初中物理實驗教學的改進措施

方耀喜+李繼芳

摘 要：物理實驗是進行物理教學的主要手段；是學生學習物理的重要方式；是物理教學的一個重要組成部分.對有效地引起學生的感性認知、激活思維、知識形成和記憶強化都起著重要的作用.

關鍵詞：協同實驗；探究性實驗；對比實驗；開發資源 實驗現象；多媒體

初中物理教學過程中，物理實驗是進行物理教學的主要手段；是學生學習物理的重要方式；是物理教學的一個重要組成部分.對有效地引起學生的感性認知、激活思維、知識形成和記憶強化都起著重要的作用.更是激發學生的學習興趣，發揮學生參與教學的主動性和積極性，訓練學生實驗技能和培養科學素養的必要方法.[1]義務教育物理課程標準，特別強化了實驗在物理教學中的重要地位，專門列出學生必做的實驗20項.[2]

當前部分初中物理課堂教學中存在著：演示實驗器材不足，實驗效果不明顯，學生實驗的組織難度大，實驗時間有限，學生參與度小，學生失去了體驗實驗過程的樂趣，在一定程度上泯滅了學生天生的好奇心和求知欲等現象.為提高實驗教學的實際效果，嘗試改進一些實驗的教學，收到了良好的效果.

1 將部分演示實驗改為師生協同實驗，甚至學生合作演示實驗

教師是教學的設計者、組織者、幫助者.演示實驗不是教師的專利，變教師演示實驗為學生演示實驗，即教師指導下學生參與的，師生合作的演示實驗.[3]這樣做有利于學生積極參與課堂活動，有利于學生的主體性和積極性的發揮.

例如：“響度與什么因素有關”.“人對溫度的感覺可靠嗎”.“光在水中的傳播”.“光的色散”.“力的作用效果”.“影響壓力作用效果的因素”.“模擬馬德堡半球實驗”.“吹兩張紙，吹硬幣”.“用彈簧測力計測浮力”.“使用動滑輪是否省功”.“電路的連接”.“決定電阻大小的因素”.“電阻的串、并聯”.“燈泡的亮度與實際功率的關系”.“保險絲的作用”“磁場的方向”等等.

學生上臺親手操作實驗，自身興趣高漲，同時也激發了其他學生參與實驗過程、觀察實驗現象的積極性，自然就會樂于參與對問題的分析.這樣既增強了學生學習興趣和動手能力，又能更好更快、更準確地讓學生掌握物理規律.

2 結合教學內容的特點，設計探究性實驗，做到“邊學邊實驗”

所謂“邊學邊實驗”，是指學生在教師指導下，一邊學習一邊進行實驗的教學組織形式，學生自己動眼、動腦、動手、動口去獲取知識，培養學生用實驗方法探索物理知識的能力.學生在探究的過程中去實現自主學習和自我提高，以期達到最快、最直觀、最有效地理解和掌握物理知識、物理規律.邊探究邊學習是實踐與學習的統一，動手與思維的融合.

在物理實驗教學中，不僅要完成演示實驗、學生分組實驗，結合教學內容，根據教學目標的需要，自我設計新的探究性實驗.凡是與教學過程緊密結合、便于隨堂進行，并有利于學生動眼、動腦、動手的，有利于培養學生實驗探究能力，有利于理解物理規律、發展學生思維品質的內容，都可以選作為邊探究邊學習的素材.

例1 在研究“串聯、并聯電路中，燈泡的亮度跟規格有什么關系.”的教學中，課本中沒有設計相應的實驗，傳統的教學模式是通過電路的分析并計算電功率來尋找規律，達不到形象、生動的教學效果.在實際教學中，本著實驗器材簡單、實驗現象明顯的原則，可以設計探究性實驗.

給出實驗器材：“220V，40W”和“220V，100W”兩個白熾燈泡，然后讓學生各自親手串聯連接，來探究兩燈的發光.起初學生根據已有日常生活經驗，估計一定是“220V，100W”的燈比“220V，40W”的燈發光亮些.可是學生實際操作實驗以后，卻發現串聯時， “220V，40W”的燈很亮，“220V，100W”的燈只是發紅.接下來，要求學生分析其中的原因并總結規律，學生格外積極，效率也高.

