例談初中物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的新思路

顧建新

物理教學(xué)離不開實(shí)驗(yàn)的演示和操作，然而實(shí)際教學(xué)中，部分學(xué)校受實(shí)驗(yàn)條件的限制，很多實(shí)驗(yàn)無法開展.物理教師有必要積極整合資源，拓展思路，結(jié)合現(xiàn)有條件構(gòu)思易于進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)來推進(jìn)教學(xué)效率提升.筆者認(rèn)為以下方法值得在教學(xué)中推廣.

一、整合資源，重組實(shí)驗(yàn)

針對(duì)現(xiàn)在教材上的有關(guān)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)室大都相應(yīng)地配置了實(shí)驗(yàn)器材，以滿足教學(xué)的需要.而教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的過程中，按照教材上的安排進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，就讓教師形成了一個(gè)思維定勢(shì)：書上安排什么實(shí)驗(yàn)，課上就做什么實(shí)驗(yàn)；書上的實(shí)驗(yàn)用到了什么器材，教學(xué)實(shí)驗(yàn)就用什么器材.這在一定程度上，導(dǎo)致教學(xué)形式趨于僵化，也向?qū)W生滲透了“按部就班”讀死書的錯(cuò)誤理念.此外課本的實(shí)驗(yàn)資源畢竟有限，單純呈現(xiàn)教材上的實(shí)驗(yàn)，無意中也限制了學(xué)生的思維.因此，教師在課本實(shí)驗(yàn)之外，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有器材進(jìn)行整合，通過重新搭配演示出新的實(shí)驗(yàn)情境會(huì)給學(xué)生耳目一新的感覺.

案例1 通過實(shí)驗(yàn)證明“大氣壓的存在”，教師通常會(huì)配合視頻、圖片和課件等形式，介紹馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，希望學(xué)生藉此構(gòu)建大氣壓的概念.但是就初中生心理特點(diǎn)來講，他們只有對(duì)直接感知和體驗(yàn)的東西才會(huì)有更加深刻的印象.因此，如果教師能夠?qū)⒋祟悓?shí)驗(yàn)復(fù)制到課堂上，直接呈現(xiàn)在學(xué)生的身邊，相信直觀的體驗(yàn)?zāi)軌蚋鼮橛行У貛椭鷮W(xué)生來構(gòu)建認(rèn)知.實(shí)驗(yàn)室沒有現(xiàn)成的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)演示裝置，教師可以對(duì)實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，比如運(yùn)用演示聲音傳播規(guī)律的玻璃罩和抽氣機(jī)，再配合使用空的塑料瓶子即可.具體操作：①將擠壓掉部分空氣的空塑料瓶子蓋緊瓶蓋后放置在玻璃罩中，并將抽氣機(jī)與玻璃罩連接（如圖1所示）；②啟動(dòng)抽氣機(jī)，將玻璃罩中的空氣逐漸往外抽，讓學(xué)生觀察內(nèi)部被壓扁的塑料瓶所發(fā)生的變化（學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)塑料瓶會(huì)逐漸鼓起來，提醒學(xué)生思考原因）；③關(guān)閉抽氣機(jī)，打開進(jìn)氣閥門，讓學(xué)生觀察此刻塑料瓶的變化（學(xué)生會(huì)看到塑料瓶再次被壓扁，提問：什么力壓扁了瓶子呢？）通過這樣一組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能直觀地發(fā)現(xiàn)大氣壓的存在，而整個(gè)實(shí)驗(yàn)的安排只是將實(shí)驗(yàn)室原有器材改變用途，即實(shí)現(xiàn)了很好的效果.

二、發(fā)掘素材，自制實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)室的資源畢竟還是有限的，教師要設(shè)計(jì)更多的實(shí)驗(yàn)拓展學(xué)生的眼界，發(fā)展學(xué)生的思維，就需要積極地進(jìn)行自制實(shí)驗(yàn)的研究.自制實(shí)驗(yàn)一方面能節(jié)約學(xué)校教學(xué)經(jīng)費(fèi)，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)資源不足，另外一方面，教師從生活中選擇素材來構(gòu)建實(shí)驗(yàn)，可以拉近物理實(shí)驗(yàn)與學(xué)生生活的距離，讓學(xué)生感受到物理研究是如此之親切，從而激起他們動(dòng)手操作的欲望，讓他們也能帶著物理思維走進(jìn)生活，認(rèn)識(shí)世界.

