創新初中物理實驗的實踐研究

李曉蘭

【摘要】創新初中物理實驗不僅能激發學生學習物理的興趣，增強學生的動手能力，而且能幫助學生在掌握已有知識點的基礎上深刻地理解知識的原理、知識產生的過程，提高運用知識解決問題的能力。我主要通過創新初中物理實驗的實踐研究，對實驗教學方法、手段進行改進與創新，為教材中有內容但無實驗的知識點設計創新實驗，在適當整合、拓展、延伸教材內容的基礎上進行實驗創新，對現有教材中的實驗進行改進和完善，期望能切實提高學生的思維發散能力和實踐創新能力。

【關鍵詞】創新實驗;初中物理;實踐研究

物理是一門以觀察和實驗為基礎的學科，學生對于物理性質的理解、解決物理問題的方法以及物理思維的提升都是通過實驗觀察實踐總結得出來的。重視實驗教學，奠定了學生深度學習的感性認識基礎。本文結合教學實例，闡述創新實驗在初中物理新授課和復習課和實驗拓展課中的作用。

一、領會教材精神與實質，對實驗教學方法、手段進行改進與創新

為了驗證紅外線具有顯著的熱效應，教材中將溫度計放在紅光外側，通過示數變大來說明。教材還提到，今天人們用更加靈敏的電子溫度傳感器，很容易再現赫歇爾當年的實驗現象。新課改和新教材的精神實質和目的就在于提升學生素質，培養創新型人才。在實驗教學中，教師要引入新技術，融合多種方式來輔助實驗教學，激發學生的實驗興趣，培養學生的創新思維，提高學生的實驗動手能力。所以我利用高精度的數顯溫度計來輔助實驗教學，在新授課中這樣來設計實驗。

（一）實驗器材

三棱鏡、暗箱、光屏、數顯溫度計。（數顯溫度計：帶外置探頭傳感線的防水溫度計，2秒刷新示數，0.1℃分辨率，溫度可用范圍：-50℃～110℃。）

（二）實驗步驟及其數據

讓太陽光通過三棱鏡，使發生折射的光進入暗箱近光口，光成在暗箱里的光屏上。

在暗箱中的紅外線、可見光、無光區三個區域放置數顯溫度計，一分鐘后進行讀數。

（三）實驗結果

通過相同時刻溫度對比，紅外線區域30.2℃，可見光區域30.0℃，無光區區域29.8℃，說明紅外線的熱效應最明顯，可見光具有能量，紅外線區域溫度比無光區高。

二、把握教材內容，為教材中有內容但無實驗的知識點設計創新實驗

教材中利用德國物理學家里特的故事引入紫外線。針對這些無實驗的教學內容，根據實際需要適當地進行創新實驗的設計，一方面鞏固知識，培養學生運用知識的能力;另一方面根據教學內容給定實驗目的，指導學生設計實驗方案，培養學生的實踐能力。我在新授課中這樣來設計實驗。

（一）實驗器材

三棱鏡、暗箱、光屏、紫外線測試卡。（紫外線測試卡說明：將圓形感應區域置于陽光下，通過顏色變化判斷紫外線強度。）

（二）實驗步驟及其數據

（1）讓太陽光通過三棱鏡，調整位置，使發生折射的光進入暗箱進光口，光成在暗箱里的光屏上。

（2）調整角度，在紫外線、無光區兩個區域放置兩個紫外線測試卡，放置一分鐘后進行對比。

（3）通過觀察口觀察兩個區域的紫外線測試卡，為避免紫光對實驗的影響，最后快速在進光口觀察，發現在紫外線區域的測試卡變色明顯。

（三）實驗結果

說明紫光外側存在紫外線，可讓紫外線測試卡變色。

本次實驗日期：2020年9月25日，中午十二點半。多云，東北風，氣溫18～27℃。考慮到多云的天氣，在中午陽光強烈的時候進行實驗，為避免外界太陽光對實驗的影響，設計了暗箱，蓋上蓋子后，較好地避免了外界太陽光對實驗的影響，數顯溫度計2秒刷新示數，分辨率較高，紫外線測試卡能快速變色反應紫外線的強度，這些都在一定程度上增強了實驗的效果。

三、挖掘教材內容，在適當整合、拓展、延伸教材內容的基礎上進行實驗創新

電路故障是電學的難點，為使學生對故障知識進行系統復習，靈活運用物理知識解決實際問題，讓感性認識上升到一般規律，并運用于實踐，我開展了《電路故障分析》的專題復習。從實驗室到家庭電路故障，創設真實有效的情境，設計創新實驗，從而發散學生思維，對實驗進行多角度、多方位的思考和探索，達到知識真正遷移的目的。

教學既要基于教材，還要適當整合、拓展、延伸教材內容，創新實驗以更加直觀、生動的方式幫助學生領悟這些知識，激發學生的創新意識。這節專題復習課基礎知識的鏈接點是電路故障，宏觀知識的框架結構是利用三個必備“神器”，讓學生成為合格的“小電工”，共設置三個闖關活動，學生合作實驗，共同尋找故障原因。

（一）體驗故障，助力重點

闖關一：實驗前在某些小組的器材上制造故障：剪斷小燈泡的底座導線、小燈泡底座短路等。學生在測量小燈泡額定功率時，在連接無誤的情況下發現小燈泡不亮，引發了思考。學生想到借助“神器”電壓表、電流表來判斷故障。