在這基礎上，還可以要求學生將兩個燈泡并聯，在觀察了燈泡的亮度后，與前次現象進行比較，再次分析其中的原因并總結規律.這兩個實驗，將一個復雜的問題負載在一個實驗現象上，從教學主體的角度調動學生的主觀能動性，讓學生在實驗探究中感受學習的樂趣，從而激發出他們靈活的思維.

例2 溫度計的使用，精心設計如下的教學過程：

在密閉的裝滿水（滴入了紅墨汁）的小瓶蓋上插一個玻璃管，通過玻璃管內向瓶內吹氣，使玻璃管內有一段紅色水柱.當小瓶浸入熱水中，玻璃管中的紅色水柱上升；當小瓶浸入冰水混合物中，玻璃管中的水柱下降.

實驗表明：（學生分析）液體熱脹冷縮的性質可以用來判斷物體的冷熱程度.于是，教師在此基礎上指導學生自己設計和制作溫度計.

問題1：用這個小瓶可以判斷物體溫度高低，但能否測出具體的溫度值？

學生活動：討論，學生代表說出方案.

問題2：怎樣給自制的溫度計標上刻度？

學生活動：自讀課文，了解“攝氏溫標”；說出設計方案，教師給出評價

問題3：這樣的溫度計有什么不足？

學生活動：學生發表意見（瓶子太大，攜帶不便；玻璃管太粗，水柱升降不明顯；玻璃管容易折斷……）教師給出正確評價

問題4：為什么實際溫度計不用水做測溫物質？（設置疑問，還可以讓學生課后查閱資料.了解到水在 0～4℃時是熱縮冷脹的；水的凝固點較高，水的凝固點與沸點溫差不大，測量范圍小；水熱膨脹的性質；制作的溫度計靈敏度低等.）

問題5：（出示常用溫度計）常用溫度計的結構上有什么特點？有哪些好處？使用的液體有哪些？各自有什么優點？

問題6：根據溫度計的結構和原理，該如何正確使用溫度計？

3 依據教學目標，設計“非嚴謹”的對比實驗，讓學生能更深刻地理解相關知識

常規的教師演示實驗，要求教師按照正確的、嚴謹的步驟進行，會得到正確的現象和結論，學生很容易形成正面的思維，可是一旦作業中遇到問：①實驗過程中某步驟不嚴謹，會出現什么現象？②出現某些異常現象是什么原因？學生就會出錯，因為學生沒有實際經驗和體會.解決此類問題的好方法就是做不按正確步驟進行的“非嚴謹”的對比實驗.

例3 研究“平面鏡成像”的實驗中，大家都知道，實驗成功的關鍵在于平面鏡必須豎直放置.在引導學生完成正確的演示實驗，觀察現象，得出正確結論之后，還可以要求學生將平面鏡稍傾斜放置再來做實驗，觀察現象，發現問題，并分析原因.

例4 研究“動滑輪的省力效果”實驗中：

先用來做實驗的動滑輪是非常輕質的，根據得出的三組數據得出了“使用動滑輪可以省力一半”的結論.

之后，又用一個很重的動滑輪（與被拉物體一樣重）來做實驗，結果讀出的拉力與被拉物體一樣重，結果讓學生傻了眼，抓住契機，讓學生找原因.面對具體的實物，結合數據，學生一下就找到了原因，并且懂得了動滑輪省力一半是有條件的，在敘述結論“使用動滑輪可以省力一半”時，“可以”二字不能少.

該過程中及時地進行了“正確嚴謹”與“非嚴謹”實驗的對比，不僅加深了學生對問題的深入理解、掃清了作業中常見的障礙，也為后來的滑輪組的學習，機械效率的學習打下的基礎，掃清了障礙.

4 開發適合本校情況的實驗課程資源

實驗所用的材料是學生所熟悉的，就會使學生感覺到親切，較容易克服思維障礙，能較好的達到實驗的目的；如果實驗所用的儀器是學生親手制作的，那么不僅能培養學生的動手能力，而且還能幫助學生建立起牢固的相關物理表象，敏銳地洞察其中發生的物理過程，使學生對知識的理解更加透徹.

