初中物理實驗“新”路

蔡智

技術(shù)時代呼喚著具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的人才.因而，全面提高學(xué)生素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，已成為我國教育教學(xué)改革的重點.物理作為一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗教學(xué)對學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展舉足輕重.長期以來，在物理實驗教學(xué)過程中，很難調(diào)動學(xué)的主動性和積極性，激發(fā)他們獨立思考的興趣和激情，因而物理實驗創(chuàng)新這一課題早早被提上議程，卻至今未能打破瓶頸.

從實驗本義出發(fā)，根據(jù)科學(xué)研究的目的，盡可能地排除外界的影響，突出主要因素并利用一些專門的儀器設(shè)備，而人為地變革、控制或模擬研究對象，使某一些事物（或過程）發(fā)生或再現(xiàn)，從而去認(rèn)識自然現(xiàn)象、自然性質(zhì)、自然規(guī)律.實驗定義中突出“人為”的作用，“人為”本應(yīng)該因人而異.可中國教育資源整體的“僧多粥少”以及教育考核制度、實驗環(huán)境等的種種限制，提供給學(xué)生的大多是既定的面面俱到的實驗教材，實在難以發(fā)揮“人為”二字的真正效用.因而變成學(xué)生在“體驗”實驗的操作過程，充其量就是操作之后學(xué)生加深了某個原理某種現(xiàn)象在心中的印象.而現(xiàn)在的中國教育，大多數(shù)物理實驗教學(xué)的目的，就是為了讓學(xué)生牢記這種所謂的實驗，進而通過操作這些過程，認(rèn)可教科書上所說的原理，從而更好地記憶，更好地運用到解題之中，達到考試的目的.這樣的循環(huán)，是不是有悖于真正的“實驗”呢？學(xué)生僅僅在體驗操作過程，除了培養(yǎng)點兒動手能力、認(rèn)識些物理儀器之外，怎能有積極性？怎能有創(chuàng)造性？

近年來，一個物理實驗“高空拋蛋”，被冠名為“不碎的雞蛋”這一游戲風(fēng)靡全球，成為全世界中小學(xué)生喜聞樂道的校園游戲賽事.參與者們用自己所能想的任何材料，用任何方式，讓一枚枚雞蛋從高空墜落，只要雞蛋不破，就能晉級，最終贏得比賽.這個游戲賽事為什么能夠讓全世界的中小學(xué)生都樂此不疲？從而創(chuàng)造出如降落傘型、填充包裝型、不倒翁型、多面體型、雙氣球型、螺旋槳型、滑翔機型、鹽水型、吸管組型等各種各樣的保護裝置.這樣的結(jié)果不正是物理實驗所追求的創(chuàng)新嗎？

這個游戲賽事本是一個物理實驗，理論依據(jù)來源于.（1）動量定理表達式：Ft =△p，其中△p指的是動量的變化，F(xiàn)指的是沖力的大小，t指的是力的作用時間.由于雞蛋在下落的過程中，動量的變化△p一定，雞蛋所受的力F與力的作用時間t成反比，即t越大，F(xiàn)就越小，作用在雞蛋上的力就越小.這樣，雞蛋就不容易碎了.（2）由空中垂直下落的物體所受空氣阻力f與空氣的密度ρ、物體的有效橫截面積S、下落的速率v的平方成正比，阻力的大小可表示為f=CρSv2，其中C為阻力系數(shù)，一般在0.2～0.5之間，ρ=1.2kg/m3，物體下落經(jīng)過一段時間將達勻速，這稱為終極速率.為了檢驗這些原理，于是有了“高空拋蛋”這個實驗.

從“高空拋蛋”到“不碎的雞蛋”，我們可以發(fā)現(xiàn)這個游戲賽事之所以吸引人，能夠讓參與者創(chuàng)造出如此豐富的保護裝置，是因為：第一，“不碎的雞蛋”比賽只有一個大前提“雞蛋不碎”，即大大減少各種限制條件，充分發(fā)揮參與者的自由想象，自主創(chuàng)造的能力.第二，這個游戲賽事所需要的地點、雞蛋等容易獲得，即實驗資源，實驗條件充裕.第三，這個游戲以比賽形式呈現(xiàn)，參與度高，激發(fā)參與者的積極性，引起觀眾興趣.

基于以上觀察發(fā)現(xiàn)，初中物理實驗創(chuàng)新應(yīng)該從以下幾點出發(fā).

一、創(chuàng)設(shè)情境，變化實驗組織形式，激發(fā)學(xué)生的興趣

興趣來源于好奇，好奇來源于未知.人們?nèi)魧δ臣挛锘蚰稠椈顒痈械胶闷妫蜁嵝挠诮佑|、觀察這件事物，積極從事這項活動，并注意探索其奧秘.顯然，在實驗教學(xué)中發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力，必須要用各種途徑去激發(fā)學(xué)生的好奇心，讓學(xué)生對物理實驗產(chǎn)生濃厚的興趣.

首先，在選擇實驗時，在易操作，現(xiàn)象明顯的基礎(chǔ)上去追求神奇，出乎意料.

