趣味實驗在高中物理教學中的運用

【摘要】傳統物理教學往往采用抽象公式和文字來呈現知識，缺乏趣味性，造成學生學習的困難。隨著現代教育理念的不斷發展，教師們開始意識到教學效果與趣味性之間的關系。為了幫助學生更好地理解和學習物理知識，教師應該注重引入有趣的實驗。通過將抽象概念具體化為趣味實驗，學生能夠直觀地感受物理定律和原理，從而提高學習的積極性。

【關鍵詞】趣味實驗；高中物理；教學運用

在傳統的高中物理教學中，教師通常采用文字板書和口頭講解的方式進行教學。然而，這種教學模式往往使學生停留在物理理論學習的表面，缺乏與實際應用的聯系。長此以往，可能導致學生對物理學科產生畏難情緒。為了提高學生對物理學科的學習興趣和學習效果，教師可引入趣味實驗來豐富高中物理教學內容。趣味實驗兼具趣味性和科學性，通過引人入勝的實驗操作和直觀感受，激發學生參與實驗，將物理知識與實際生活聯系起來。這種教學方法有助于激發學生的興趣和好奇心，促使他們更深入地理解和掌握物理知識。

一、趣味實驗設計原則

（一）目的性

在高中物理教學中，教師應結合物理實驗教學要求，明確課程標準內容和物理實驗目標，通過精心設計富有趣味性的物理實驗，以提升教學質量［1］。趣味實驗并非只為娛樂，缺乏明確的實驗目標可能會導致學生忽視實驗理論和教學內容。因此，在開展趣味實驗之前，教師必須確立清晰的實驗目標，并采用多種實驗方式來提升實驗的趣味性，通過實驗提升學生的實踐動手能力和物理學科綜合素養。

（二）簡易性

由于部分學校實驗管理條件有限，學校的物理實驗室缺乏足夠的實驗材料和設備。在物理實驗教學過程中，學生僅能觀察教師的實驗演示，難以通過實際操作得出實驗結論，這不利于他們探索精神和實踐能力的培養。因此，在設計趣味實驗教學時，教師應簡化實驗操作流程，并優先選擇日常生活用品作為實驗材料，以確保實驗簡明易懂。這種方式有利于學生理解物理原理，提升動手實踐技能，加深對實驗過程的印象。

（三）關聯性

在設計趣味實驗時，教師應充分考慮學生的地域和生活習慣的差異，采用學生熟悉的、與其有關聯性的物品作為實驗材料，以減少學生與物理學科之間的隔閡，提高實驗參與度。此外，生活中諸多現象皆與物理學科存在緊密關聯。因此，在設計實驗時，教師應將物理實驗與生活相結合，使學生在生活中學習物理知識，用物理知識解決生活中的問題，以此提升他們的思維創新能力。

（四）參與性

趣味實驗旨在促進學生對物理知識的學習，并加深其對物理學科的理解。因此，在設計實驗的過程中，教師應激發學生參與的積極性，使他們能夠在實驗中自主探索、發現并總結物理原理。學生的參與并非僅限于操作實驗設備，更應賦予他們選擇實驗項目的權利。這樣的教學方式有利于學生深度參與實驗活動，把握實驗背后的物理理論框架，學習多元實驗方法，培養創新意識，提升溝通技能和實踐能力，從而全面發展物理學科綜合素養。

二、趣味實驗在高中物理教學中的實施策略

（一）以趣味實驗優化課堂導入

在教學實踐中，富有趣味性的課堂導入可以迅速吸引學生的注意力，進而引發他們對實驗背后物理原理的好奇和探索欲望。以人教版高中物理選擇性必修一“光的折射”的教學為例。在開展教學時，教師應充分考慮學生對傳統直接講解方式可能感到乏味的情況。因此，在引入新知識內容之前，教師可以通過啟發性手段激發學生的思維和學習興趣。首先，教師可準備一個四面和底部不透光、頂部開口的容器和一個橡皮，并提出問題：“在不移動容器和橡皮的前提下，如何能在同一視角下觀察到橡皮？”一些學生可能會建議在容器的頂部放置一面鏡子，從鏡子中觀察橡皮。其次，教師可引導學生按照自己的思路進行實驗。通過反復實踐和探索，學生最終會發現一個令人驚奇的現象：往容器中注入水，當水的高度達到一定程度時，可以透過水面在同一視角下看到容器底部的橡皮。這時，學生自然會產生疑問，為何一開始看不到橡皮，但在放置鏡子或者注入水后卻能看到了呢？最后，教師可引導學生進行小組討論，深入討論這一現象背后的物理原理，從而引入本節課的主題“光的折射”。在此過程中，教師可以帶領學生復習初中學習的“光的反射”相關知識，進而通過實驗操作，更好地掌握相關物理概念。

