中學(xué)物理教學(xué)中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的途徑研究

摘 要：深化教育教學(xué)改革，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才已經(jīng)成為教育界的共識(shí)。在物理教學(xué)中，由于傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)存在諸多弊端，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)應(yīng)運(yùn)而生。在中學(xué)物理教學(xué)過程中，如何進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)成為重中之重。結(jié)合教學(xué)過程中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的體會(huì)，就中學(xué)物理教學(xué)中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的途徑問題進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：中學(xué)物理教學(xué)；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；途徑

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的對(duì)象是面向?qū)W生，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的目的是為了吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的直接目的在于革新教學(xué)方式，通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，更好地解決教學(xué)中存在的問題，使學(xué)生更好地掌握物理知識(shí)，最終培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力?？梢?，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)要為教學(xué)服務(wù)、要為學(xué)生的學(xué)習(xí)服務(wù)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)不是為了創(chuàng)新而創(chuàng)新，創(chuàng)新不是無源之水，無本之木，在尋求實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的路徑時(shí)，要牢記科學(xué)發(fā)展觀，尊重教育教學(xué)的規(guī)律。

一、立足教材內(nèi)容，對(duì)現(xiàn)有教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和完善

教材是人才培養(yǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)人才培養(yǎng)起導(dǎo)向性作用，也是培養(yǎng)人才的重要方式。我國(guó)一直十分重視教材建設(shè)，中學(xué)使用的國(guó)本教材是經(jīng)過許多專家學(xué)者論證，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的教學(xué)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)推廣的，國(guó)本教材都非常經(jīng)典、優(yōu)秀，一般來說其內(nèi)容豐富、形式新穎、實(shí)用性和科學(xué)性強(qiáng)。因而在進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先要對(duì)中學(xué)物理教材進(jìn)行詳細(xì)的研究，深入挖掘教材內(nèi)容，而不能忽視教材、脫離教材。在進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，可以在立足教材的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和完善。

案例1：測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度

本實(shí)驗(yàn)是教科版八年級(jí)物理上冊(cè)27頁(yè)的演示實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)原型是用一個(gè)長(zhǎng)約80 cm，內(nèi)徑10 mm的均勻玻璃管，管內(nèi)注滿水，留一個(gè)小氣泡，將玻璃管兩端封閉。然后讓氣泡從下往上運(yùn)動(dòng)，旁邊立一米尺測(cè)量它的路程，用秒表記錄時(shí)間。根據(jù)v=s/t，計(jì)算出氣泡運(yùn)動(dòng)的速度。教材實(shí)驗(yàn)的不足之處：（1）由于玻璃管兩端封閉，所以氣泡大小不變，在管內(nèi)的速度大小始終相等，使實(shí)驗(yàn)不好多次進(jìn)行，不能避免實(shí)驗(yàn)的偶然性。（2）玻璃管與米尺沒有組合，不方便測(cè)量路程。

基于教材實(shí)驗(yàn)的這些不足可以如下創(chuàng)新：將玻璃管改為一端封閉一端開口，開口的一端套上軟管用止水夾夾住，同時(shí)將玻璃管與米尺粘貼起來組成一個(gè)整體，然后用止水夾來調(diào)節(jié)試管中小氣泡的大小，從而控制氣泡在管中的運(yùn)動(dòng)速度。實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新后不僅方便測(cè)量路程，而且可以測(cè)量不同大小的氣泡在水中的速度。

二、把握教材內(nèi)容，對(duì)教材中有內(nèi)容但無設(shè)計(jì)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在中學(xué)教材中，并不是所有的內(nèi)容都配有實(shí)驗(yàn)，針對(duì)這些無實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容，教師在教學(xué)實(shí)踐過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，主要開設(shè)一些綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)主要是利用本課程知識(shí)和相關(guān)的課程知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，進(jìn)一步鞏固、加深前面所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求和條件，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，促進(jìn)學(xué)生理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。

案例2：浮力產(chǎn)生的原因演示實(shí)驗(yàn)