例如，在探究“流體壓強與流速的關(guān)系”時，首先用電吹風(fēng)對著同學(xué)的頭發(fā)吹，頭發(fā)隨之飄起，讓學(xué)生感知電吹風(fēng)風(fēng)力較大.然后將乒乓球放在電吹風(fēng)上，讓學(xué)生猜想電吹風(fēng)是否能將乒乓球吹走，由于大家認(rèn)識到電吹風(fēng)的風(fēng)力較大，所以會一致認(rèn)為會吹走，這時演示發(fā)現(xiàn)乒乓球浮在吹風(fēng)口上……這樣，使學(xué)生的好奇心調(diào)動起來，激發(fā)他們強烈的求知欲望，能有效地使學(xué)生的注意力集中，從而達到實驗?zāi)康?

其次，為了激發(fā)學(xué)生興趣，也可以借鑒“不碎的雞蛋”中的經(jīng)驗，采用課堂競賽、小組比拼等各種組織形式.

例如，在講“重心”時，教師給出一本物理書，讓學(xué)生以小組為單位尋找這本物理書的重心，看哪個小組想到的方法最多.有了競賽這種激勵，學(xué)生的興趣一下子就激發(fā)起來了，小組間經(jīng)過了激烈討論，最后想到了用作圖法找出物理課本的幾何中心、懸掛法、支撐法、用鉛垂線找重心的多種方法.顯然不同的實驗形式能讓學(xué)生能更好地參與到課堂當(dāng)中，也更有利于學(xué)生的創(chuàng)造力的培養(yǎng).

2.“試”著實驗，常動手、多探究

在實驗教學(xué)中，教師對于各種實驗是了然于心的.但是對于學(xué)生而言，為了再現(xiàn)某個原理的推理過程，或是再現(xiàn)某種物理現(xiàn)象，進行實驗，應(yīng)該是怎樣的呢？假如沒有老師，沒有課本，該怎么實驗？

“預(yù)設(shè)”二字尤為關(guān)鍵.根據(jù)一定的物理常識，進行有依據(jù)的“實驗預(yù)設(shè)”，預(yù)設(shè)實驗條件和實驗操作步驟，是不是能夠在第一時間達到預(yù)設(shè)效果.顯然不一定.那么這不斷的嘗試過程，不正是實驗的過程嗎？沒有實驗，直接談實驗，是不是越級了呢？為什么現(xiàn)在學(xué)生難以在實驗中創(chuàng)新，因為咱們的教學(xué)直接剝奪了學(xué)生“試驗”的機會.沒有試驗的實驗，不管是學(xué)習(xí)還是教學(xué)，都是不可能有意外的收獲的.

在教學(xué)中，一定要給學(xué)生試驗的機會和試驗的勇氣.

首先是要開放實驗基地，并提供良好的實驗硬件，為學(xué)生實驗提供場地.鼓勵學(xué)生把實驗室搬出課堂，帶實驗回家.

其次，教師可以將書本或生活中的一些實驗提前布置，鼓勵學(xué)生大膽的猜想，設(shè)計實驗，利用課余時間去實驗基地動手實驗，分析觀察得出結(jié)論，并進行交流合作，從而建立良好的科學(xué)探究軟環(huán)境.有了這樣一個好的環(huán)境后，學(xué)生才有經(jīng)常動手實驗的機會，在實驗中才會有充分的自主權(quán).

第三，鼓勵教師打破教材中的實驗框架，在一些容易操作的實驗中，盡可能地簡化繁雜的實驗限制，有了教師的示范在前，學(xué)生才敢不受教材的束縛，大膽地嘗試、探究、創(chuàng)新.

例如，在測量“小燈泡電功率”時，實驗要求第一次測量時燈泡兩端的電壓等于額定電壓時，然后將燈泡兩端電壓調(diào)制略高于和略低于額定電壓，分別計算出電功率大小，并比較燈泡的發(fā)光情況.很多教師為了便于更好的處理實驗數(shù)據(jù)，甚至都明確給出了具體的電壓值讓學(xué)生進行實驗，這種框架式實驗教學(xué)，有些學(xué)生為了達到所謂的目標(biāo)，任意修改實驗數(shù)據(jù)，為實驗而實驗，走走過場，缺少學(xué)生之間和師生之間的交流.其實在實驗時除第一次燈泡兩端電壓相同外，后幾次實驗完全由學(xué)生自由完成，這樣學(xué)生的實驗結(jié)果肯定不同，改變了實驗數(shù)據(jù)一樣的弊端，使實驗結(jié)果更具有交流、分析的價值，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性.

二、大膽改造教科書，將實驗單獨列出

中國式的初中物理實驗不過是把既定的實驗操作讓學(xué)生走個過場，它最大弊端在于限制太多，教科書上對于實驗往往敘述得非常詳細(xì)，整個操作步驟了無新意.在這樣的教材之下，學(xué)生操作實驗縛手縛腳，“帶著鐐銬”，不敢犯錯，怎能創(chuàng)新？課本中有已知的實驗結(jié)論了，還要學(xué)生創(chuàng)什么新？新發(fā)明從來都不是從課本上看到的.因此，想要培養(yǎng)學(xué)生的實驗創(chuàng)新能力，不妨大膽設(shè)想，改造教科書——把實驗單獨列出，以活頁形式，分為：實驗課題限制、實驗預(yù)設(shè)方案、實驗過程報告、實驗結(jié)果探究等幾部分，根據(jù)實驗教學(xué)安排的需要，按時按需發(fā)放，或許能起到不錯的效果.

總之，學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個長期而艱巨的過程，物理教師應(yīng)在物理實驗這個重要的場所多思考，多改進，培養(yǎng)學(xué)生的能力，為造就國家未來“創(chuàng)造性”、“實用型”人才作出實質(zhì)性基礎(chǔ)性的貢獻.