以學生自主創新實驗串聯物理課堂

摘要：物理教學中，學生自主創新實驗可以成為學生理解知識、體驗知識、感悟知識，以及將知識轉化為素養的重要橋梁和催化劑。“運動和力”為初中物理的重難點內容，知識點抽象、零碎且不易理解。復習這一內容時，針對重力、彈力、摩擦力三種力以及這三種力和運動之間的關系，以學生自主創新實驗為引子，串聯課堂，將“玩實驗，學物理”的理念體現得淋漓盡致。

關鍵詞：創新實驗 運動和力 中考復習

在物理教學中，學生自主創新實驗可以成為學生理解知識、體驗知識、感悟知識，以及將知識轉化為素養的重要橋梁和催化劑。這樣的課堂中，學生的思維不受固有知識的約束，不同的學生對同一課題的設計迥然，方法獨特，但有異曲同工的效果；學生也不再是“刷題”的工具，而真正成為學習的主人。這樣，不僅能提升學生的動手操作能力、發散思維能力，更能培養學生的嚴謹思維，而且分析實驗的誤差還能有效檢測學生的細心程度。

“運動和力”為初中物理的重難點內容，知識點抽象、零碎且不易理解。復習這一內容時，筆者針對重力、彈力、摩擦力三種力以及這三種力和運動之間的關系，以學生自主創新實驗視頻為引子，串聯課堂，將“玩實驗，學物理”的理念體現得淋漓盡致，避免了復習課的枯燥無味，學生“玩”在其中，“樂”在當下，并潛移默化地培養了核心素養。以下呈現三個教學片段加以說明。

一、創設導入情境

播放學生“激光筆研究鐵絲伸長實驗”視頻，其中的文字解說如下：這一次我要“測量鐵絲伸長與哪些因素有關”。請看圖1，我將一根鐵絲固定在墻上，使它不擺動，然后將一只激光筆固定在上面，并且使它的激光剛好能射到對面的門上。在鐵絲下面的掛鉤上掛一個輕質的塑料袋。這里是三瓶質量完全相等的酸奶，它們的質量都是0.2千克。在沒有重物掛在掛鉤上的情況下，先在門上激光筆射的紅點處做一個記號，并在旁邊寫上“0 kg”。將一個0.2 kg的酸奶放進塑料袋中，我們看到紅點上移，再次做上標記，并標注“0.2 kg”。接著放入酸奶，紅點繼續上移，到這個位置，標注“0.4 kg”。繼續放入酸奶，紅點繼續上移，到這個位置，標注“0.6 kg”……在0 k的時候，是0 cm，依次往上遞增，除去存在的誤差，它們的數字是非常接近的，3.7 cm，3.8 cm，3.9 cm，也就是說鐵絲形變的程度與增加的質量是成正比的。

師 借助激光筆光斑的位置變化有什么好處？

生 可以精確地看出鐵絲形變的長度。

師 “精確”一詞用得非常好！這種研究問題的方法之前有用過嗎？仔細回想一下。

（學生思考，無人回答。）

師 八年級上冊第三章。

生 探究聲音產生的原因。通過敲擊音叉后靠近懸掛的乒乓球并觀察乒乓球被彈起的情況，知道了“聲音是由于物體的振動而產生的”。

師 依次往上遞增，除去存在的誤差，它們的數字是非常接近的，3.7 cm，3.8 cm，3.9 cm，你認為誤差產生的原因是什么？

生 光斑不是一個點。

生 塑料袋太大。

生 鐵絲是彎曲的。

生 晃動。

（學生答案五花八門，教師肯定并加以引導。）

生 我認為跟激光筆的位置變動有關。

師 厲害！由于加了重物后，鐵絲伸長，激光筆的位置同時也在變化。

利用身邊隨手可得的生活用品作為實驗器材（甚至可以廢物利用），既體現了節約資源的理念，又巧妙地探究了“彈力的大小與形變程度的關系”，幫助學生深刻理解了彈力的概念，了解了“力的作用效果可以改變物體的形狀”以及轉化法的應用。通過貼近生活的學生自主創新實驗創設導人情境，充分體現了“物理源自生活，又高于生活”，激發了學生的探究興趣。學生仔細觀察，認真思考，產生疑惑，提出猜想，生成問題，展開探究，進而自主建構，鍛煉了分析、歸納、提煉、評估等能力。

