創新演示實驗，提高初中物理課堂效率

摘要：物理學是一門以觀察和實驗為基礎的科學，課堂演示實驗是中學物理實驗教學的重要組成部分，因時代環境、技術思維等的不斷變化，對舊的東西需加以改進，需要推出新的方法、思路等，所以要對中學物理演示實驗進行創新研究。本文以實驗創新應提高學生能力和素質、提高教學效率為宗旨，以突出教學重點、突破教學難點為目的，以原有實驗之不足或教學過程中出現的新問題為突破口，大膽提出各種創造性設想并運用于課堂實踐。包括：發掘實驗的新用途、改變實驗的某個方面、擴大或縮小實驗內容、利用自制及代入的方法使學生多見到一些直觀、生動的物理現象，實現創新等方面。使學生樂于、善于利用身邊的物品探究學習物理知識，降低物理實驗的難度，增強物理課堂的趣味性，全面提升學生的物理素養，提高物理課堂教學的效率。

關鍵詞：創新;改進;演示實驗;課堂效率

中圖分類號：G633.7" "文獻標識碼：A" "文章編號：1992-7711（2018）12-0088

一、細致研究教材，尋求創新突破口

根據對初中物理教材的統計，課本實驗包括探究實驗、想想議議、小制作、課后實驗及延伸實驗，共有97個，平均能做的實驗共64個，大概占比例65.97%。具體情況見下表：

鑒于存在這種情況，為了能做更多的演示實驗，創新演示實驗勢在必行，因此要對教材中的每個實驗進行細致研究，將教材中提供的演示實驗作為首選，挖掘課本教材上的演示實驗內容。對實驗器材在實驗中的作用，做到了如指掌;針對實驗設計中出現的問題進行探討，尋求創新突破口，改進實驗模式;使實驗效果更顯著、更富趣味性，更加突出新課標要求，更具探究性和啟發性。

同時，筆者還結合實際情況，在教學前認真、仔細鉆研教材，積極動腦，自己設計、自己找實驗用品，將有些看起來非常簡單，然而在實際中要真正把它做好卻是不容易做的實驗，或者演示效果不明顯的實驗，受材料限制的實驗，受天氣影響等的實驗進行了創新和改進。

以 《熔化與凝固》一節為例，其中的一些經驗與教訓很能說明問題，所以需要創新演示實驗。

先在9班上時，師生共同討論熔化、凝固過程中的吸放熱關系及溫度變化規律的探究實驗時，在冰的選擇上，筆者采用通常的碎冰（即用錘子將冰塊一一敲碎）裝入大試管，進行實驗，結果卻并不理想。

痛定思痛，在6班再上本節課時，筆者對實驗的器材作了根本改變：1. 變貯冰保溫瓶單層為“雙層”，在夾層中裝入-10℃的20%酒精，從而可控制實驗時碎冰的初溫達-6℃左右，可讓學生發現晶體固態物質在未達熔點前吸熱升溫而物態卻并不變化的過程;2. 變碎冰為霜，使顆粒更細小，受熱更均勻，甚至無需攪拌。實驗中，經4-5min后，冰溫度達到了0℃，收獲到了許多意外之喜。整個教學過程層層遞進、環環相扣，在激發學生探索熱情的過程中，使學生在“動中思”“思中探”，學生的思維潛質得到最大限度的挖掘。

二、改進演示實驗，巧妙改裝舊教具

1. 促使實驗效應最大化

教材中的實驗，的確大都非常優秀，但我們不能簡單地采取“拿來主義”，機械地讓學生操作，我們首先應該消化好，結合學生實際、因校制宜，積極改進，并努力促使實驗效應最大化。

例如“短路”演示實驗，教材中直接把導線連在干電池的兩端，以電池發熱來表明短路的危害，其不足是：不環保、時間長、效果不明顯;對其改進：選用兩節干電池作電源，把電池、導線、開關串連起來，在倆導線之間接上一段錫箔紙，閉合開關，可看到錫箔紙發亮光、冒白煙等現象，短路危害一目了然。

再如，摩擦起電實驗，用摩擦后的玻璃棒吸引輕小物體（細紙屑），由于天氣原因（潮濕），實驗常常效果不好甚至不成功，我把紙燒成紙灰，然后用摩擦后的玻璃棒或橡膠棒去靠近紙灰，看它能否吸引紙灰，效果非常明顯。因為紙張燃燒后可使實驗演示處的空氣變得更加干燥，紙灰是比紙屑更輕的物體，更容易被摩擦后帶電的玻璃棒或橡膠棒吸引。同進，在實驗前用酒精燈把實驗器材烤一烤，效果將更好。

