是指教師要根據微實驗的特點——“微”，開發簡單的實驗。具體表現為：涉及的實驗原理少、操作簡單、用時少，可以直截了當地反映出物理特征。例如，在教學教材八年級上冊第二章第1節“聲音的產生與傳播”時，為了使學生了解聲音的傳播條件，教師可以開發“真空環境中的聲音”微實驗。在實驗過程中，教師可以使學生輕松地感知“空氣是聲音傳播的介質”。

3. 針對性原則

針對性原則是指教師要根據物理教學開發相關的微實驗。微實驗是物理教學的服務者。當微實驗與教學內容不相符時，很容易出現適得其反的效果。一般情況下，教師要圍繞重難點內容開發微實驗。例如，教材八年級下冊第十章第3節“物體的浮沉條件及應用”這節課的主要內容有物體的浮沉條件和浮力的應用。其中，物體的浮沉條件是本節課的重點和難點內容。因此，教師可以開發與之相關的微實驗。

4. 趣味性原則

趣味性原則是指教師要依據微實驗的特點——“趣味”，立足于學生的興趣愛好開發微實驗。例如，大部分學生對生活中常見的現象有濃厚的興趣，想要探尋其背后的奧秘?；诖?，在教學教材八年級上冊第二章第2節“聲音的特性”時，教師可以用棉線、不同材質的圓筒、清水作為實驗材料，設計出簡易版的“揚聲器”，操作實驗，引導學生傾聽、分析棉線不同的滑動方式對音質的影響。

二、微實驗的應用策略

1. 應用微實驗于課堂導入環節，激發學生興趣

課堂導入環節是物理課堂教學的起點，也是學生產生學習興趣的關鍵環節。微實驗本身具有趣味性，很容易吸引學生的注意力。大部分初中生有濃厚的動手操作興趣。對此，在物理課堂導入環節，教師可以采用開門見山的方式，直接演示微實驗或引導學生操作微實驗，讓學生興致高昂地走進物理課堂。

例如，在教材九年級全一冊第十五章第1節“兩種電荷”課堂導入環節，教師可以將皮毛、絲綢、玻璃棒、橡膠棒、驗電器一一擺放在講桌上，吸引學生的注意力。接著，教師可以一手拿皮毛，一手玻璃棒，進行同方向的摩擦。大部分學生會將視線集中在教師的手部動作上。只見教師用驗電器碰觸被摩擦后的玻璃棒，發現指針發生變化。之后，教師可以按照同樣的方式用皮毛摩擦橡膠棒、用沾過水的絲綢摩擦玻璃棒、用沾過水的絲綢摩擦橡膠棒，再用驗電器進行觸碰。全體學生始終認真觀看，細心觀察驗電器的指針變化，發現不同實驗中驗電器的指針變化情況不同。大部分學生因而產生疑問，并主動提問：“為什么驗電器指針的變化角度不同？”教師可以趁機引導學生一起探究問題原因。

由此可見，將微實驗應用于物理課堂導入環節，既可以使學生產生學習興趣，主動質疑，還可以使學生興致勃勃地走進新知課堂，集中精力探究相關內容，有利于提高課堂教學效率。

2. 應用微實驗于課堂講解環節，輔助學生認知

課堂講解環節是物理課堂教學的第二個環節，重在引導學生體驗多樣的探究活動，并讓學生因此建構良好的認知。對于大部分初中生來說，物理知識較為抽象，存在較大的認知難度。微實驗具有化抽象為直觀的特點，可以切實地降低物理知識的抽象性，助力學生發揮其主觀能動性，建構良好認知。所以，在物理課堂講解環節，教師可以圍繞重難點知識，有針對性地應用微實驗。

（1）教師演示微實驗。

教師演示微實驗是應用微實驗的具體方式，教師可以在學生觀看實驗的過程中進行指導，促使學生建構良好的認知。

例如，“探究壓力的作用效果的因素”是教材八年級第九章第1節“壓強”這節課的重點和難點之一。教材中設置了相關實驗：借助海綿的凹陷程度來分析壓力作用效果。此實驗較為傳統，缺乏新意。針對此情況，教師應用微實驗。具體來說，在課堂講解環節，教師可以先在一塊硬紙板上扎一根釘子（裝置1），拿一個氣球放在裝置1上，輕輕地進行按壓，如圖1所示。學生認真聽、看，發現氣球爆炸了。然后，教師在另外一塊硬紙板上扎若干根釘子（裝置2），將氣球放在裝置2上，輕輕地均勻用力地進行按壓，如圖2所示。學生認真聽、看，發現氣球未爆炸，并因此產生興趣，迫切地想知道原因。

基于此，教師可以繼續操作實驗，并鼓勵學生觀察氣球的形態變化情況。教師可以在裝置2的氣球上放置一本物理教材，再放置一塊板磚。在緊張的氛圍中，大部分學生始終將視線集中在氣球上，感受其形態變化。隨著放置物品質量的增加，學生發現氣球爆炸了。教師可以把握時機，鼓勵學生與小組成員合作交流、討論實驗過程中的氣球形態變化情況及其原因。在交流、討論的過程中，各組成員聯系實驗現象，彰顯個性，提出不同的觀點，由此碰撞出思維的火花，達成統一認知：壓力的作用效果和壓力大小有關，也和受力面積有關。教師可以以學生的表現為基礎，有針對性地進行點撥，促使學生深入地認知影響壓力的作用效果的因素，并由此引出壓強的概念。

由此可見，在課堂講解環節應用微實驗，既可以扭轉教師講、學生聽的局面，讓學生獲得學習機會，還可以使學生通過觀察、分析實驗現象，獲取物理結論，建構深刻的物理認知。同時，在整個過程中，大部分學生的專注力、觀察能力、分析能力得到提高，有利于提升學習水平。

