淺談初中物理開放性實驗創設的方向與方法

趙信智

(甘肅省慶陽市合水縣樂蟠初級中學 745400)

與傳統的初中物理實驗相比，開放性實驗擁有更高的靈活度和自由度，不再受到時間，空間以及地點，實驗器材，實驗內容和實驗方法等多方面因素的限制.每一個學生都可以參與到實驗設計的過程中，自主設計實驗的內容和形式創新實驗方法.學生們可以通過自主設計的實驗，探究相應的問題，嘗試新鮮的實驗方法，得到相應的實驗數據.經過教學，實踐證明，開放性實驗能夠有效地培養學生的創新意識與創新能力，初中物理教師要根據具體的教學需要設計開放性實驗的教學策略，提升教學質量.

1 初中物理開放性實驗創設的方向

在初中物理實驗教學的過程中，實驗的方向和主題是最重要的標簽，因此，在創設開放性實驗的過程中，教師首先要明確開放性實驗的創設的方向，并根據具體的教學內容確定實驗的領域，通常情況下，在初中物理教學的過程中，開放性實驗的創設方向分為實驗向生活開放、實驗向生產科技開放、實驗向學科交互開放三種.通過開放性實驗，能夠有效的增加教學實驗的深度和廣度，提升課堂的教學效率.

1.1 向生活開放

物理學科知識的最終來源是生活實踐，最終也將被應用于生活實踐的過程中.將物理實驗向生活方向開放是將課堂教學與學生日常生活有機聯合在一起的重要途徑，教師可以引導學生從自己身邊的一點一滴小事作為切入點，結合自己的生活經驗設計一些取材方便，操作簡單現象明顯的物理性試驗，這些實驗學生們甚至可以在家中通過日常生活具進行操作，學生們可以將家中的廢舊材料收集起來，設計相應的開放性實驗，將廢物再次利用，實現隨時隨地隨手進行物理實驗，提升自身的物理核心素養.

1.2 向行業生產開放

隨著我國科學技術水平的不斷發展，物理技術與各行各業的結合也越來越緊密，有越來越多的行業通過相應的物理科技，提升了自身的綜合競爭力.因此，在初中物理開放性實驗創設的過程中，也要實現實驗資源向生產和未來科技開放，開發與現代生產科技以及前沿科學技術相接軌的實驗方向，做到與時俱進，實現初中物理實驗與現代社會發展相同步.教師可以根據實際的教學需要引入一些現代化的可生產科技材料，包括但不限于磁懸浮強磁鐵、低熔點合金、超導體等等，通過這樣的方式，能夠有效地激發班級學生的學習興趣，引導學生了解現代物理科技的發展水平，促進學生主動投入到開放性實驗的創新活動中，營造良好的課堂學習氛圍.

舉個例子，在教學人教版初中物理九年級第十三章第二節《內能》這一課時的過程中，教材中包含這樣一個通過做功改變物體內能的實驗，在一個配有活塞的厚玻璃筒里放一小團硝化棉，接下來把活塞迅速的壓下去，讓學生觀察玻璃桶內的現象.學生們會發現隨著活塞逐漸下壓，棉球竟然被點燃了.而這就是通過壓縮空氣對物體做功，增加物體內能，通過點燃棉球體現出來物體內能增加的方式雖然實驗的現象明顯，但是這個實驗對于教師用力的速度和力量都有很大要求，很多教師由于在實驗過程中操作不當以及實驗器械老化等因素的影響，成功率比較低，無法做出快速用力做功的效果，無法點燃棉球.因此，教師可以通過相應的方法對這個實驗進行一定的改進，設計一個開放性的實驗，棉團的燃點比較高，教師可以將棉團改成變溫粉，變溫粉對于溫度的要求較低，只需要溫度升高一點點變溫粉就會變色，而溫度降低一點變溫粉又會變回原色.教師可以用變溫粉來代替棉團，并且通過同樣的方法對變溫粉做功，讓學生仔細觀察變溫粉的變化過程，感受到物體做功轉化成內能的原理.與傳統的教學模式相比，這樣的物理開放性實驗，對于教師降低了要求，也使實驗變得更加簡便，成功率高，節省了不必要的時間，為學生們提供了更長的觀察時間能夠反復觀察實驗的現象，并進行多次實驗，驗證實驗的效果和原理.

1.3 向學科融合開放

在初中物理開放性實驗創設的過程中，教師也要注重實現物理學科與其他學科之間的相互滲透，將其作為實驗的重要開設方向，引導學生運用物理解決現實生活中的問題，培養學生養成良好的創新思維，提升學生們的創新能力.各學科之間的融合發展是近些年來教育改革的重點方向，而在開放性實驗創設的過程中，教師也要根據具體的實驗內容，選擇不同的學科進行融合滲透，豐富課堂的教學內容，提升課堂的教學效果.舉個例子，在九年級物理講解的過程中，《生活用電》這一章節，教師可以融入一些化學的知識，從化學的角度來看待日常化學物質的制作過程，以及他們帶給自然界的污染，提升學生們的物理學習效率，促進學生們核心素養的不斷發展.

2 開放性實驗創設的方法

2.1 改變實驗設計創設開放性實驗

要想創設開放性實驗，教師首先要做的就是將實驗的自主權還給學生，由學生自行設計全新的實驗方案與步驟，鼓勵學生根據具體的實驗主題設計相應的新方法，并且通過網絡搜集相應的實驗資料，分析實驗過程中可能產生的多種情況，引導學生們養成從不同角度思考問題的良好習慣.