利用塑料尺可以研究“聲音產生的條件”；利用梳子和塑料片可以探究音調與頻率的關系；利用一支鉛筆可以探究“壓力效果與哪些因素有關”；利用教室里的門窗的開和關可以來體會“力的作用點的不同對力的作用效果的影響”.

將空的易拉罐在酒精燈上烤上五分鐘，倒扣在裝有水的盤子中，易拉罐迅速被壓癟的強烈觀感與巨大聲響，可以讓學生深刻體會大氣壓強的存在和巨大；利用兩個長紙條往中間吹氣，一個飲料瓶兩支吸管演示噴霧器，都可以用來研究“氣體壓強與流速的關系”等等.

在學習音調一節內容時，取幾個相同的啤酒瓶，調節瓶中的水量，分別用敲打和吹的方法使之發聲，研究振動發聲的規律；利用兩只紙杯和一根細線能做出“土電話”，用來研究固體傳聲；利用一個普通的塑料飲料瓶，在側壁不同的高度開上幾個小孔，灌滿水后可演示液體壓強與深度的關系；利用冰礦泉水瓶可以來觀察水蒸氣的液化現象等等.這些簡單易得的器材做的簡單實驗，能激發學生對新知識進行探究的興趣和熱情.

5 對某些實驗現象不明顯的實驗進行改進

實驗應該做到：確保實驗成功，實驗的現象清楚，每個學生都能觀察到.有些實驗卻不容易成功，或者實驗現象不是很明顯.我們改進原有的實驗方法，以達到讓學生更容易接受的目的.

驗證聲音的傳播需要介質的“真空罩中鬧鐘”實驗，有些學校沒有配套器材或抽氣筒效果不好，再或者根本沒有真空罩，造成實驗現象不明顯，或者根本不能完成實驗，達不到教學目的.為此，我們對實驗進行了改進，使得實驗能得以順利完成，而且現象明顯.方法如下：

（1）取一個較大口徑的醫用注射器，拔出活塞，取下橡皮針孔帽；

（2）用一根細線的一端系住一個小的電子手表（手表直徑比注射器內徑小），將細線的另一端從注射器筒口穿入，從針孔穿出；

（3）使電子手表鬧響，利用細線將手表拉至注射器內針孔處；

（4）插入活塞直至注射器筒內底部，排盡筒內空氣，針孔處蓋上針孔帽；

（5）用力向外拉活塞，這一過程中會聽到鬧鈴聲逐漸減小；

（6）去掉針孔帽，重新聽到鬧鈴聲.

這樣改進后，不僅實驗器材簡單，所有學生在生活中就能找到，而且每個同學都能做，實驗效果也極好.

6 利用多媒體改進物理實驗

多媒體技術的普及為物理教學提供了全新的技術手段和教學平臺，并使物理實驗教學的現代化特性得到進一步發揮.不容易操作、不能在普通實驗室完成的實驗，利用多媒體改進物理實驗的手段，實現了優勢互補，相得益彰.

各種電表的表盤刻度學生很難觀察清楚，可利用投影等方式，使觀察主體在銀幕上形成放大的像，使學生能方便地觀察到各儀器的實驗細節，增強了實驗效果.

“焦耳定律”的實驗，既不容易在課堂上操作，耗時又長，采取的方式是，在專門的實驗室，幾位同學和教師協作完成該實驗，并且將整個實驗過程攝像，然后在課堂上播放，播放的時候，由參與實驗的同學進行講解，直觀又方便，教師一旁提供必要的指導.

測定大氣壓的值——托里拆利實驗，由于水銀（汞）有毒，不能在課堂上做實驗，而不做實驗又很難理解.借助實驗過程的錄像，既解決了難題，又直觀，教與學都顯得容易多了，教學效果得到了保證.

參考文獻：

[1]蘇明義.新版課程標準解析與教學指導 初中物理[M].北京：北京師范大學出版社，2012：171-178.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2011.

[3]朱壽領.物理教學中如何培養學生的實驗能力[J].中學物理，2016（2）：41.