探索初中物理高效開放性實驗設(shè)計研究

周 燕

(江蘇省如皋市實驗初中 226500)

開放性實驗教學(xué)是指在教學(xué)的過程中，教師以興趣激發(fā)、啟發(fā)誘導(dǎo)、活動組織等形式來激發(fā)學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的動力，調(diào)動學(xué)生主動參與實驗探究.發(fā)揮學(xué)生的聰明才智讓學(xué)生積極主動地投入到實驗設(shè)計中，尊重學(xué)生的主體特征，讓學(xué)生能夠自己設(shè)計和操作實驗，最后教師在實驗教學(xué)中對學(xué)生的進行指導(dǎo)和總結(jié).總而言之開放性實驗教學(xué)是包容性更強，學(xué)生主體性更強的實驗課堂，在這種實驗課堂上學(xué)生可以充分展示自己的想法.物理實驗是研究大自然研究生活現(xiàn)象的實驗，對學(xué)生來說吸引力非常強，因此設(shè)置開放性的物理實驗是非常有價值的.

1 開放性初中物理實驗教學(xué)意義

1.1 激發(fā)學(xué)生思維

在初中設(shè)置開放性的物理實驗可以激發(fā)學(xué)生的思維能力，思維是學(xué)習(xí)物理必備的素養(yǎng)，在研究物理現(xiàn)象分析物理問題的過程中，教師不能夠僅僅從書本上來指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，書本上只有文字概念，更重要的是讓學(xué)生去思考對問題進行探究.在開放性實驗教學(xué)中，教師給予學(xué)生更多的思考空間，甚至教師還可以利用信息技術(shù)等教學(xué)工具來啟發(fā)學(xué)生的思維，讓學(xué)生動腦分析現(xiàn)象.

1.2 提高實驗教學(xué)效率

在傳統(tǒng)的初中物理實驗教學(xué)中，教師基本上都是在實驗教學(xué)課之前，展示出該實驗的操作步驟，讓學(xué)生根據(jù)實驗步驟來操作實驗.甚至有的教師還將探究性實驗的步驟全部展示出來，導(dǎo)致探究性實驗 轉(zhuǎn)變?yōu)轵炞C性實驗，這樣一來探究性實驗的價值就會發(fā)揮出來.但是在開放性實驗教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生自主搜集資料，自主設(shè)計實驗，教師鼓勵學(xué)生讓學(xué)生不怕失敗，讓學(xué)生積極主動地投入到實驗操作中來.雖然有的學(xué)生所設(shè)計的實驗方案并不是非常的理想，但是畢竟學(xué)生自己進行了思考和分析，最后再經(jīng)過教師的指導(dǎo)，學(xué)生很快可以掌握實驗設(shè)計的要領(lǐng)，與傳統(tǒng)的演示模仿式實驗教學(xué)相比效率要高很多.

1.3 調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

興趣是學(xué)習(xí)最好的老師，在教學(xué)的過程中如果學(xué)生能夠?qū)嶒灝a(chǎn)生濃厚的興趣，那么學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性將會很高，學(xué)習(xí)的動力也會提高很多.在傳統(tǒng)的初中物理實驗教學(xué)中教師按照演示和模仿的形式進行，學(xué)生將實驗操作作為一項學(xué)習(xí)任務(wù)，以完成學(xué)習(xí)任務(wù)為目標(biāo)開展學(xué)習(xí)，對學(xué)生來說僅僅只是完成教師布置的作業(yè).在開放性實驗教學(xué)中，教師將這種學(xué)習(xí)任務(wù)，轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯啃哉n題，課題開展的形式不受約束，課題選擇的工具除了教師給出的實驗器材之外，學(xué)生還可以選擇其他生活材料，課題展示的成果可以包括：實驗報告、視頻、模型等等.可以看出無論是在實驗操作還是在實驗展示的過程中，都可以體現(xiàn)出多樣化的特點，對激發(fā)學(xué)生的興趣非常有幫助.

2 初中物理開放性實驗教學(xué)實踐研究

結(jié)合對開放性初中物理實驗教學(xué)的意義，筆者在本階段研究中針對初中物理開放性實驗設(shè)計策略展開實踐研究.

