另辟蹊徑，拓展物理實驗設計思路

張亞偉

[摘 要]物理實驗是發展學生核心素養的重要途徑，文章結合物理教學實踐，探索物理實驗設計的新思路。

[關鍵詞]初中物理；實驗設計；思路拓展

[中圖分類號] G633.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-6058（2018）14-0065-02

在物理教學中，教師要關注學生核心素養的培養。要提升學生的物理學科核心素養，就應當用好物理實驗，通過實驗讓學生參與物理知識探索，通過實驗讓學生體會物理研究過程。然而在現有的辦學條件下，很多地方的初中學校由于條件限制，無法為學生提供足夠的實驗條件，這也就要求教師拓展思路，多方開發實驗資源，為學生提供更有啟發性和引導性的實驗。

一、整合實驗資源，優化實驗設計

當前教材上所安排的實驗，無論是演示實驗，還是學生分組實驗，大多數學校還是配置了相應的器材，能基本滿足教學需要。很多教師在教學過程中，也是按照教材安排進行實驗教學的，這樣也就讓教師在思維上產生了一種定式：教材上怎樣安排實驗，教學中就怎樣進行實驗；教材上所配的實驗用了哪些器材，課堂教學就用哪些器材。這樣的教學實際是傳統教材觀在作祟，為了有效發展學生的核心素養，教師在課堂教學中，不應簡單地用教材教，教材上所提供的實驗是有限的，如果我們僅僅圍繞教材上的實驗開展實驗教學，將在一定程度上束縛學生思維，也很難讓學生產生新鮮感，因此教師在教學中要勇于對實驗資源進行重組和設計，結合教學需要對實驗進行調整，創設使學生耳目一新的實驗，進而提升學生的學習熱情。

比如為了讓學生感知“大氣壓的存在”，教師大多會結合圖片資料和模擬課件為學生介紹馬德堡半球實驗，希望為學生提供最為形象的感性信息。但是學生只會對那些能夠親自接觸和感知的東西形成較為深刻的印象。因此如果我們能夠將這個實驗搬到教室里，讓學生直接參與到實驗中，則效果更好。實際教學中，“大氣壓存在”的實驗可以用注射器來進行。將注射器的柱塞完全推進去并將出口封住，讓兩個同學配合，一個同學握住注射器的主體，另一個同學拉著柱塞，相互配合向外拉，學生能夠感到這是一個很費力的過程；為了對比，再讓學生將出口堵塞物拿走，重新實驗，學生會感到很輕松。預習過的學生很快就會將其與馬德堡半球實驗進行類比，并分析原因。上述實驗的優勢在于：（1）器材簡便易得，可以從醫務室領取，且不受數量限制，適合學生實驗；（2）實驗器材能反復使用，不會造成資源浪費。

教學中，很多教師認為一個實驗足以說明問題，那么就沒有必要再多做其他實驗了。筆者認為，僅僅一個實驗是無法滿足學生學習需要的，特別是物理規律的普遍性，就不是一個實驗能說明的了。要全方位揭示物理規律，讓學生深度理解，就要多做一些實驗。還是以“大氣壓的存在”為例，教師還應該拓展實驗思路，設計出更多的實驗，啟發學生探索和研究。在演示聲音的傳播時，我們都會用到玻璃罩和抽氣機，相關器材在實驗室都有，我們再準備一個空的塑料瓶子就可以進行實驗了。（1）將空塑料瓶中的空氣擠掉一些，然后擰緊瓶蓋，并扣在玻璃罩中，將抽氣機與玻璃罩相連。（2）打開抽氣機的閥門，將玻璃罩內的空氣逐步抽出，學生將被內部塑料瓶的變化所吸引：塑料瓶重新鼓起來了！是什么力將瓶子撐開了的？（3）將抽氣機的閥門關閉，同時將進氣閥門打開，學生再一次被其中的現象所吸引：塑料瓶再一次被壓癟！學生再一次陷入思考：是什么力將塑料瓶壓癟了呢？通過這樣一組實驗，學生將進一步明確氣體壓強的存在，而且這種實驗是用老器材完成的新實驗，起到了“老瓶子灌新酒”的效果，讓學生在思考和探索之余，感受一種別樣的新鮮情境。