2. 緊密聯系生活實際

改進實驗不但要考慮效果，而且也應緊密地聯系生活實際，如慣性實驗的改進，教材中小車上放木塊，若把木塊換成一杯水，溢水的現象比木塊的倒下更能引起學生的注意，更能激發學生的興趣和求知欲，從而使學生主動參與教學。

3. 降低物理教學難度

物理教學中有很多難點，為了讓學生更好地理解，所以我們想辦法改進舊教具，讓新教具能夠降低教學難度。如：滑動變阻器的原理和使用方法，是新課程物理八年級教學中的難點，為了有利于學生掌握滑動變阻器的原理和使用方法，可以在原有的滑動變阻器上改裝加上發光二極管，通過發光二極管的發亮顯示變阻器使用部分及電流通過的路徑。移動滑片，發光二極管的數量和亮度的變化，顯示出電阻線長度的增減和電阻值大小的增減，這樣能讓學生更好地理解和接受物理知識，實驗裝置如圖1所示。

在物理課堂教學中改進或增加的創新、改進實驗，吸引學生的注意力，激發他們的學習興趣，培養學生的觀察力、自己獲取知識的能力以及分析問題解決問題的能力，收到了很好的課堂教學效果。

三、打破傳統模式，自主研發新教具

陶行知先生在其生活教育理論中指出：教育要“教人發明工具、制造工具、運用工具”“教育有無創造力，也只需看他能否發明人生新工具或新人生工具?！睅熒灾餮邪l、創造出個性化、本土化的教學裝備和器材，不僅是課程資源建設的有效途徑，同時研發和創造活動本身應該作為新課程的重要內容，這將給物理課程帶來新的活力，使學習變得更有意義。

由此可見，在新課程背景下利用生活物品自主研發、創制教學裝備不僅僅是一種簡單意義上的制作和活動，它已經上升為一種新的教與學的方式。

例如：筆者曾經指導學生自制簡易實驗裝置，用橡皮膜演示聲音在空氣中的傳播，實驗效果非常明顯。1. 器材：塑料瓶去掉兩端，薄橡皮膜，細繩，平面鏡2塊（其中小的一塊平面鏡面積約為2-4cm2，而且較薄，可以用反射性能好的包裝紙），物理支架，膠水，手電筒（或聚光燈）等。2. 制作方法：（1）去掉鐵皮罐（或塑料瓶）的底、蓋，在它的一端用細繩扎上橡皮膜。在橡皮膜的中心與邊緣之間粘貼小平面鏡（或反射性能好的包裝紙）。（2）將鐵皮罐（或塑料瓶）系在支架上，并保持一定的傾斜角固定好。（3）使用方法：用較大的那塊平面鏡將太陽光引入室內并斜射到小平面鏡上，使在教室的墻壁形成反射光斑。然后人對著罐口講話。由于講話時在空氣中形成的聲波能促進橡皮膜振動，并帶著小平面鏡一起振動，這時可觀察到墻上的光斑會發生相應的抖動。

除了制作橡皮膜的演示實驗以外，還在很多課上利用自制教具，達到了非常好的教學效果，例如在《大氣壓》一課中，筆者利用身邊的廢舊飲料瓶改進了許多傳統實驗，并制作了展示大氣壓方向的儀器，使這一課的教學效果很好;還利用大的塑料注射器和兩個小鐵珠自制抽水機模型，引起了學生極大的興趣，學生自己動手操作，很好地理解了抽水機的原理，教學效果明顯;還自制彈簧秤測力計，在用吸盤法測大氣壓值時，用泡沫可以保持最大刻度，解決了測大氣壓力時，瞬間讀數時不準確的弊病;在講眼睛和眼鏡時，自制水透鏡（通過注水和抽水改變水透鏡的彎曲程度從而改變了水透鏡的焦距），演示近視眼和遠視眼的形成及矯正;利用大可樂瓶自制的“浮沉子”演示潛水艇的原理等，這些自主研發的教具都大大地提高了課堂效率。

四、提倡低成本，活用生活材料

在當今世界各國物理的教學中，都對物理教師自己設計和制作的教具和低成本實驗非常感興趣，提倡利用低成本實驗來激勵學生的學習動機，培養動手實踐能力，激發創新思維己成為一種共識。