通過趣味實驗進行課堂導入，能夠激發學生的學習興趣和探索欲。這樣的教學方法不僅有助于激發學生對于學習物理知識的主動性，還能幫助他們理解與實驗相關的物理原理。在教學過程中，教師應注重引導學生思考，鼓勵他們彼此交流并表達觀點，以增強學習動力。

（二）以趣味實驗分析生活現象

任何學科的學習都需要與生活密切相關，否則所掌握的知識容易變得虛無縹緲。生活中的各種現象都蘊含著豐富的物理原理。因此，在教學實踐中，教師應巧妙地將課本內容與實際生活相互聯系，運用趣味實驗來分析生活現象。以人教版高中物理必修二“圓周運動”的教學為例。在學習“向心力”的相關內容后，學生或許可以解答“什么是向心力？向心力的作用有哪些？”等問題。然而，當教師詢問“為什么火車在轉彎處的軌道外側比內側高？”時，學生可能因為無法將理論知識與實際生活聯系起來而無法回答。在這種情況下，教師可通過一些趣味實驗，引導學生分析生活現象中的物理知識。首先，教師準備一輛小車、一個裝有沙子的容器和一個有坡度的弧形木塊，以進行實驗。通過觀察沙子的凹陷程度，學生能夠推斷沙子受到的力的大小，并推測小車受力的情況。隨后，教師演示小車在沙子上進行直線運動，留下兩道凹陷程度相近的痕跡，然后施加一個力使小車轉彎。通過觀察小車在沙子上轉彎留下的痕跡，學生能夠清晰地觀察到外側受力較大的情況。其次，教師提出問題：“如果速度加快，外側與內側受到的壓力差會不會更大？”以此引導學生進行小組討論，在學生得出結論的基礎上，教師引導他們開展實驗以驗證所得結論的準確性。再次，教師繼續提出問題：“為什么外側的壓力比內側大？用什么方法能減少外側的壓力？”學生可結合圓周運動和向心力等知識進行分析，進而提出解決方案—通過提高外側墊高來減少外側所受的壓力，以提供足夠的向心力。最后，教師引導學生使用木塊將小車墊高，并介紹火車轉彎設計的相關知識，將物理理論與生活實踐相結合，激發學生對生活現象的關注，并深入分析其中的物理原理。

通過開展趣味實驗理解物理原理并解釋生活中的現象，有利于學生將物理學習融入日常生活，逐漸消除對物理學科的隔閡。教師應鼓勵學生關注物理現象并深入思考其中的物理原理，幫助他們認識到物理知識無處不在，從而加深其對物理知識的理解和記憶。

（三）以趣味實驗助力概念理解

在高中物理教學中，部分概念內容較為抽象，學生難以僅憑文字表述加以理解。相較于傳統的理論教學，實驗可以為學生提供更直觀的認識，幫助他們將抽象的理論知識轉化為具體的實踐經驗。趣味實驗能夠讓學生直觀地感受物理原理的外在表現，結合實驗過程，能夠幫助學生更好地理解并記憶相關概念［2］。

以人教版高中物理必修三“磁場 磁感線”的教學為例。對于學生而言，磁場是一種較為抽象的概念，難以用肉眼觀察或肢體觸摸。學生往往難以通過簡單語言描述磁場究竟是什么，以及如何利用磁感線表示磁場。因此，教師可利用可視化手段來加深學生對該知識的理解。首先，教師傳授學生關于磁場和磁感線的物理原理知識，并引導學生思考磁鐵的特性。通過聯系日常生活經驗，學生可能會意識到磁鐵具有吸引鐵物質的特性。其次，教師可提出問題：“如何用肉眼觀察磁鐵的磁場？”以此引導學生深入思考。為了使不可見的磁場可視化，學生提出使用鐵粉的方法，并設計了一項實驗。通過將鐵粉置于磁鐵周圍并插入透明隔板，學生成功觀察到鐵粉在磁力作用下的變化過程。再次，學生進一步改進實驗方法，他們將鐵粉放置于透明盒子內，在盒子上方放置磁鐵，以清晰地觀察鐵粉的變化情況。在此過程中，教師引導學生思考“鐵粉變化后的形態是否遵循某種規律？”等問題。最后，通過實驗探究，學生能夠直觀感受磁場的存在，并理解鐵粉的形態反映了磁場的特性，同時初步了解磁場磁感線圖象的表示方式及不同磁鐵引起的磁場差異現象。