二、充分發掘素材，自制物理實驗

物理內容非常豐富，如果我們的實驗教學僅局限于對實驗室資源的整合與使用，顯然就不夠的了，為了更加充分地拓展學生實驗，激活他們的思維，教師要積極自制實驗。這樣，一方面能充分而合理地使用有限的教學經費，花小錢辦大事；另一方面，教師能回歸生活，從校園、家庭、社會中搜集素材充實實驗。從生活中搜集來的實驗素材，能夠縮短學生與物理實驗的距離，讓學生感到蘊含在物理實驗中的生活氣息，增強學生學習的積極性。

比如，滑動摩擦力的學習，學生對摩擦力方向的判斷存在較大難度，原因是學生缺乏對相對運動的感知，怎樣幫助學生克服這一障礙呢？筆者認為可以通過實驗來豐富學生的感性體驗，為此可以借助生活中最常見的牙刷來完成這一實驗：（1）讓學生將自己的手指按壓在事先準備好的牙刷的毛上，并用力將毛向后擦，在力的作用下，刷毛開始往后倒，教師開始提問：“為什么牙刷的毛會產生向后的形變？”（學生通過思考明確結論：當刷毛受到向某方向的作用力時，它們就會向著該方向發生形變）（2）讓學生先拖動某個物體，讓其在地面上滑動，提問學生：“物體受到滑動摩擦力嗎？方向如何？”（3）教師再用牙刷來替換這個物體，使其在水平地面上向某方向運動，提問：“牙刷在滑動時受到滑動摩擦力嗎？方向如何？”（學生會明確，牙刷毛的指向將成為滑動摩擦力方向的標記，從而形成結論：滑動摩擦力的方向與相對運動方向相反。）

三、妥善包裝，以游戲的方式呈現實驗

學生大多活潑好動，如果我們以一成不變的方式進行實驗教學，他們很難產生參與實驗的熱情。因此，為了更好地激活學生參與實驗的熱情，教師要善于對實驗進行包裝。我們應結合學生的興趣，對實驗進行再一次的加工與設計，在保持科學性和啟發性的基礎上，進一步提升物理實驗的趣味性，比如將物理實驗設計成游戲，讓學生在游戲中主動參與探究。

以“光的折射”教學為例，我們從學生的生活經驗入手，設計了這樣兩個實驗，第一個實驗側重觀察和思考；第二個實驗側重游戲與探索。具體實驗情況如下：（1）讓學生在上課前就準備一杯水，讓學生將直尺或鉛筆等插入水中，要求學生觀察物品插入水杯后的情況，并描述觀察結果。學生紛紛匯報，插入水中的物品像折斷了一樣。教師繼續提問：“是不是真的折斷了？這是什么原因？”（2）事先準備一個高度在一米左右的塑料桶，將清水注入其中，在一塊泡沫板上畫上一條魚，并將其插入水中。讓學生用一根竹竿來叉“魚”，看誰叉得又快又準。這一游戲徹底點燃了學生的學習熱情，他們在一次次的嘗試后發現問題：為什么明明已經瞄準目標，但最后都沒有“叉”中魚呢？兩個實驗綜合起來思考，讓學生逐步分析清楚折射現象，進而讓他們對物理規律產生了較為深刻的認識。

實驗是學生建構物理知識的有效手段，在初中物理課堂上，物理教師要靈活運用實驗資源，引導學生參與實驗，這樣的教學才能有效激發學生參與的興趣。學生只有真正參與了，才能最大限度地發掘他們的學習潛能。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 蔣玉英.生活化的初中物理實驗教學與研究[J].中學物理教學參考，2015（2）.

[2] 任磊.新課程下高中物理實驗教學自主探究模式的構想與實施[J].課程教育研究（學法教法研究），2016（2）.

（責任編輯 易志毅）