初中物理教學中利用實驗來創設問題情景策略探討

張艷

如果世界上沒有問題，那么世界就不會進步.只有當學生在學習的過程中出現了疑問，學生才會主動地去思考、去尋找問題的答案來解開自己的疑問.所以說問題是學生進步的關鍵因素，問題的產生可以有效地對學生的思維能力進行開發.因此，物理老師在初中物理教學活動中就要充分的利用實驗來創設問題情境將復雜的知識點簡單化，抽象的知識點具體化，讓學生能夠更加容易理解和記憶.

1將不易操作的實驗轉化為容易操作的實驗來創設問題情景

在初中物理教學中，由于實驗器材的限制，有一些實驗實際上無法真實的開展，教師應該開動腦筋自己設計一些等效的實驗來替代的不容易開設的實驗.我們主要觀察那些實驗實際開展效果不太理想，開動腦筋找到更佳適合的方法.我們可以思考平時觀察生活中的常見物品是否可以應用到教學之中，可以將最新的技術與材料運用到平時的教學之中.

例如《大氣的壓強》這節課中教材中用托里拆利實驗來說明大氣壓的強度.很多學校實際上沒有這樣的實驗器材，無法給學生做真實的演示實驗.因此，筆者利用可樂瓶為主要材料，設置和制作了一個演示大氣壓強的實驗：取一空可樂瓶，用熾熱的圓鐵在底中央燙一圓孔，選一與孔適合的橡膠塞，塞中打一小孔，將一氣球口套在橡膠塞上，再將氣球從瓶孔中塞進瓶中，用塞子塞緊瓶底的孔，使它不漏氣，再取另一與瓶口適合的橡膠塞，在塞中打一小孔，插入一段成90°角的玻璃導管，在玻璃管外接一段橡膠管，實驗結構如圖1所示.實驗方法：先拔掉瓶口處的橡膠塞，向瓶內灌滿水，將玻璃管和橡膠管吸滿水后，一手捏緊橡膠管口，另一只手將橡膠塞塞緊裝滿水的瓶口.將瓶舉起，松開管口，水不斷從管口流出，瓶內的氣球不斷脹大.不斷改變瓶底孔的方向，在調整瓶子底部時可以用手按住瓶底，水總是不停地流出，氣球逐漸脹大直到氣球脹滿瓶子、瓶內水全部流出.說明大氣壓不僅存在而且是向各個方向的.此實驗與哈勃瓶類似，由于膠管的底部壓強比大氣壓強大，液體流出，使得氣球與液體接觸范圍內壓強小于大氣壓強.大氣壓使得氣球膨脹，水不斷流出，氣球不斷被大氣壓吹大.此實驗結構巧妙，大大引發學生的學習興趣.實驗開始教師可以設置以下問題激發學生興趣：（1）當瓶子里灌滿水以后水會流出嗎？（2）水怎樣才會流出？（3）氣球會吹起來嗎？改變瓶底方向水還會流出嗎？教師先做實驗引起學生的好奇心.

2利用常見物品的應用范圍廣泛特性來創設問題情景

在日常生活中我們接觸的實際物品適用的范圍都比較廣泛，我們可以將其運用到物理教學之中.我們所接觸的實際物體考慮的影響因素十分周全，比如我們日常用電器的額定電壓是220 V，實際上設計的電壓都超過出這個電壓.比如電瓶車的電瓶安全電流是10 A，而實際上瞬間達到100 A也不會損壞，日光燈的鎮流器等等.我們對日常生活用品的原理了解的十分清楚可以創造性的應用到教學之中.

1820年，丹麥物理學家奧斯特發現了電流的磁效應，他架設了電學與磁學之間的橋梁.從而引起了人們對電學與磁學之間聯系的深入研究.電流的磁效應是電流的一個重要效應.如何使得奧斯特實驗獲得最佳的實驗效果呢？電流產生的磁場與電流本身大小成正比.因此電流越大實驗所產生的效果越好.

筆者使用電瓶車的電瓶來做奧斯特實驗.實驗器材：廢舊電瓶車電瓶一個，一個粗的銅框長方形，將銅框固定在小磁針的支架上，如圖2所示.實驗的整體電路，由于電瓶車電瓶一般是12 V 10 A的額定電壓和電流，所以如果是短時間接通電路，可以不加限流電阻，如果要長時間使用，電流流過必須加滑動變阻器或者限制電阻.可以先接入電阻箱找到一個合適的阻值，來調節電路中的電流大小.應用電瓶車電瓶可以獲得較大的電流，實驗室一般的電源無法提供太大的直流電流.此實驗的電源額定電流大是最大的優勢，在實驗開始時應將小磁針平行線框放置，接通電流會看到小磁針發生明顯的轉動，轉動到與線框垂直位置時停止，實驗的演示效果良好，學生可以直觀地看到通電導線周圍的小磁針發生偏轉.