二、激發問題生成

播放學生“探究滑動摩擦力的大小是否與圖案的復雜程度有關實驗”視頻，其中的文字解說如下：現在我們來做個實驗，探究“滑動摩擦力的大小與鞋底圖案的復雜程度是否有關”。先將彈簧測力計校零，然后勻速拉動運動鞋，觀察彈簧測力計的讀數，為2.6 N；再把運動鞋放在拖鞋上，勻速拉動，觀察彈簧測力計的示數，為2.4 N。

生 這兩個實驗能否說明運動鞋更粗糙？為什么？（教師并不急于做出解釋，而讓學生自由發揮。）

生 沒有控制變量，即沒有控制壓力相同，所以得不出結論。

生 可以。

生 僅僅拉動運動鞋，拉力是2.6 N；運動鞋下面墊一雙拖鞋，按道理，壓力增大了，滑動摩擦力應該變大，但是拉力卻是2.4 N，比2.6 N更小，說明摩擦力變小了，從而說明拖鞋的底面比運動鞋的底面更光滑。

（全班鼓掌。）

師 這位同學的回答就好像雪花掉在水中。某種程度上是他啟發了你，但是你比他講得更好。（話鋒一轉）那我要控制壓力相同，怎么辦？設想在運動鞋上面再加一雙拖鞋，如果讓它做勻速直線運動，那么，F會大于2.6 N，這個時候……

在實驗過程中，學生嘴上說“操作的時候，使其‘做勻速直線運動’”，手上卻根本沒有拉動。視頻中學生出現的這個問題，讓我們陷入沉思：教師拿出來展示的學生實驗是不是一定要一點問題都沒有呢？其實，有問題的實驗不僅顯得真實，而且能夠用來引導學生發現問題。發現問題往往比提出問題更為可貴，它可以使學生的思考由淺入深，使知識由碎片化到系統化。

課堂上的問題生成貫穿始終。由于思維定式，很多學生會誤認為此實驗因為沒有控制變量，所以不能得出結論。實際上，在該實驗中，這個情境的設計恰恰反映了教師的教學機智，因此生成了學生的精彩回答，從而將復習課推向了高潮。此時，教師話鋒一轉：“那我要控制壓力相同，怎么辦？”自然地復習了“探究摩擦力的大小與哪些因素有關”的實驗中“控制變量法”的應用。

三、引導思維發展

教師出示學生制作的“魔盒”（見圖2）：“我今天帶來了一個‘魔盒’，現在給大家演示一下，我讓它靜止它就靜止，讓它運動它就會動起來，誰能猜到我這個‘魔盒’的機關在哪里？肯定和今天的復習內容有關，誰來猜猜？”

提出問題后，學生有很多猜想，如因為繩子與物體之間有摩擦力，且任何物體任何時候都有慣性。教師并不急于否定學生，而是慢慢地引導：“慣性？來看一下現在這個盒子處于什么狀態？”“靜止。”“是因為慣性嗎？”“不是。”并將“魔盒”拆開給學生看（見圖3）。有些學生茅塞頓開：內部結構中有橡皮筋以及凹凸不平的卡紙。于是，問題迎刃而解：拉緊時靜止，是因為卡紙與“魔盒”之間的壓力增大，使得摩擦力增大，因為彈力和摩擦力是一對平衡力，所以會靜止。

這里，將學生自主創新設計的“魔盒”作為教學具，演示了二力平衡條件的關系實驗。教師通過不斷地追問，引導學生深入思考，發現實驗現象的本質和規律。通過這樣的學習，學生思維的深刻性、批判性、敏捷性、靈活性、獨創性均得以培養，教師為思維而教、學生為思維而學成為現實。