在義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書八年級(jí)教科版第十章流體的力現(xiàn)象第二節(jié)認(rèn)識(shí)浮力中，要求學(xué)生認(rèn)識(shí)浮力，知道浮力產(chǎn)生的原因。浮力的產(chǎn)生原因是這一節(jié)知識(shí)的難點(diǎn)，教材上是通過理論探究得出浮力產(chǎn)生的原因是向上與向下的壓力差。但在實(shí)際教學(xué)過程中，由于初中生分析、推理和概括總結(jié)能力不強(qiáng)，教學(xué)效果并不理想。本著從初中生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，這里可以設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)先給學(xué)生感觀上的認(rèn)識(shí)，再?gòu)母行哉J(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，使學(xué)生能充分理解浮力產(chǎn)生的原因。

這里可以用乒乓球設(shè)計(jì)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)。將一個(gè)塑料可樂瓶剪去底部（瓶頸的截面直徑略小于乒乓球的直徑）。實(shí)驗(yàn)時(shí)將瓶口向下，從上放入兩個(gè)乒乓球，兩個(gè)乒乓球一個(gè)會(huì)堵住瓶口，另一個(gè)在上。然后向瓶中注水，由于下面有瓶口，水只能慢慢地往下滲漏，上面的乒乓球浮在水面上，下面的卻沒有上浮。最后把瓶蓋擰上，下面的乒乓球也慢慢地上浮，最終漂浮在水面。通過兩個(gè)乒乓球的對(duì)比以及下面的乒乓球兩次不同狀態(tài)的對(duì)比得出浮力產(chǎn)生的原因是向上與向下的壓力差。該實(shí)驗(yàn)裝置制作簡(jiǎn)單，操作容易，效果直觀明了。

三、挖掘教材內(nèi)容，在適當(dāng)拓展、延伸教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

新課改的推進(jìn)，使得新教材更加強(qiáng)調(diào)知識(shí)的邏輯性，注重能力的培養(yǎng)，而不僅僅是突出知識(shí)點(diǎn)。在教學(xué)過程中，教師要適應(yīng)新形勢(shì)，把握新課標(biāo)，準(zhǔn)確理解用好新教材的知識(shí)內(nèi)容，把握知識(shí)的深度和廣度。我們所有的教學(xué)活動(dòng)必須建立在教材的基礎(chǔ)上，認(rèn)真分析和研究教材，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)這個(gè)標(biāo)尺對(duì)知識(shí)外延的延伸和內(nèi)涵的拓展進(jìn)行全面把握，這樣，一方面，我們的教學(xué)是基于教材，另一方面，我們的教學(xué)又不受制于教材，也就是通常所說的變“教教材”為“用教材”。另外，在教學(xué)實(shí)踐過程中，我們還必須根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和特點(diǎn)來對(duì)某一部分知識(shí)進(jìn)行針對(duì)性的拓展，使現(xiàn)在所學(xué)的知識(shí)與已掌握的知識(shí)銜接起來。作為教材的補(bǔ)充和延伸，學(xué)生在聽取這些拓展材料時(shí)，就會(huì)不自覺地對(duì)知識(shí)進(jìn)行對(duì)比、整合、滲透和補(bǔ)充。適當(dāng)拓展、延伸教材內(nèi)容有助于學(xué)生較為準(zhǔn)確而深入地理解教材內(nèi)容，這是非常必要的。

為了使學(xué)生更加理解這些拓展、延伸的內(nèi)容，在中學(xué)物理教學(xué)中，可以對(duì)此進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，以更加直觀、生動(dòng)的方式幫助學(xué)生領(lǐng)悟這些知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，增加學(xué)生的知識(shí)面，提升學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。

案例3：演示容器底部所受液體壓力大小是否等于液體重力大小的實(shí)驗(yàn)。

取一啤酒瓶和一個(gè)直徑與啤酒瓶瓶口相等的圓柱體玻璃管，分別倒入相等質(zhì)量的水，然后用相同的橡皮膜套緊啤酒瓶口與玻璃管口。將啤酒瓶和玻璃管垂直倒置，觀察兩個(gè)橡皮膜的形變情況（如右圖所示）。玻璃管的橡皮膜下凸得更加明顯，說明水對(duì)兩個(gè)橡皮膜的壓力大小不等。玻璃管的橡皮膜受到的壓力大小F=PS=ρgh1S=mg，即玻璃管容器底部受到的壓力大小等于液體的重力大小；啤酒瓶的橡皮膜受到的壓力大小等于F=PS=ρgh2S≠mg，即容器底部受到的壓力大小不等于液體重力大小。那么這個(gè)實(shí)驗(yàn)就形象地說明了容器底部受到液體的壓力大小不一定等于液體的重力大小。