在高中物理實驗教學中，通過多種感知方式，如視覺、嗅覺、觸覺等，并結合趣味實驗使學生直接感知物理現象，有利于學生理解復雜的物理知識，激發學習興趣，提高教學效果。

（四）以趣味實驗探究物理規律

高中物理學習的有效性與深度探索物理規律密不可分。傳統物理實驗教學常常受限于傳統實驗范式，缺乏創新和變革的元素。學生通常扮演實驗執行者的角色，導致他們缺乏探索精神，因此難以真正領會科學探索的樂趣。這種重復且單調的實驗環境會使學生感到疲倦，從而降低其對物理學習的興趣和動力。有趣的實驗可以激發學生的好奇心，促使他們積極參與實驗并收獲深入探究物理規律的樂趣，從而提高對物理學知識的理解能力。

以人教版高中物理必修一“自由落體運動”的教學為例。通過教師的講授，學生能夠理解相關物理概念。然而，一些學生可能會產生疑問，即為何不同重量的物品的下落速度卻是相同的。教師可通過趣味實驗的方式引導學生主動探究這一問題。首先，教師準備不同尺寸的石塊和若干紙條，演示同一高度下石塊的自由落體運動實驗。學生觀察石塊的下落速度并進行多次實驗，從而確認石塊的下落速度恒定。在石塊和紙條的下落實驗中，學生注意到紙條的下落速度較慢，進而引發疑問：“為何紙條下落速度較慢？不同物體自由落體運動的速度是否存在差異？”其次，教師可以借助實驗過程，引導學生深入理解物體在自由落體運動中受到空氣阻力影響的情況。由于紙條的質量較小但表面積較大，因此它所受到的空氣阻力比石頭更大，從而導致紙條下落速度較慢。再次，教師可引導學生自主設計實驗步驟，利用現有材料驗證紙條與石塊的下落速度是否相同。有的學生建議將長條形容器抽成真空以消除空氣阻力，從而比較紙條和石塊的下落速度；有的學生認為可將紙條和石塊綁在一起，其重量必然大于石塊本身，借此推斷新整體的自由落體速度可能會大于石塊本身的速度，并隨后進行驗證。最后，在實驗驗證的過程中，學生可能會面臨各種問題或遇到實驗失敗的情況。然而，這些挑戰為學生提供了寶貴的實踐機會，有助于他們主動思考并培養解決問題的能力。當遇到問題時，學生應首先檢查之前的操作是否存在偏差，然后分析問題產生的原因，并據此思考解決方案。通過這種自主思考和問題解決的實驗經歷，學生將在未來的物理學習中受益匪淺，能夠克服許多困難。實驗失敗使學生意識到任何事物都需要時間積累和努力，同時也能夠接受失敗是學習和成長的一部分，從而不斷實現自我完善。

與傳統物理實驗相比，趣味實驗所需器材更為常見，操作更加簡便。在趣味實驗中，學生不僅能夠觀察教師的操作過程，還能參與實驗的各個環節，如材料準備、步驟操作、數據分析、結論總結和失敗思考等。通過這種方式，學生能夠深入理解實驗原理，掌握物理知識和基本概念，從而激發學習物理的興趣和動力，提升物理學科素養。此外，通過觀察材料變化并動手實踐，學生能夠提高抗挫折能力，促進創新思維的培養。

結語

綜上所述，趣味實驗教學在提升高中物理教學魅力、激發學生學習動力方面具有重要作用。國際上，趣味實驗教學已被廣泛采納并證明有效。因此，我國高中物理教育應當借鑒國際經驗，結合本國實際情況，積極推動趣味實驗教學的發展，以更好滿足新時代學生的學習需求［3］。在教學實踐中，教師應根據學生的實際情況靈活開展趣味實驗，引導他們探索創新，將理論知識與實踐經驗相結合，以促進學生對物理原理的深入理解。

【參考文獻】

［1］王婷麗.趣味物理實驗在高中物理教學中的應用研究［J］.中學課程輔導，2023（2）：33-35.

［2］夏光輝.生活化教學“喚醒”高中物理課堂［J］.數理天地（高中版），2023（2）：14-16.

［3］游昉群.趣味物理實驗在高中物理教學中的應用［J］.高考，2024（7）：102-105.