精心設(shè)計實驗 培養(yǎng)探究意識

王家利

摘 要 從用科學(xué)實驗幫助學(xué)生理解知識、通過分析演示實驗調(diào)動學(xué)生探究興趣、引導(dǎo)學(xué)生自己動手探究實驗、創(chuàng)新物理實驗方法以及運用現(xiàn)代信息技術(shù)輔助實驗等方面，對如何用實驗開展物理教學(xué)進行探究。

關(guān)鍵詞 初中物理；實驗教學(xué)；信息技術(shù)

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）09-0135-02

1 前言

在傳統(tǒng)初中物理教學(xué)中，教師往往忽視實驗教學(xué)，不但嚴重影響學(xué)生對物理知識的理解掌握，而且學(xué)生的動手實驗?zāi)芰σ矝]有得到鍛煉。針對傳統(tǒng)教學(xué)中存在的這些問題，新時期的物理教師要重視物理實驗教學(xué)，用實驗帶動學(xué)生動手、動腦，有效掌握物理知識的同時，促進學(xué)生各項能力發(fā)展。

2 利用科學(xué)實驗驗證，幫助學(xué)生理解知識

實驗驗證法是一種從一般到個別的思維方法，又稱演繹法，這種教學(xué)方法以推理為主要前提[1]。在具體實施過程中，需要在搜集相關(guān)事實案例的基礎(chǔ)上，通過推理獲得相應(yīng)的設(shè)想，然后通過多次驗證的方式進行論證。如果論證的結(jié)果與預(yù)期的結(jié)果相一致，那么就證明設(shè)想正確；反之，如果論證結(jié)論與預(yù)期結(jié)果不一致，那么證明設(shè)想錯誤，即不存在這樣的規(guī)律。

如在研究“摩擦力大小跟什么因素有關(guān)”這一問題時，很多人會認為摩擦力的大小與接觸物體的面積有關(guān)。因此，需要控制其他變量都相同，只有接觸面積大小不同，以此探究猜想是否正確。通過實驗驗證這一猜想是片面的。

在具體教學(xué)中，教師要重視物理實驗探究，通過實驗驗證法驗證自己的想法是否正確，走出個別實驗誤區(qū)，最終得出正確的結(jié)論。同時，教師要加強引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生發(fā)揮想象力，通過思考、推理、實驗論證、得出結(jié)論的方式進行實驗驗證，以鍛煉他們的思維能力，提高自主學(xué)習(xí)水平。

3 精心設(shè)計演示實驗，吸引學(xué)生的注意力

演示實驗是物理教學(xué)中不可或缺的一種方式，在演示過程中可以豐富物理知識，將學(xué)生的實際生活與教材知識結(jié)合在一起，實現(xiàn)對學(xué)生積極性和主動性的激發(fā)[2]?？梢钥闯?，這種刺激對于鞏固學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣發(fā)揮了極大的功效。如在教學(xué)“大氣壓強”時，教師可以先取一個灌滿水的紙杯，在杯口上覆以薄紙片，然后將其倒置；引導(dǎo)學(xué)生觀察并確認是否如教材所說，紙片不會落地，杯中的水也不會外流？學(xué)生個個都睜大雙眼，驚奇地思考實驗結(jié)果，充分激發(fā)質(zhì)疑精神，提高探究欲望。此時，物理教師要乘勝追擊，再引入馬德堡半球?qū)嶒?，以鞏固學(xué)生的探究狀態(tài)，保持學(xué)生對物理實驗的學(xué)習(xí)興趣。

此外，在演示實驗時一定要注意實驗設(shè)計的直觀性。物理實驗可以分為兩類：一類是可以直接觀察到實驗現(xiàn)象的實驗；另一類就是物質(zhì)確實存在，但人們用肉眼無法觀察實驗現(xiàn)象的實驗。如何將這些肉眼看不見的物質(zhì)展示在學(xué)生面前，就是教師應(yīng)該思考的問題，也是提高實驗教學(xué)質(zhì)量的重要因素之一。