案例2 《光的折射》一節(jié)的教學(xué)中，筆者就用學(xué)生生活周邊的器材構(gòu)思了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：①下課時(shí)，布置學(xué)生將自己的水杯倒?jié)M水做好準(zhǔn)備，課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，讓學(xué)生將鉛筆、刻度尺等物品插在水中，引導(dǎo)學(xué)生從上面觀察對(duì)應(yīng)物品插在水中之后的場(chǎng)景（部分同學(xué)的杯子如果是透明的，更可以引導(dǎo)學(xué)生從側(cè)面來觀察鉛筆和刻度尺在水中的形狀），提問：到底是什么原因?qū)е孪嚓P(guān)物體被“折斷”；②準(zhǔn)備一只高度為1米為宜，口徑適中的塑料容器，將其盛滿水，并將一塊畫著一條魚的泡沫板放在水中（如圖2所示），再給學(xué)生提供一根頭部固定長(zhǎng)針的桿子，讓學(xué)生進(jìn)行模擬叉魚的游戲，看誰能更快更準(zhǔn)地將針插在魚身上.這樣的比賽能成功帶動(dòng)課堂的氛圍，學(xué)生在一次次嘗試中，會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)：明明瞄準(zhǔn)了魚，卻總是叉不到.屢次的失敗讓他們不斷思索問題所在，最終他們?cè)谒伎己陀懻撝?，?huì)發(fā)掘折射現(xiàn)象在其中的作用.

案例3 “判斷滑動(dòng)摩擦力的方向”是初中學(xué)生物理學(xué)習(xí)過程中的一大難點(diǎn)，其原因在于，學(xué)生缺乏有關(guān)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的感知.為了豐富學(xué)生相關(guān)的感性體驗(yàn)，筆者借助生活中常見的牙刷構(gòu)思了這樣一組實(shí)驗(yàn)：①將手指壓在牙刷的毛上，并用力往后擦，刷毛會(huì)在彼此作用力的影響下，往后倒，進(jìn)而讓學(xué)生思考并回答：為什么刷毛發(fā)生往后的形變？（學(xué)生在對(duì)答案進(jìn)行組織的過程中，會(huì)逐漸接受“刷毛彎曲的方向正是其受力方向”這一說法）；②在引導(dǎo)學(xué)生對(duì)如圖3所示水平地面上正在滑動(dòng)的物體進(jìn)行摩擦力方向進(jìn)行判斷時(shí)，教師可以用牙刷來代替這一物塊在水平面上滑動(dòng)（如圖4所示），引導(dǎo)學(xué)生觀察牙刷在向左滑動(dòng)的過程中，刷毛彎曲的方向朝著哪一側(cè).學(xué)生會(huì)很快認(rèn)識(shí)到這一過程中滑動(dòng)摩擦力向右，與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反.

總之，實(shí)驗(yàn)是初中生物理知識(shí)探究的基礎(chǔ)，是教師進(jìn)行教學(xué)的有效手段，靈活地運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)，可以為物理教學(xué)帶來意想不到的效果.正如愛因斯坦所說：“興趣是學(xué)生最好的老師”，我們通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的優(yōu)化能夠有效地激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的物理學(xué)習(xí)興趣，無論是課堂上進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化，還是優(yōu)化分組實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的重要功能之一就是能成功激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并將興趣轉(zhuǎn)化為學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)原動(dòng)力，使學(xué)生形成非常強(qiáng)烈的求知欲，進(jìn)而積極自主地去學(xué)習(xí)，使學(xué)生開啟主動(dòng)學(xué)習(xí)的模式，實(shí)現(xiàn)知之→樂知→好之這一系列的轉(zhuǎn)變.