闖關二：閉合開關S、S1，燈L1不亮，保險絲沒燒斷，學生想到借助“神器”測電筆來判斷故障。

闖關三：閉合開關S、S1、S2，燈L1、L2不亮，保險絲燒斷，學生想到借助“神器”校驗燈來判斷故障。

這節復習課中我拋出各種電路故障現象，創設真實的故障情境，羅列電路中的典型故障，及時追問引導學生，讓學生在體驗中受到啟發，想到借助各種“神器”解決電路故障問題。

（二）借助“神器”突破難點

捷克教育家夸美紐斯在《大教學論》中說過，一切知識都是從感官開始的，實驗體驗通過給學生展示鮮明具體的形象，使抽象的知識具體化、形象化，讓學生身臨其境，在形象感知中達到抽象的理性頓悟。對于三次闖關，我首先給學生投屏展示實驗室的電路故障問題，學生根據具體情況快速找到了設置的故障。然后學生用測電筆查找故障原因，最后揭秘故障，原來燈泡與底座接觸不良。最后學生在火線上安裝校驗燈，發現閉合開關S、S1，L0、L1發光且較暗;閉合開關S、S2，L0正常發光，L2不發光，則L2短路。最后揭秘故障產生的原因，燈L2底座被導線短路。

（三）拓展創新思維提升

課堂中再次拓展創新，讓學生體驗了線路老化故障。我將口香糖紙剪成條，長度長于干電池長度，兩邊寬中間細，大概2mm，然后用錫箔面接觸電池正負極，用手捏住，一會兒口香糖紙就被點燃了。實驗是檢驗真理的標準，這樣震撼的場景在學生頭腦中留下了深刻的印象，相比原來的教條主義，效果強上許多，激發了學生探究的欲望，每個同學都躍躍欲試，實驗的成功給學生帶來了無法代替的成就感。

復習課具有重復性的特點，但是我以實驗和故障的形式整合課堂，在整合教材內容的基礎上進行實驗創新，有意識地引導學生發現“不變”的本質和“變”的規律，從而歸納總結出解決電路故障問題的方法。這樣的形式促進了學生創新能力的提升，深化了學生對物理知識的理解，為學生解決更復雜的故障問題奠定基礎。

四、立足教材內容，對現有教材中的實驗進行改進和完善

現有教材內容豐富，形式新穎，實用性、科學性強，教學時要先對教材進行詳細的研究，深入挖掘教材內容，在可行的情況下對現有教材中的實驗進行改進和完善。蘇科版物理書中有關于水果電池的實驗，我將課后實驗搬進課堂，增加了實驗器材，利用型號為3mm二極管接入電路，效果很明顯。學生在掌握二極管具有單向導電性的基礎上，又探究了影響二極管亮度的因素：水果的種類、銅鋅片插入的深度、銅鋅片之間的距離、水果的片數。練習中學生碰到了這樣一題：“小明想知道‘番茄電池的正、負極分別是哪一端。現有的器材是實驗室用的雙量程電流表及電壓表各一個，導線若干。小明面臨的問題是用哪個電表較好？你認為比較合理的是用____;如果選用另一電表，會遇到的問題可能是_______。”

從實驗操作規范性來看答案，電壓表可以直接接在水果電池的兩端測電壓，而電流表則會引起電源短路，損壞電流表。但是有學生提出了質疑，他的答案是電流過小，實驗室的雙量程電流表無法讀出示數。我沒有直接給出判斷，而是和學生一起去探究，利用實驗室的靈敏電流計測量，發現示數是0.15A，所以這是一個有點爭議的題目。初中階段還沒有介紹電源的內阻，在初高中銜接上是欠妥的，水果電池的電流本身小，只能使二極管發光，加上水果電源本身有內阻，雙量程電流表因電流過小而讀不出示數，所以會遇到的問題就不是電流過大損壞電流表。

創新實驗要對教材進行詳細研究，基于正確的理論指導，對實驗進行進一步的改進和完善，提出設計方案，使得物理實驗符合學生的年齡特征和動手能力，方案簡單易懂，器材獲取容易，實驗操作簡單安全。教師不要輕易否定學生，要鼓勵學生將疑點提出來，和學生一起通過可行性實驗解決疑點。

物理教師中不乏創新實驗的高手，但是真正愿意將創新實驗請進課堂的教師不多，一個簡短創新視頻的錄制，一次創新實驗器材的制作、選擇，一節創新實驗課的設計……這需要物理教師擁有將創新實驗應用于課堂的理念，愿意花時間去琢磨、設計實驗，利用巧妙的設計和有效的整合拓展，達到突破學生重難點的效果。高效的物理課堂離不開創新實驗，創新初中物理實驗的實踐研究正在路上，從教師創新開始，走出我們的第一步，通過創新實驗來激發學生的學習本能，真正讓創新實驗從教師的創新走向學生的創新。

【參考文獻】

[1]曹宇揚.應用“創新實驗”提升初中物理的課堂效能[J].中學物理，2020（18）.

[2] 江耀基，陳艷燕.巧用創新實驗撬動物理課堂的教學策略——以“流體壓強與流速關系”教學為例[J].中學物理，2020（02）.