基于學情

張毅

【摘 要】物理教學離不開實驗，在初中物理教學中，教師應根據學生的思維、觀察和動手能力，有針對性地設計出有效的物理實驗，以達到啟迪學生觀察、分析、歸納和總結的目的。但在現實的物理教學中，始終存在低效甚至無效的教學實驗。所以，筆者認為，提高物理實驗教學的有效性，可以為物理情景的創設提供便利條件，從而激發學生的興趣和求知欲，促進學生思維的發展和能力的提高。

【關鍵詞】演示實驗;探究實驗;實驗設計;有效性

目前，物理課堂中的實驗主要分為兩類：一是教師進行的演示實驗;二是學生參與的探究實驗。在學生剛接觸物理的初始階段，教師應注重引導學生以科學的態度和方法去發現和解決問題，并在教學過程中不斷訓練學生的實驗技能和動手技能。本文以“樂音的特性”一課為例，結合本節課的教學內容，淺談如何提高實驗教學的有效性。

一、有效設計演示實驗

物理演示實驗是創設情境、引入環節或實施探究活動的重要途徑，它具有演示性、展示性和探究性。實施演示實驗的方式有很多，包括傳統的教具式操作和新興的多媒體操作等。無論采取哪種演示方式，教師只要針對特定的教學內容和教學環境設計出有效的演示實驗，都可以動態實時地體現實驗過程、展示實驗結果，能使學生從直觀思維向抽象思維過渡，可以鞏固和加深學生對所學物理知識的理解和應用。

（一）改變演示實驗的呈現時間，讓低效變高效

在“樂音的特性”常態教學中，教師通常把摩擦高腳酒杯的實驗環節放在整體教學內容結束后，目的是對音調這一特性的知識進行延伸和拓展。

常規的實驗時間安排是：學習完樂音的三個特性后，為對音調知識的細節進行補充，會把一個裝有少量水的高腳杯放在桌面上，一只手按住高腳杯的底座，將另一只手的手指潤濕后沿著杯口邊緣摩擦（手指不要脫離杯口），使其發出聲音，進一步操作是改變高腳杯中的水量，讓學生分辨聲音音調的變化，進而讓學生聯系之前所學知識思考其中的原理，以達到對知識延伸和拓展的目的。

筆者在設計本節課的引入時，把上述實驗放置在開始的情景創設中，改變了傳統的教學安排。聯系實際教學，用摩擦高腳杯的演示實驗代替用多媒體進行的模擬仿真聲音，讓抽象感官變為實在的形象感觸。筆者重新安排此演示實驗的方案是：把原來裝有少量水的酒杯換成了裝有大量水的高腳酒杯，先用濕潤的手指摩擦杯口邊緣，學生用眼觀察，用耳聆聽。為了實驗展示的生動性，下一步操作是把高腳杯中的水喝掉一點，使水量變少，重復之前摩擦杯口邊緣的操作，學生發現音調明顯變高;教師再次喝掉一點水，水量變得更少，再次摩擦，音調變得更高。在剛剛形象生動的演示實驗展示下，學生能迅速找出重點問題，之后教師啟發他們思考，讓學生順利地融入到接下來的“學”中。

實際教學結束后的反思：根據此演示實驗所期望達成的教學目的，深刻體會到把摩擦高腳酒杯的實驗從“后”搬到“前”，進行針對性的編排設計，創設了生動形象的課堂情景，多了一個生動展示的教學功效，提高了教學效率。

（二）增大可見性，讓演示實驗起到更好的效果

本節課中，在“探究影響聲音高低的因素”時，筆者設計成兩部分。第一部分是教師的演示實驗探究;第二部分是學生驗證猜想的探究實驗活動。常規的演示實驗設計是用一張硬卡片先后在木梳的齒上劃過，一次快些，一次慢些，分析卡片發出聲音的高低有什么不同。或者是把硬卡片放在旋轉的齒輪上，使齒輪敲打硬卡片，讓硬卡片振動發聲。通過搖動手柄讓齒輪的轉速逐漸增大，讓學生仔細比較硬卡片兩次發出聲音的高低有什么變化。