2.1 信息化技術(shù)情境激發(fā)學(xué)生的實驗探知欲

信息技術(shù)在初中物理實驗教學(xué)中，教師可以利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)相關(guān)情境，引導(dǎo)學(xué)生投入到情境中展開思考和分析，思考為什么會出現(xiàn)這種物理現(xiàn)象，這些物理現(xiàn)象的出現(xiàn)會有什么規(guī)律呢？我們是否能夠通過實驗器材來展示物理現(xiàn)象呢？信息技術(shù)具有直觀性的特點，教師直接展示生活中的物理現(xiàn)象，很容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲.例如在開展實驗：《探究串并聯(lián)電路規(guī)律》這節(jié)課中，教師要指導(dǎo)學(xué)生分析串聯(lián)和并聯(lián)電路中電流和電壓的規(guī)律，通過分析電流表和電壓表的讀數(shù)，從而找出其中的規(guī)律，并且構(gòu)建函數(shù)圖像和函數(shù)關(guān)系式，對學(xué)生的數(shù)理分析能力要求較高，所以學(xué)生首先必須要對串聯(lián)和并聯(lián)電路的電流和電壓變化特征感興趣.課堂上教師展示了一段視頻，視頻中為學(xué)生呈現(xiàn)的是一個串聯(lián)電路和一個并聯(lián)電路，教師告訴學(xué)生現(xiàn)在將要通過控制滑動變阻器，來改變這兩個電路中的小燈泡亮度.隨后視頻中的滑動變阻器開始分別向左或者向右移動，沿著不同的方向移動，電路中的燈泡的亮度也開始在不斷的改變.教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣漸漸的被激發(fā)起來后，開始詢問學(xué)生：大家是否思考過在燈泡亮度變化的過程中，電路中的電流和電壓的數(shù)值是否也會發(fā)生變化呢？教師的提問立刻激起了學(xué)生的好奇心，學(xué)生開始將注意力集中在電流表和電壓表的讀數(shù)上，有觀察仔細的學(xué)生發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表之間讀數(shù)存在一定的規(guī)律.這個規(guī)律是怎樣的呢？可否通過大家學(xué)習(xí)過的函數(shù)知識來構(gòu)建電流和電壓之間的關(guān)系式.在信息技術(shù)的引導(dǎo)下，學(xué)生開始利用教師準(zhǔn)備的各種電路實驗器材，設(shè)計出串聯(lián)和并聯(lián)電路，開始投入到實驗中，通過實驗來分析串并聯(lián)電路中電流和電壓之間的規(guī)律.本次教學(xué)教師并沒有像往常那樣直接將教學(xué)的主題告訴學(xué)生，也沒有直接將實驗的操作步驟告訴學(xué)生.而是在實驗課正式開始之前，通過設(shè)計一段視頻，讓學(xué)生跟著視頻的內(nèi)容，一步步激發(fā)起對物理現(xiàn)象的好奇心和求知欲，從而深入的全身心的投入到物理實驗中，探索物理現(xiàn)象和規(guī)律，從而來滿足自己的求知欲，同時本次教學(xué)也體現(xiàn)了開放性實驗的特點.

2.2 研究性學(xué)習(xí)為主導(dǎo)的開放性實驗教學(xué)

開放性實驗教學(xué)應(yīng)該要摒棄傳統(tǒng)的封閉式實驗教學(xué)中，演示和模仿的教學(xué)模式，應(yīng)該要讓學(xué)生行動起來，讓學(xué)生投入到實驗操作中，不能夠?qū)嶒炞鳛橐环N負擔(dān)和壓力，要將實驗作為自己的一項探究課題，將自己比作為一個有著淵博學(xué)識的科學(xué)家，積極主動的開展實驗探究，這也是開放性初中物理實驗一個明顯的特點.本階段研究教師圍繞研究性學(xué)習(xí)活動設(shè)計為目標(biāo)，探索開放性實驗設(shè)計的方式.

例如在講授：《摩檫力》這節(jié)課時，教師設(shè)計了一個研究性學(xué)習(xí)課題：《探究滑動摩檫力影響因素》表面上該實驗是教材中的一個實驗內(nèi)容，但是教師并沒有完全照搬教材中的實驗設(shè)計過程，對實驗進行了深度的改進.該課題需要探究的內(nèi)容包括：生活中靜摩檫力和滑動摩檫力現(xiàn)象、通過實驗操作來演示滑動摩檫力和靜摩檫力、制作直播視頻展示對滑動摩檫力和靜摩檫力知識的講解.課題的研究過程有兩周的時間，教師將學(xué)生分為四人一個小組，學(xué)生可以通過拍照、錄視頻、小組合作操作等形式來完成研究性學(xué)習(xí)過程.總而言之學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)形式多樣化，體現(xiàn)了開放性實驗特點.教師對學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)密切指導(dǎo)，并記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)進度.其中一組的學(xué)生通過拍照的形式，將汽車在馬路上行駛的過程記錄為生活中的滑動摩檫力，將箱子在斜面上靜止不動的現(xiàn)象記錄為生活中靜摩擦力.有關(guān)實驗操作教師給了學(xué)生一個彈簧測力計，三個同等質(zhì)量的小車和一些砝碼，其余的材料要求學(xué)生自己在生活中尋找，這樣做的目的也是為了培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，貫徹落實開放性實驗教學(xué)的要求.其中一組的學(xué)生選擇了一塊光滑的木板、一塊放有少量細沙的木板、一塊鋪有毛巾的木板，還有細線等等.通過讓沒有裝砝碼的小車在三塊不同的木板上均速行駛，測量其摩擦力來比較接觸面粗糙程度與摩擦力的關(guān)系.通過確定接觸面，通過砝碼改變小車質(zhì)量來探究摩擦力和質(zhì)量的關(guān)系.第三步是學(xué)生借助各種自媒體軟件錄制一段視頻，視頻的內(nèi)容可以是學(xué)生的收獲，也可以圍繞與摩擦力相關(guān)的問題展開探究.