3利用趣味性實驗中隱含的物理知識來創設問題情景

在初中物理的教學活動中，我們經常會借用實驗來幫助學生理解知識點，同時也可以讓學生在實驗的過程中探索一些未知的奧秘和激發他們的想象力和好奇心.因為，當實驗的結果和他們原先的想象不一樣的時候，他們便會主動地去思考為什么答案和自己的想象不一樣，他們會盡全力去尋找答案.他們在尋找答案的過程中便可以將物理知識記憶在腦海里，同時還培養了他們主動思考的能力，開拓他們的思維.

例如，在講解通電螺線管產生的磁場時，筆者設計了“磁力小火車”實驗，大大激發了學生的學習熱情.

實驗器材

一節五號干電流，銣鐵硼強磁鐵四個或六個尺寸與五號電池直徑相接近，粗一點的銅線若干（不是漆包線）.

實驗制作

將銅絲繞在圓柱形硬棒上，粗細比五號電池直徑略粗.這樣可以使得形成彈簧狀的導線，制作小火車.將電池放到中間，兩側放置紐扣形狀的強磁鐵，在電池的兩極放置的磁鐵極性相同.都是正極或都是負極，這樣可以保證電池放入線圈內部會沿著某一方向移動.

原理分析

如圖3所示，當小火車放入線圈之中時，銅線由于是螺旋狀產生的磁場、與圓柱形磁鐵產生的磁鐵類似.有電流通過的導線產生磁場.電池前端的磁鐵與通電的導線產生的磁場異名磁極相互吸引，電池末端磁鐵與通電導線產生的磁場同名磁極排斥.這樣中間的電池被前面拉后面推就沿著導線前進了.中間的電池小火車會沿著設定好的裸銅線導軌運動，磁鐵的磁場要強，導線要粗一點.在新課開始的時候，教師如果能夠將這個實驗引入將極大地吸引學生的注意力，引起學生的探究欲望.

4利用反常性實驗打破認知平衡來創設問題情景

教師要創設一些反常的實驗來激發學生的興趣，也就是情理之中，意料之外的實驗.這些實驗引起認知沖突，打破了學生原有的認知結構，將大大激發學生的學習熱情.平時我們經常見到物體從高處向低處滾動，很少見到物體會從低處自動向高處運動.

例如在講解初中物理《機械能》一節課，為了激發學生的上課熱情，設計了“怪坡”實驗.運用反常的物理現象來點燃學習的火焰.

實驗器材

鐵絲（直徑3 mm）、帶塑料封頭的舊衣架（不銹鋼管外徑8 mm）、普通乒乓球.鐵絲的長度隨不銹鋼管的長度可調.鐵絲一端的彎折高度2 cm～3 cm.塑料封頭打孔用于定位鐵絲.

實驗操作

支架一端張開的寬度，調節到略大于乒乓球的直徑.支架兩側的不銹鋼管呈軸對稱.乒乓球置于支架上的一段位置，由于重力、支持力和摩擦力的作用處于平衡狀態，越過此段位置，低端會沿支架斜面向下運動，高端會沿支架斜面向上運動，最后會從支架斜面上掉下來.

實驗說明

乒乓球放在支架接近低端位置，乒乓球向低端滾動，重力做功，重力勢能轉化為動能.乒乓球放在支架接近高端位置，觀察到的現象是，乒乓球向支架的高端滾動，實際乒乓球的重心是降低的，仍然是重力做功，重力勢能轉化為動能.激發學生深層次的思維，思考現象的本質，不能被表面的現象所迷惑.

實驗設計思路簡單、取材容易、制作方便，具有原創性.操作容易，現象明顯、可重復，能激發學生深層次的思考.開始可以提問學生斜坡哪段是高的？如果將乒乓球放置于斜面的底端，乒乓球會自動地向高的一端滾動碼？很多學生會認為不會，此時教師現場實驗，學生發現奇怪的事情發生了，乒乓球會自動地滾動到斜坡的高處.一下就點燃了思維的火花？為什么會這樣？

總之，科學合理的問題情境創設不僅可以將難理解的物理知識通過最簡單的方法教授給學生，還可以激發學生學習物理的積極性，增加學生對物理學習的興趣.讓學生明白其實物理并沒有我們想象的那么難，給學生打消物理這門課很難的想法.問題情境有利于教學活動，那么在初中物理的教學活動中，物理老師應該進行科學合理的問題情境設置.