日常生活中有許多物品可直接代替儀器使用或略加改造就能用于演示實驗，不僅具有簡便、直觀等優點，而且有利于學生自己課外再次動手操作，既幫助學生理解了物理概念和物理規律，又培養了學生的獨立實驗能力，這對后進生而言是很有意義的，既可以拉近物理學與生活的距離，讓學生深切地感受到科學的真實性，感受到科學和社會、科學和日常生活的關系，又補充了實驗課程資源。這些看似簡單的教學用具，在實際教學中卻發揮了巨大的作用。

我們可以把生活物品如礦泉水瓶、小藥瓶、飲料瓶、塑料袋、紙杯等拿來做很多物理實驗。下面舉其中幾個例子。

1. 讓瓶子成為“多功能瓶子”

生活中有各種各樣的料瓶，我們可以把瓶子分類：飲料瓶、小藥瓶、啤酒瓶，進行分別研究。

（1）不需要加工的飲料瓶

演示光的直射、反射、折射現象：在一個比較粗的飲料瓶中充滿香煙（衛生香）的煙霧，擰緊瓶蓋，制成了顯示光路器（能多個班級重復使用）。用激光筆從瓶底照向瓶口，能清晰地顯示光在同一種物質中沿直線傳播。若將瓶底放在平面鏡上，用激光筆從側面照向瓶底的平面鏡照射時，會清晰地觀察到入射光線和反射光線，給學生留下深刻的反射現象的映象。若一半是盛有未澄清的石灰水，一半是煙霧時，從側面向石灰水面照射時，會清晰地觀察到光的入射光線和折射光線。

（2）改裝加工的飲料瓶

改進：把自行車內袋上具有單向導氣的氣門芯，固定在瓶的蓋上，這樣就制成了，可做空氣有質量演示實驗。

空氣有質量的直觀表象是理解大氣壓強的關鍵，在新教材中沒有編排這一實驗，學生覺察不到大氣有質量。因此，我們增加了該實驗，將天平調平后，將“多功能瓶”放在天平左盤上，右盤加砝碼使天平平衡;然后用打氣筒往“多功能瓶”中充8-9次氣，再放在天平左盤上，發現左盤迅速下降，要使用天平再平衡，需要往右盤加1g多的砝碼，這表明空氣有質量。

（3）功能大大的小藥瓶

制作器材：青霉素藥瓶一個、塑料吸管一根、水。

制作方法：小藥瓶內裝滿帶顏色的水，將塑料吸管插入藥瓶，在上端4-5cm處剪開一道切口（不要剪斷），并彎折成90°。

制作好以后可以做演示大氣壓與高度的關系實驗：

演示方法：蓋上瓶蓋（水不滿），用手指封住水平管部分，從豎直管上端向瓶內吹氣，可以看到水在豎直管內上升，制作成一個水氣壓計，把水氣壓計拿到不同的高度，可以發現水柱的長短發生了變化，從而研究大氣壓與高度的關系。

2. 讓易拉罐組成為“多樣之罐”

（1）用鐵釘在易拉罐不同的高度上扎眼，裝水后比較其噴射的距離。研究液體內部壓強與深度的關系。

（2）將空易拉罐口向下在酒精燈火焰上方烤一烤，罐冷卻后能聽到聲音且看到罐變癟了，用來說明大氣壓強的存在。

（3）用導線及導線夾將電源、開關、燈泡和易拉罐組成串聯電路，閉合開關，看燈泡是否發光。研究易拉罐的材料是導體還是絕緣體。

3. 讓空牛奶盒成為“神奇之盒”

神奇“氣壓千斤頂”：把空牛奶盒的四個折角揭起，把盒體壓扁成一個口袋形，插好吸管，氣壓千斤頂便做好了，把這個氣壓千斤頂有飲管孔的一面朝上，平放在桌子上。找幾本書摞在上面，不要壓著吸管。然后從吸管輕輕向里面吹氣，書本就被托起了。看看你最多能“吹起”幾本書。我們還可以用大塑料袋仿制一個大氣壓千斤頂，上面放一塊薄木板，再放重物。你能輕而易舉的“吹起”幾十千克重的物體。

4. 讓注射器成為“奇妙之筒”

（1）潛水艇模型：與塑料瓶、透明膠帶、螺母、軟管等組合使用，制作潛水艇模型，探究潛水艇的浮沉情況。

（2）演示帕斯卡定律（液壓機）：取粗細不同的兩只注射器，底端用軟管相連，其中注入適量的水，在右端活塞上方放置一個較小的重物，在左端活塞上可以舉起一個很大的重物。

5. 讓電爐絲成為“電學之材”

