中學物理教學中創新實驗的途徑研究

摘 要：深化教育教學改革，培養創新型人才已經成為教育界的共識。在物理教學中，由于傳統物理實驗存在諸多弊端，創新性實驗應運而生。在中學物理教學過程中，如何進行創新實驗成為重中之重。結合教學過程中創新實驗的體會，就中學物理教學中創新實驗的途徑問題進行研究。

關鍵詞：中學物理教學；創新實驗；途徑

創新實驗的對象是面向學生，創新實驗的目的是為了吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣。創新實驗的直接目的在于革新教學方式，通過創新實驗，更好地解決教學中存在的問題，使學生更好地掌握物理知識，最終培養學生的創新意識和創新能力。可見，創新實驗要為教學服務、要為學生的學習服務，創新實驗不是為了創新而創新，創新不是無源之水，無本之木，在尋求實現創新實驗的路徑時，要牢記科學發展觀，尊重教育教學的規律。

一、立足教材內容，對現有教材中的實驗進行改進和完善

教材是人才培養的物質基礎，對人才培養起導向性作用，也是培養人才的重要方式。我國一直十分重視教材建設，中學使用的國本教材是經過許多專家學者論證，經過長時間的教學實踐的經驗推廣的，國本教材都非常經典、優秀，一般來說其內容豐富、形式新穎、實用性和科學性強。因而在進行創新實驗時，首先要對中學物理教材進行詳細的研究，深入挖掘教材內容，而不能忽視教材、脫離教材。在進行創新實驗設計時，可以在立足教材的基礎上，對現有教材中的實驗進行改進和完善。

案例1：測量物體運動的速度

本實驗是教科版八年級物理上冊27頁的演示實驗。實驗原型是用一個長約80 cm，內徑10 mm的均勻玻璃管，管內注滿水，留一個小氣泡，將玻璃管兩端封閉。然后讓氣泡從下往上運動，旁邊立一米尺測量它的路程，用秒表記錄時間。根據v=s/t，計算出氣泡運動的速度。教材實驗的不足之處：（1）由于玻璃管兩端封閉，所以氣泡大小不變，在管內的速度大小始終相等，使實驗不好多次進行，不能避免實驗的偶然性。（2）玻璃管與米尺沒有組合，不方便測量路程。

基于教材實驗的這些不足可以如下創新：將玻璃管改為一端封閉一端開口，開口的一端套上軟管用止水夾夾住，同時將玻璃管與米尺粘貼起來組成一個整體，然后用止水夾來調節試管中小氣泡的大小，從而控制氣泡在管中的運動速度。實驗創新后不僅方便測量路程，而且可以測量不同大小的氣泡在水中的速度。

二、把握教材內容，對教材中有內容但無設計的知識點進行實驗設計

在中學教材中，并不是所有的內容都配有實驗，針對這些無實驗的教學內容，教師在教學實踐過程中，應根據實際需要，適當地進行創新實驗的設計，主要開設一些綜合性和設計性實驗。綜合性實驗主要是利用本課程知識和相關的課程知識進行實驗創新，進一步鞏固、加深前面所學的知識，培養學生綜合運用知識的能力。設計性實驗是指根據教學內容，給定實驗目的、要求和條件，由學生自行設計實驗方案，促進學生理論知識與實踐相結合，培養學生的動手能力。

案例2：浮力產生的原因演示實驗

在義務教育課程標準實驗教科書八年級教科版第十章流體的力現象第二節認識浮力中，要求學生認識浮力，知道浮力產生的原因。浮力的產生原因是這一節知識的難點，教材上是通過理論探究得出浮力產生的原因是向上與向下的壓力差。但在實際教學過程中，由于初中生分析、推理和概括總結能力不強，教學效果并不理想。本著從初中生的認知規律出發，這里可以設計一個實驗先給學生感觀上的認識，再從感性認識上升到理性認識，使學生能充分理解浮力產生的原因。

這里可以用乒乓球設計一個小實驗。將一個塑料可樂瓶剪去底部（瓶頸的截面直徑略小于乒乓球的直徑）。實驗時將瓶口向下，從上放入兩個乒乓球，兩個乒乓球一個會堵住瓶口，另一個在上。然后向瓶中注水，由于下面有瓶口，水只能慢慢地往下滲漏，上面的乒乓球浮在水面上，下面的卻沒有上浮。最后把瓶蓋擰上，下面的乒乓球也慢慢地上浮，最終漂浮在水面。通過兩個乒乓球的對比以及下面的乒乓球兩次不同狀態的對比得出浮力產生的原因是向上與向下的壓力差。該實驗裝置制作簡單，操作容易，效果直觀明了。