如在探究“壓力作用效果與哪種因素有關(guān)”時，首先將礦泉水瓶裝上半瓶水，然后瓶口朝下倒扣在沙子上，再將瓶口朝上放在沙子上，通過實驗現(xiàn)象驗證“壓力作用效果與受力面積關(guān)系”。然后將礦泉水瓶裝滿水，再重復(fù)之前的實驗，驗證“壓力作用效果跟力大小關(guān)系”。這樣通過對比實驗，可以加深學(xué)生理解和認識，教學(xué)效果事半功倍。

當然，“工欲善其事，必先利其器”，高效的演示實驗教學(xué)需要建立在精心的實驗設(shè)計基礎(chǔ)之上。教師在課前要準備好實驗材料，精心設(shè)計實驗方案，保證實驗教學(xué)的有效性和針對性。

4 引導(dǎo)學(xué)生探究實驗，提供動手操作機會

實驗教學(xué)在整個物理教學(xué)中占據(jù)重要位置，學(xué)生在實驗探究中不僅進一步鞏固了所學(xué)的物理知識，而且鍛煉了實踐探究能力，也是激發(fā)創(chuàng)造潛能、拓展思維方式的有效途徑[3]。為此，要變演示實驗為探究實驗，給學(xué)生提供動手操作的機會，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)方法和知識，通過學(xué)生親身經(jīng)歷知識的形成過程，在操作中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，促進學(xué)生全面發(fā)展。

如在教學(xué)“電荷”過程中，給學(xué)生準備實驗器材，包括細線、吊環(huán)、鐵架臺、人造毛、兔子皮、玻璃管、玻璃棒、絲綢等，然后指導(dǎo)學(xué)生進行實驗操作：分別使用毛皮和兩根橡膠棒進行摩擦，發(fā)現(xiàn)兩根橡膠棒相互排斥；使用兩根橡膠棒分別和毛皮與絲綢摩擦，發(fā)現(xiàn)兩根橡膠棒相互吸引。通過實驗可以得出結(jié)論：使用皮毛摩擦橡膠棒，橡膠棒帶負電荷，同種電荷之間發(fā)生排斥。學(xué)生通過親身動手操作，得到的知識記憶會更加深刻。記得有一次在考試中有這樣一道題目：橡膠棒使用什么摩擦后帶有負電荷？幾乎所有的學(xué)生都回答出正確答案。事后了解到，原來是探究實驗給他們留下了深刻的印象。如此看來，演示實驗和探究實驗之間還是有很大的差別的，探究實驗比演示實驗取得的效果要好得多。

因此，在教學(xué)過程中要積極開展探究實驗，給學(xué)生提供動手操作的機會，讓他們親身經(jīng)歷知識的發(fā)現(xiàn)過程，鍛煉學(xué)生的動手操作能力，提高學(xué)習(xí)效率。同樣是在“電荷”這節(jié)課中，將實驗器材留給學(xué)生，讓學(xué)生利用課下時間進行操作。在一個空氣干燥、陽光明媚的中午，他們利用經(jīng)過毛皮或絲綢摩擦過的橡膠棒去吸引草屑，發(fā)現(xiàn)成功吸引草屑。這個發(fā)現(xiàn)讓他們明白了經(jīng)過摩擦的物體可以吸引小物體，進一步加深了對電荷性質(zhì)的理解和認識，教學(xué)效果事半功倍。

5 改進物理實驗器具，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

通過改進物理實驗器具，不僅可以達到理想的實驗效果，而且能夠在改造和替換實驗器具的過程中不斷提高學(xué)生的思維能力和動手能力?？梢愿淖冇勉U皮和鉛盒演示物體的沉浮條件，而是換用一個空玻璃杯和空的牙膏管來做驗證實驗。首先，將牙膏管的尾端剪開，通過分別展示壓扁的和鼓起來的牙膏管放在玻璃杯中的現(xiàn)象來驗證下沉和上浮。在教學(xué)“力”的知識時，可以指導(dǎo)學(xué)生利用橡皮筋制作測力計等。通過改進物理實驗，不但能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，而且可以促進學(xué)生對知識的理解。

此外，如果學(xué)生對于某些實驗儀器的操作方法已經(jīng)熟練掌握，在這種情況下就要適當提高要求。如在教學(xué)電流表和電壓表的相關(guān)知識后，教師可以在分組實驗中適當增加對電流表和電壓表的使用頻率，一方面有利于學(xué)生熟練掌握對儀器的操作方法，另一方面可以提高學(xué)生的實驗?zāi)芰Α?/p>