可利用電爐絲研究電阻與溫度的關系，因為電爐絲是鎳鉻合金材料制成的，它有“電阻隨溫度的升高而增大”的特性。利用它的這種特性可以讓學生體驗“電阻大小與溫度有關”的特性。把電爐絲、小燈泡、電源、開關組成電路，用酒精燈加熱電爐絲，讓學生觀察燈泡亮度，學生會發現燈泡的亮度發生了明顯的變化，通過分析電路中電流的變化情況，從而得出“電阻大小與溫度有關”的結論。

電爐絲雖小，在電學實驗中卻能發揮很大的作用。除了上述實驗外，還可以組織學生用電爐絲探究“電阻的大小與導線長度”關系，“電阻大小與導線橫截面積大小的關系”“電阻大小與導線的材料有關”等實驗。通過教學實踐發現：電爐絲的確是新教材電學實驗的好材料。

6. 讓塑料袋成為“有用之袋”

演示力的作用是相互的：用空的塑料袋張開口子，兜一些空氣，扎緊口子，塑料袋是鼓的，靠近學生的臉，用針刺破塑料袋，學生會感覺到有空氣噴出，同時發現塑料袋向前飛去，說明力的作用是相互的。

通過自制教具的活動研究發現，學生自主探究的能力是無窮的，他們的智慧也是不可小視的。只要在教師的正確引導下，就能發現生活中有很多物品可以供我們使用，幫助我們完成許多物理實驗，讓學生切實感受到科學的無窮魅力，大大提高了物理課堂的效率。

五、新奇物理實驗，增添教學趣味

初中物理演示實驗生動有趣，便能激發學生的學習物理的興趣，增強學生在學習中的積極性和主動性，引導學生追根求源探索知識起到極其重要的作用。因此中學物理演示實驗應盡可能親近生活，用有新創意的演示來進行課堂教學，讓每個學生都能在真實情景中體會和思考。

新奇的物理實驗更增添了物理課堂的趣味性，使課堂氣氛更加活躍。筆者在講浮力時，出示三個乒乓球，用手拿著伸到水桶中間，問：松開手會出現什么現象？（學生會認為是上浮最終漂?。┛蓪嶋H情況是一個漂浮、一個懸浮、一個下沉，問：想不想知道其中的奧秘呢？由此進入學習過程，課堂效果很好;在大氣壓一節引入新課時，出示了一個魔術水壺（良心壺），分兩次向水杯中到，分別到出紅酒和白酒來（教師嘴里還念念有詞“白酒來，紅酒來”），引起學生的極大的刨根問底的欲望，效果很好。

六、優化創新思維，提高課堂效率

在原有演示實驗的基礎上，適當改變實驗目的、要求，提出新的實驗課題，從而改進原有實驗，進行新的實驗，啟發學生開動腦筋，有利于培養學生的創新意識和實踐能力。

例如，在演示測定滑輪組機械效率實驗中，提出如果測量工具中只有彈簧測力計沒有刻度尺，能否正確測出機械效率，如何進行實驗設計或計算;若拉力方向向下，彈簧測力計的示數是拉力的實際大小嗎？

給學生提供動手操作和探究實驗的機會，讓學生參與到課堂演示實驗中。例如，“如何判斷物體受到力的作用”實驗，可讓學生課前準備：氣球、塑料尺或織毛衣用的竹針、橡皮筋、彈簧乒乓球等，在教學中引導學生做如下幾個實驗：用雙手拉長橡皮筋，用雙手壓縮彈簧，用雙手彎曲竹針，用手捏扁氣球，讓乒乓球自由下落從桌子上反彈起來，學生通過觀察物體是否發生形變或運動狀態的改變來怎樣判斷物體受到力的作用。

學生通過主動參與教學，在教師的積極指導下獲得物理知識，印象會更加深刻，并增強他們的學習動機。在教學中，筆者不僅讓物理課代表或其他優等生參與演示實驗，特別注意面向全體學生，積極鼓勵后進生參與到合適的演示實驗中，既可以讓他們感受到教師對他們的重視，同時演示實驗成功后能使他們獲得成功的愉悅，激發他們的學習興趣。綜上所述，優化創新思維，創新演示實驗，可以有效地提高物理課堂效率。

參考文獻：

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注：本文系惠州市惠城區優秀論文評選一等獎

（作者單位：廣東省惠州市第九中學 516000）