三、挖掘教材內容，在適當拓展、延伸教材內容的基礎上進行實驗創新

新課改的推進，使得新教材更加強調知識的邏輯性，注重能力的培養，而不僅僅是突出知識點。在教學過程中，教師要適應新形勢，把握新課標，準確理解用好新教材的知識內容，把握知識的深度和廣度。我們所有的教學活動必須建立在教材的基礎上，認真分析和研究教材，依據課程標準這個標尺對知識外延的延伸和內涵的拓展進行全面把握，這樣，一方面，我們的教學是基于教材，另一方面，我們的教學又不受制于教材，也就是通常所說的變“教教材”為“用教材”。另外，在教學實踐過程中，我們還必須根據學生的學習經驗和特點來對某一部分知識進行針對性的拓展，使現在所學的知識與已掌握的知識銜接起來。作為教材的補充和延伸，學生在聽取這些拓展材料時，就會不自覺地對知識進行對比、整合、滲透和補充。適當拓展、延伸教材內容有助于學生較為準確而深入地理解教材內容，這是非常必要的。

為了使學生更加理解這些拓展、延伸的內容，在中學物理教學中，可以對此進行創新實驗，通過創新實驗，以更加直觀、生動的方式幫助學生領悟這些知識，激發學生的創新意識，增加學生的知識面，提升學生的科學素質。

案例3：演示容器底部所受液體壓力大小是否等于液體重力大小的實驗。

取一啤酒瓶和一個直徑與啤酒瓶瓶口相等的圓柱體玻璃管，分別倒入相等質量的水，然后用相同的橡皮膜套緊啤酒瓶口與玻璃管口。將啤酒瓶和玻璃管垂直倒置，觀察兩個橡皮膜的形變情況（如右圖所示）。玻璃管的橡皮膜下凸得更加明顯，說明水對兩個橡皮膜的壓力大小不等。玻璃管的橡皮膜受到的壓力大小F=PS=ρgh1S=mg，即玻璃管容器底部受到的壓力大小等于液體的重力大小；啤酒瓶的橡皮膜受到的壓力大小等于F=PS=ρgh2S≠mg，即容器底部受到的壓力大小不等于液體重力大小。那么這個實驗就形象地說明了容器底部受到液體的壓力大小不一定等于液體的重力大小。

教材上沒有提及液體對不規則容器底部壓力的相關知識，但各種教輔資料中都有相關的題目，所以學生必須掌握。老師在教學時也都會延伸到這部分的知識，但是基本上都是理論推導，學生難以理解，如果用這個實驗來說明，學生則一目了然，印象也會更加深刻。

四、領會教材精神與實質，對實驗教學方法、手段的改進與創新

新課改和新教材的精神實質和目的就在于提升學生素質，培養創新型人才。在進行創新實驗時，在實驗方案的設計上要有利于啟迪學生科學思維和創新意識；在改進實驗教學方法上，建立以學生為中心的實驗教學模式，形成以自主式、合作式、研究式為主的學習方式；在實驗教學手段上，要引入現代先進技術，融合多種方式輔助實驗教學，在實驗考核方法上，建立多元的統籌考核實驗過程與實驗結果的機制，通過實驗手段、教學方法等的創新，激發學生的實驗興趣，培養學生的創新思維和意識，提高學生的動手實驗能力。

案例4：沉與浮課堂設計

《沉與浮》是教科版八年級物理第十章第4節內容。本節主要內容是物體的沉浮條件以及浮力在生產生活中的應用。筆者設計了一堂比賽形式的實驗課。在課前我就布置了任務，讓學生自由分組查找資料動手制作簡易的潛水艇、熱氣球和船模型并掌握它們工作的原理。看哪些學生的小制作精美，哪些學生原理講解得正確易懂，并評為“小發明家”和“小老師”。學生接到任務后熱情高漲，積極準備。在上課的那一天全班學生集中在操場上，有的組用試管和注射器制作了潛水艇，有的組用大的輕紙袋和細鐵絲制作了簡易的熱氣球，有些組用不同的材料制作了一些船模型，甚至還有些學生制作了密度計超出了老師布置的范圍。上課后每組學生輪流演示自己的制作，并給其他同學講解這些物體沉浮的原理，然后再全班同學討論得出物體沉浮的條件，老師再加以補充和點評，最后評出在制作和講解中表現好的學生。這堂課在教學形式和教學場地上都打破了傳統教學，更加突出學生的地位，將學生從教室的有限空間和聽眾的角色中解放出來。后來又有學生在日記中寫道：“生動有趣的實驗把我們所學的理論知識轉變成了親眼所見的事實，讓人難忘。實驗課給我們增添了樂趣，也使我們感受到物理是這么貼近我們的生活。這樣學習物理不覺得枯燥乏味，我們喜歡在這樣歡快的‘游戲中學到實在的東西。”

實驗是中學物理必不可少的部分，實驗創新是為了教學的進步，我們必須努力優化實驗教學，用我們創新的教學活動培養學生的創新能力。

參考文獻：

[1]潘學軍.物理實驗方法與演示教具制作[M].北京：科學技術出版社，2012.

[2]周亦蘭.如何進行中學物理實驗創新[J].實驗教學研究，2013（03）.

[3]彭海燕.中學物理實驗的創新與拓展[J].湖南中學物理，2013（01）.

作者簡介：胡睿佳（1985.6-），女，漢族，湖南科技大學研究生，研究方向是課程與教學論（物理）。

編輯 薛直艷