將物理實驗與研究性學(xué)習(xí)相結(jié)合，給予學(xué)生充分的時間在研究性學(xué)習(xí)過程中展開實驗探究，完成各種研究性學(xué)習(xí)任務(wù)，體會實驗的趣味性，并且在選擇實驗材料和設(shè)計實驗操作方案的過程中，發(fā)揮學(xué)生的探究能力，從而落實開放性實驗要求.

2.3 以生成性教學(xué)為主導(dǎo)的初中物理開放實驗設(shè)計

在初中物理開放性實驗設(shè)計的過程中，要體現(xiàn)實驗的開放性，其實驗的內(nèi)容和方式必須要結(jié)合學(xué)生，同時也要結(jié)合教學(xué)，要結(jié)合學(xué)生的興趣讓學(xué)生在實驗的過程中，既能夠?qū)W習(xí)到物理知識同時還能夠感受到物理學(xué)習(xí)的快樂.在實際教學(xué)中，教師可以結(jié)合生成性教學(xué)設(shè)計的原則，將開放性實驗融入到生成性課堂之中，讓實驗在課堂中生成，讓實驗?zāi)軌蛲昝罒o瑕的契合教學(xué)的發(fā)展，不再和教學(xué)格格不入.例如在講授：《光的反射》這部分知識的過程中，教師在課堂上提出一個問題如果有連續(xù)的兩塊平面鏡，要進行兩次光的反射，那光路圖應(yīng)該如何畫呢？如何正確有效的分析光的反射呢？為了讓學(xué)生能夠高效的將這個問題弄清楚教師將制作：“潛望鏡”的小實驗滲透在課堂上，以此作為生成性課堂中，結(jié)合教學(xué)要求而生成的一個小實驗.雖然本實驗不是非常繁瑣也不是非常大的實驗，但是對幫助學(xué)生鞏固光的反射這部分知識非常有幫助，對提高學(xué)生的思維能力和分析能力有積極意義.在課堂上學(xué)生對制作“潛望鏡”的實驗也非常感興趣，而且制作的過程中，教師也沒有過多的干預(yù)學(xué)生，僅僅只是給了學(xué)生一些好的實驗器材，將實驗操作的步驟，通過流程圖的形式展示給學(xué)生，同時給學(xué)生展示了潛水艇中真實的潛望鏡的結(jié)構(gòu)特點，這些情境對激發(fā)學(xué)生興趣和思維非常有幫助，突出開放性實驗的特點.在學(xué)習(xí)：《光沿直線傳播》這節(jié)課過程中，教師可以在課堂上滲透制作小孔成像實驗裝置的開放性實驗，該實驗和生活中的照相機非常類似，其原理相同.所以教師可以將其作為開放性實驗來開展，根據(jù)教師所展示的照相機的結(jié)構(gòu)特點，要求學(xué)生在圖紙上設(shè)計小孔成像實驗裝置，這是學(xué)生結(jié)合生活中的實物展開遷移式的學(xué)習(xí).當(dāng)學(xué)生設(shè)計好實驗裝置后，就可以開始投入到小孔成像的實驗中，觀察實驗現(xiàn)象，從而深入的理解光沿直線傳播的概念.結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容，通過生成性的方式將實驗滲透在其中，并且將開始開放性實驗的特點融入其中，培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力和探究能力.

開放性實驗教學(xué)在初中物理教學(xué)中的作用非常大，也是初中物理教學(xué)的一個重要的方式，在教學(xué)的過程中教師要引導(dǎo)學(xué)生激發(fā)實驗興趣，調(diào)動學(xué)生參與實驗的積極性，培養(yǎng)學(xué)生在實驗中的思維能力和探究能力，讓實驗更好更高效的開展起來.