教材上沒有提及液體對(duì)不規(guī)則容器底部壓力的相關(guān)知識(shí)，但各種教輔資料中都有相關(guān)的題目，所以學(xué)生必須掌握。老師在教學(xué)時(shí)也都會(huì)延伸到這部分的知識(shí)，但是基本上都是理論推導(dǎo)，學(xué)生難以理解，如果用這個(gè)實(shí)驗(yàn)來說明，學(xué)生則一目了然，印象也會(huì)更加深刻。

四、領(lǐng)會(huì)教材精神與實(shí)質(zhì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、手段的改進(jìn)與創(chuàng)新

新課改和新教材的精神實(shí)質(zhì)和目的就在于提升學(xué)生素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。在進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)上要有利于啟迪學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)；在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法上，建立以學(xué)生為中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，形成以自主式、合作式、研究式為主的學(xué)習(xí)方式；在實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段上，要引入現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，融合多種方式輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)考核方法上，建立多元的統(tǒng)籌考核實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的機(jī)制，通過實(shí)驗(yàn)手段、教學(xué)方法等的創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和意識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

案例4：沉與浮課堂設(shè)計(jì)

《沉與浮》是教科版八年級(jí)物理第十章第4節(jié)內(nèi)容。本節(jié)主要內(nèi)容是物體的沉浮條件以及浮力在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。筆者設(shè)計(jì)了一堂比賽形式的實(shí)驗(yàn)課。在課前我就布置了任務(wù)，讓學(xué)生自由分組查找資料動(dòng)手制作簡(jiǎn)易的潛水艇、熱氣球和船模型并掌握它們工作的原理。看哪些學(xué)生的小制作精美，哪些學(xué)生原理講解得正確易懂，并評(píng)為“小發(fā)明家”和“小老師”。學(xué)生接到任務(wù)后熱情高漲，積極準(zhǔn)備。在上課的那一天全班學(xué)生集中在操場(chǎng)上，有的組用試管和注射器制作了潛水艇，有的組用大的輕紙袋和細(xì)鐵絲制作了簡(jiǎn)易的熱氣球，有些組用不同的材料制作了一些船模型，甚至還有些學(xué)生制作了密度計(jì)超出了老師布置的范圍。上課后每組學(xué)生輪流演示自己的制作，并給其他同學(xué)講解這些物體沉浮的原理，然后再全班同學(xué)討論得出物體沉浮的條件，老師再加以補(bǔ)充和點(diǎn)評(píng)，最后評(píng)出在制作和講解中表現(xiàn)好的學(xué)生。這堂課在教學(xué)形式和教學(xué)場(chǎng)地上都打破了傳統(tǒng)教學(xué)，更加突出學(xué)生的地位，將學(xué)生從教室的有限空間和聽眾的角色中解放出來。后來又有學(xué)生在日記中寫道：“生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)把我們所學(xué)的理論知識(shí)轉(zhuǎn)變成了親眼所見的事實(shí)，讓人難忘。實(shí)驗(yàn)課給我們?cè)鎏砹藰啡?，也使我們感受到物理是這么貼近我們的生活。這樣學(xué)習(xí)物理不覺得枯燥乏味，我們喜歡在這樣歡快的‘游戲中學(xué)到實(shí)在的東西?！?/p>

實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理必不可少的部分，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新是為了教學(xué)的進(jìn)步，我們必須努力優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，用我們創(chuàng)新的教學(xué)活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

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作者簡(jiǎn)介：胡睿佳（1985.6-），女，漢族，湖南科技大學(xué)研究生，研究方向是課程與教學(xué)論（物理）。

編輯 薛直艷