（2）學生操作微實驗。

學生操作微實驗是應用微實驗的另外一種方式。在操作微實驗的過程中，學生往往會發揮主觀能動性，有機地結合手、腦，借助直觀的物理現象建構良好的物理認知，同時發展科學思維能力、科學探究能力等，切實地助推課堂講解環節進步。

例如，“證明大氣壓強的存在”是教材八年級下冊第九章第3節“大氣壓強”這節課的重點和難點之一。在課堂講解環節，為了使學生感受到大氣壓強的存在，教師可以引導各組合作操作微實驗——杯吞氣球。在操作微實驗時，各組在玻璃杯底部鋪一層細沙。小組成員吹鼓一個氣球。然后，組員用鑷子將點燃的酒精棉球放進玻璃杯底部。在酒精棉球即將熄滅時，快速地將氣球放在玻璃杯杯口，觀察氣球的變化情況。大部分組員發現氣球將玻璃杯吸住了，并主動地與他人討論此現象的成因。在討論的過程中，不少組員遷移物理認知，認真分析玻璃杯內外的壓力變化情況，建立如下認知：該實驗現象證明了大氣壓強的存在。在規定的微實驗操作時間結束后，教師可以選取一個小組，鼓勵其描述實驗過程、實驗現象和實驗結論，并有針對性地進行指導，幫助學生建立正確的物理認知。

由此可見，學生通過操作微實驗，既可以掌握學習物理的主動權，增強學習物理的主人翁意識，還可以邊操作、邊思考、邊交流，借助直觀的實驗現象建構深刻的物理認知，增強記憶，鍛煉多樣能力，有利于提高課堂學習效果。

3. 應用微實驗于課堂練習環節，幫助學生理解

課堂練習環節是物理課堂教學的第三個環節，是學生解決物理問題的環節。在此環節中，學生雖然可以建立一定的物理認知，但是在自身思維能力、理解能力等因素的影響下，大部分學生會存在認知漏洞，在解決物理問題時會遇到一些阻礙。教師可以應用微實驗于練習講評活動中，讓學生借助直觀的現象自主突破物理問題解決阻礙，進一步提高物理理解水平。

例如，在教材八年級下冊第九章第3節“大氣壓強”課堂講解環節，學生在教師的引導下探究了氣壓的變化，建構了一定的認知。基于此，教師可以組織隨堂練習活動，引導學生解決練習題，如“人在呼氣時，胸腔的容積及胸腔內的氣壓變化是 " " " " ”。大部分學生認為胸腔的容積會增大，氣壓會減小。于是，教師可以在練習講評活動中利用電子白板播放微實驗視頻。在觀看視頻的過程中，學生很容易發現：在吸氣時，氣球會縮小。在此實驗現象的助力下，學生發揮物理思維作用，自主歸納結論：人在吸氣時，肺的容積縮小，氣壓增大。

由此可見，在微實驗的助力下，學生可以自主突破物理認知障礙，獲得問題的正確答案，并因此建立深刻的物理認知，在腦海中留下深刻的印象，有利于今后舉一反三，活用物理知識解決相關問題，提高物理學習水平。

4. 應用微實驗于課堂總結環節，助力學生歸納

課堂總結環節是物理課堂教學的第四個環節，是學生歸納課堂學習成果，建構較為完善的知識結構的重要環節。歸納學習成果是一項需要邏輯思維的活動。然而，大部分初中生的邏輯思維能力不強，在歸納學習成果的過程中很容易遺漏一些知識。同時，部分學生在物理課堂學習過程中，受到自身學習能力的影響，很難掌握所有知識點。微實驗可以直觀、完整地展現物理內容，有利于學生回顧課堂學習過程，邏輯清晰地梳理學習內容。所以，教師可以將微實驗應用于課堂總結環節，助力學生歸納知識。

例如，在教材八年級上冊第五章第3節“凸透鏡成像的規律”課堂總結環節，教師可以直接在電子白板上播放微實驗視頻探究“凸透鏡成像的規律”。為了使學生提升歸納效果，教師可以提出任務：大家觀看微實驗視頻，回顧課堂學習過程，總結探究凸透鏡成像規律的實驗方案、實驗方法、實驗現象和實驗結論，試著用表格展示相關內容。在具體任務的驅動下，學生可以進行頭腦風暴，回顧學習過程，聯想到具體的物理內容。在此過程中，一些學生會發現自己的認知漏洞，并主動地借助微實驗視頻、物理教材彌補認知漏洞，填寫表格，建立較為完善的認知。在學生自主歸納后，教師可以組織講評活動，結合微實驗視頻具體地講述相關內容，幫助學生進一步完善認知，同時提高思維的邏輯性，增強課堂學習效果。

綜上所述，與傳統的物理實驗相比，物理微實驗具有簡單性、針對性、科學性、趣味性，可以貫穿物理課堂教學全過程。尤其，學生在參與物理課堂教學的過程中產生學習興趣，建構物理認知，發展多樣能力，提升物理課堂學習效果。教師也會因此減輕教學負擔，集中精力探究切實可行的教學方法，提升自身的教學能力。在教師和學生都有所發展的情況下，物理教學質量得以提高。鑒于此，初中物理教師應當將微實驗作為物理教學的助力，在遵循科學性、針對性、簡單性、趣味性原則的基礎上，圍繞具體的物理教學內容，精心開發微實驗，并依據物理課堂教學需要，將其靈活地應用于導入環節、講解環節、練習環節和總結環節，創設出多樣的教學活動，讓學生踴躍參與，獲得一定的發展，真正實現微實驗的價值。

參考文獻：

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