2.1.1 發散實驗

在初中物理的教學過程中，通常情況下教材會為每一個具體的實驗主題提供1至2個不同的實驗方法，但其實就一個物理原理來講，可以運用不同的方法進行多個實驗，從不同的角度來探討實驗的發生過程，即使是同樣的原理，運用相同的素材在不同條件下通過不一樣的操作方法，也可能會產生完全不同的效果.教師可以引導學生就某一個實驗作為出發點，開啟自己的發散性思維，設計不同的開放性實驗.舉個例子，有時候一支鉛筆可以做很多個實驗，包括但不限于尋找物體的重心、研究物體的摩擦力、靜電實驗、導體和絕緣體對比等多個不同領域，不同類別的物理實驗，教師要引導學生養成發散性的思維，并以此作為開放性實驗的切入點，培養學生在夯實基礎的同時養成良好的實驗思維模式.

2.1.2 對比實驗

在初中物理教學實驗的過程中，為了使實驗的結果更加具有說服力，通常會涉及一些對比實驗，或者是對照組等方法來強調實驗的結果.在初學物理的時期，為了探究聲音和頻率之間的關系，教師要引導學生在運用鋼尺進行波動實驗的時候，反復改變鋼尺伸出桌面的長度，比較鋼尺振動的快慢，與其發生音調之間的關系.而到了九年級，實驗的內容更加復雜，很多實驗都設置了專門的對照組來反映實驗的現象.舉個例子，在探究分子的擴散現象時，教師在班級中用兩個燒杯分別裝了半杯熱水和半杯冷水，接下來，教師可以請一名學生走到講臺上來兩只滴管同時在這兩杯中滴入一滴墨水，并觀察燒杯中的現象.學生們會觀察到，當墨水進入到杯中，迅速的在杯中散開，由于兩杯水的溫度不同其擴散的速度也不完全相同，學生們會很清晰的看到，在熱水中的墨水擴散的較快，而冷水中的墨水的擴散速度相比慢了很多.通過這樣的開放性實驗，能夠一目了然的讓學生觀察到實驗的現象，了解不同實驗現象產生的原因，對于學生物理核心素養的發展具有至關重要的促進作用.這個實驗的顯著特點是操作方法簡便，實驗器材比較簡單，學生們在家中也能完成相應的物理實驗，教師可以由此作為開放性實驗的切入點，引導學生查閱資料，了解更多分子熱運動的知識，讓學生自己設計一些其他類型的分子運動實驗，并且設置一定的對照組，論述并證明如何保障實驗對照組只受到單一因素的影響.通過這樣的方式能夠有效地培養學生們的實驗思維，提升學生們的邏輯推理能力，促進學生們物理核心素養的不斷發展.

2.1.3 模擬實驗

模擬實驗是初中物理實驗教學過程中必不可少的一部分.在初中物理的教材中，涉及到許多方方面面的實驗，很多實驗由于現實條件等因素的限制不能夠一一在課堂上進行演示.因此，教師可以通過相關方式進行網絡模擬設計，將一些生活中很難見到的自然現象或者是社會生產中高科技的物理實驗引入課堂.包括但不限于模擬電動機的工作流程、望遠鏡、顯微鏡、磁懸浮等，現象和技術都可以引入到課堂中，讓學生們了解這些生活中的器械和現象是怎樣工作的，促進學生們想象能力的不斷開發，探究實驗的過程，促進學生物理學習效率的逐步提升.

2.1.4 變式實驗

與發散性實驗不同，變式實驗指的是運用同樣的原理根據現有的實驗器材轉換操作方式，或者更換實驗中的某一個環節器材或者條件，探尋不同的實驗方法和現象，得出相應的實驗結論.變式實驗一直是物理中考中重點考察的部分，根據不同的變式實驗描述相應的實驗情境，引導學生探討在該實驗情境下的現象和原理.舉個例子，在教學九年級第十六章第3節《電阻》這一課時的時候，書中所給的是通過伏安法來測電阻，測量電阻中通過電流以及兩端電壓，計算導體的電阻.教師可以基于伏安法將其進行一定的改編，從最基礎的只有一個電流表和已知電阻的安阻法，只有電壓表和一已知電阻測電阻的伏阻法，利用滑動變阻器和電流表測電阻的安滑法、利用滑動變阻器和電壓表測電阻的伏滑法、利用滑動變阻器替換被測電阻使通過電流相等測電阻的替換法.而學生可以根據不同的變式實驗，畫出相應的電路圖計算不同的電阻，教師可以結合串聯并聯等多種方式，引導學生掌握相應的電流，電阻等計算方法，提升學生們的物理學習效率.

2.2 改變實驗器材創設開放性實驗

在初中物理的教學過程中，主要教學領域分為力熱光電四個部分，但其實每一個領域的物理實驗內容、器材、方法和步驟都大同小異，很多實驗的操作方法都十分類似，這樣的實驗教學方式嚴重限制了學生們的想象空間，所采取的儀器或者實驗器具的操作方式都十分有限，將學生們的思維空間和方式都固定在具體的器材和工具上，因此，教師在設計開放性實驗的時候，調動學生盡可能地引入不同種類的實驗器材，從實驗的空間，環境，資源等方向靈活多變，引導學生充分發揮自身的想象力，開發學生的潛能，鼓勵學生通過翻閱書籍上網查閱資料等方式收集不同實驗的方法，運用實驗器材帶動開放性實驗的有效落實.

綜上所述，在初中物理的教學過程中，開放性實驗能夠有效地培養學生的物理核心素養，提升學生的實驗探究能力.初中物理教師要科學引導學生在提出問題、分析問題和解決問題的過程中養成良好的物理思維模式，為日后更深層次的物理學習打下堅實的基礎.