如果實驗室中的實驗器材數(shù)量有限、相對落后，而且不易操作，教師可以鼓勵學(xué)生從生活中尋找物品進行替換。如在進行“氣體壓強與流速”實驗時，可以從生活中尋找其他物品代替教材中的實驗物品：1）將兩個吹起來的氣球綁在同一水平線上，取來一只吸管往中間吹氣，兩個氣球明顯往中間聚攏；2）將兩根點燃的蠟燭間隔兩厘米固定在桌面上，然后用吸管往蠟燭中間吹氣，能夠明顯觀察到火焰向中間靠攏。這樣的改進實驗靈活易操作，還能取得預(yù)期效果，鍛煉學(xué)生的動手能力。

在教學(xué)“聲現(xiàn)象”這節(jié)課的時候，學(xué)生知道了聲波是如何傳播的，也知道聲音產(chǎn)生的原理，但是因為沒有親眼所見，很多學(xué)生都抱有懷疑的態(tài)度?？梢岳蒙磉叺囊恍┏Ｒ娢锲吩O(shè)計一些小實驗，增強實驗設(shè)計的直觀性，幫助學(xué)生更深入地認識物理知識。準備一支蚊香并點燃，在密不透風(fēng)的環(huán)境下蚊香產(chǎn)生的煙霧是豎直向上的；然后將手機的音量調(diào)到最大，播放音樂，將喇叭位置靠近蚊香，會發(fā)現(xiàn)煙霧的方向會隨著音樂節(jié)奏的變化而發(fā)生變化。

6 運用現(xiàn)代信息技術(shù)，打破實驗時空限制

很多物理實驗現(xiàn)象受到時間和空間的限制，有的現(xiàn)象轉(zhuǎn)瞬即逝，而有的現(xiàn)象則需要很長時間才能完成。在傳統(tǒng)教學(xué)中，這種受到時間限制的物理實驗難以順利呈現(xiàn)。在信息技術(shù)背景下，則可以通過視頻來打破這一局限性。如在“內(nèi)能及其改變”這一實驗中，主要依靠在壓縮引火儀中放入硝化棉，通過對活塞的快速按壓，使密閉容器中的氣體壓縮，增大氣體內(nèi)能，從而導(dǎo)致溫度升高，并引燃硝化棉。但是這一實驗中硝化棉的燃燒過程非常短暫，甚至不到一秒鐘，學(xué)生難以清除捕捉這一現(xiàn)象。為此，教師可以用錄像機將這一過程錄制下來，然后在大屏幕上播放，不但可以放慢反應(yīng)速度，還可以重復(fù)播放，讓學(xué)生清楚觀察和記錄。

有些固體物體的擴散速度非常緩慢，有的需要十幾天，有的甚至需要幾年才能完成。有些實驗即使改進實驗方法，依然需要十幾個小時才能完成，這在課堂上是無法實現(xiàn)的。教師可以提前將整個過程錄制下來，然后在課堂上播放，讓學(xué)生通過短短幾分鐘就能感受十幾個小時的物理變化，不但可以加深學(xué)生印象，而且比動畫模擬更具說服力。

可以看出，信息技術(shù)擁有其他教學(xué)手段無法比擬的優(yōu)勢，其直觀形象的表現(xiàn)特點可以有效拓展學(xué)生思維，豐富學(xué)生直觀感受，提高感知能力。同時，豐富的網(wǎng)絡(luò)資源為實驗探究提供了豐富的實驗內(nèi)容，提高實驗效果的能見度，增強實驗效果的有效性，教學(xué)效果事半功倍。

7 結(jié)語

通過實驗不但可以幫助學(xué)生理解知識，而且能夠提高學(xué)生的動手實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新能力。因此，初中物理教師要重視實驗的作用，精心設(shè)計實驗，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，提高學(xué)生的合作意識，讓學(xué)生在實驗過程中增強綜合素質(zhì)。

參考文獻

[1]劉貴蘭.初中物理實驗教學(xué)談[J].科學(xué)咨詢：教育科研，2009（4）：79.

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[3]萬思榮.在初中物理教學(xué)中如何加強實驗教學(xué)[J].才智，2009（27）：130.