在沒有引入音調、頻率的概念前，教師進行演示試驗的目的是讓學生通過看到的現象、聽見的聲音，初步形成一個聲音的高低與聲源振動快慢有關的思維意識。但之前木梳、齒輪的實驗設計，可見度低，學生看到的聲源振動狀況不明顯，聽見聲音的高與低之間的跨度不夠大。以木梳為例，梳齒振動時的快慢不易觀察，學生往往是通過撥動硬卡片的速度來判斷梳齒振動的快慢的。同樣，盡管增大了齒輪的轉速，但硬卡片振動的加快并沒有形象直觀地顯示出來。展示現象的不明顯是這兩例實驗的不足之處，如何達成演示實驗的有效性呢？為此，筆者嘗試了多種替換的實驗器材，最后發現，長形的硬塑料卡片和旋轉的自行車輪胎是最佳搭配。在這么多的嘗試中，長形塑料卡片的振動快慢“可見度”最高，即振動的快慢清晰可尋，并且聲音的高低區域變化相當明顯，甚至令人震撼。最重要的是該演示實驗可操作性很強，通過手動旋轉腳踏板，控制輪胎的轉速，轉速越快，硬塑料卡片振動越快，聲音越高。

學生通過生動的現象，包括對老師演示實驗操作的感知，可以自主發現問題和提出問題，即通過有效的演示實驗，能夠達成有效的實驗現象，能促進學生的有效學習。

二、有效設計學生探究實驗

探究實驗對引導學生追求根源、探索知識有極其重要的作用，有效的探究實驗要突出探究的問題，要凸顯探究實驗的目的，其他方面的知識不要延伸過長，以免混淆學生的視線。本節課的探究實驗目標不是培養學生分析和處理數據的能力，而是使學生初步養成良好的科學品質，因為只有明確探究目的和任務，探究活動才能做到有的放矢，活動的有效性才能得到保證。

探究實驗的設計主旨之一是有系統地鍛煉、培養學生的探究動手能力，所以，教師在探究實驗的設計過程中，要考慮到學生可以從展示的現象中萌生出與之相呼應的疑問，即需要把握學生探究實驗的達成度，否則無效的探究實驗對于剛接觸學習物理這門學科的初二學生來說，會產生一定的認知障礙。

（一）以“大”換“小”，初顯成效

在“探究影響聲音高低的因素”時，學生的探究實驗設計是將鋼制刻度尺的一端緊壓在桌面上，另一端伸出桌面，撥動刻度尺使它振動，聽它振動時所發出聲音的高低，同時注意觀察刻度尺振動的快慢;改變刻度尺伸出桌面的長度，再次撥動，指導學生比較兩種情況下刻度尺振動的快慢和發出聲音的高低，分析它們之間有怎樣的關系。

此探究實驗的目的是讓學生知道聲源振動越快，產生的聲音就越高。探究源于問題，而問題又離不開具體實驗現象的展示，所以這里需要改變刻度尺伸出桌面的長度，再用大小相同的力撥動（目的是讓刻度尺前后兩次振動的幅度大致相等），讓學生觀察到聲源振動快慢的改變。之前學生都是用的小號刻度尺，現象不夠明顯，即無法有效觀察到鋼尺振動的快慢。在實際的操作中，若換成大號的鋼制刻度尺，振動的快慢就會被有效“放大”。簡單的把實驗工具以“大”換“小”，高效達成了實驗展示的可觀性，提高了此探究實驗的成效。

（二）合理利用電教手段，擴大探究實驗的效益

在上述探究實驗中，由于實驗觀察目標小，現象細微，增加了學生的理解難度，直接影響了活動效果。對此，教師可以讓學生用投影儀或攝像頭將自己的操作過程和實驗現象放大，使其在銀幕上清晰地展示出來，增加學生之間的互動和交流，方便學生的觀察與思考。通過合適的電教手段，能夠加深學生對某些問題的認識，可使一些抽象的問題具體化、形象化。在物理課堂中，利用投影儀等電教手段，能夠“凸出”學生的探究過程，能使學生不由自主地重視自己的實驗收集記錄，可在主觀上產生分析和處理記錄的欲望，之后教師可指導學生利用探究實驗的結果解決出生活中的實際問題，這樣可提高物理探究實驗的有效性。

總之，教師的實驗設計應該多元化，應避免設計思路的單一，應對實驗器材精挑細，最大化地達成實驗的有效性。在本課的實驗案例中，對某些實驗設計的改動盡管很小，但實驗效果得到了很大提升，從長遠眼光看，有效的實驗設計可以全面激發學生的動手能力和思維能力，有助于教師的“教”和學生的“學”。因此，我們在設計實驗的過程中應以“有效”為宗，達成所“學”。

【參考文獻】

[1]張倩.新課改背景下初中物理作業有效設計探究[J].甘肅教育，2018（03）

[2]甘淑君.基于新課改環境下構建初中物理高效課堂的措施[J].華夏教師，2019（01）