巧妙設計，讓物理實驗簡約而不簡單

胡燁

摘 要：物理作為一門實驗性較強的學科，基本上每節(jié)課老師都要設計實驗來支撐教學。但是，繁多的器材和較長的耗時，往往會影響整堂課的效率。因此，如何讓實驗簡約化引起了眾多老師的共鳴。

關鍵詞：巧妙; 設計; 實驗; 簡約

中圖分類號：G633.7? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：1006-3315（2019）12-026-001

初中物理是一門以實驗為基礎的學科。因此，對于許多老師來說，設計豐富多彩的實驗，讓學生動手、動腦，教學氛圍熱烈的完美課堂，一直是他們孜孜不倦的追求。有時為了上好一節(jié)公開課，他們會在課堂引入實驗如何別出心裁、演示實驗安排如何更具“可觀賞性”、學生實驗如何有趣味性等等上大費周章。實驗很豐富，但一味地玩花樣，導致教學器材繁多、實驗耗時長，大大影響物理課堂效率。因此，如何讓實驗簡約化引起了眾多老師的共鳴。

1.簡約化實驗的特點

何為簡約化實驗，我認為應該具備以下特點。

1.1實驗器材普遍性。并不是每個實驗都只能用配套專業(yè)的配置器材，除了學校實驗室的器材外，最好能利用更為普遍的生活資源。

1.2實驗現(xiàn)象直觀性。很多實驗都是演示實驗，老師在講臺上做，不能保證全班學生都能觀察到現(xiàn)象。所以要通過對傳統(tǒng)實驗的改進，讓實驗更具有可見度和可信度。

1.3實驗過程安全性。一些實驗對于學生來說是可怕的，譬如“點火爆炸”實驗，譬如所有用到酒精燈的實驗。學生畏畏縮縮自然不能完成實驗。因此，設計實驗時應盡量避免一切有危險的因素。

2.簡約化實驗案例

縱觀各類實驗，“溫度”是各大專題實驗中的?？?，現(xiàn)就從“溫度”入手，談一談如何巧妙設計，讓物理實驗簡約而不簡單。

2.1利用可變色溫度貼巧測溫度

可變色溫度貼具有獨特的變色示溫、數(shù)字顯示及顏色可逆功能，自身帶有不干膠，可貼在試管、燒杯、電阻等器材上，一旦監(jiān)溫部位達到或超過測溫貼片的額定溫度，變色測溫貼片立即變色。這樣的一個簡約化溫度計，可用于多個物理實驗。

應用案例：焦耳定律實驗。該實驗是初中物理教材中非常重要的驗證性演示實驗，教材中的做法是將電阻絲浸沒在燒瓶中的煤油中，通電后，電阻絲放熱加熱煤油，利用普通溫度計測出煤油升高的溫度，來確定電流產(chǎn)生的熱量多少。轉(zhuǎn)換法的思想很巧妙，但是器材繁多，而且耗時也較長。改用溫度貼的話，只要將它貼在電阻上，通電后，看哪個溫度貼先變色，就可直觀地辨別哪個產(chǎn)生地熱量更多。實驗完，切斷電源，隨著電阻溫度地降低，溫度貼地顏色也復原，所以，學生可以重復使用。溫度貼片還有幾個突出地優(yōu)點：體積小、價格便宜、使用壽命長、不易破壞、容易操作。讓溫度地測量簡約而不簡單。

2.2利用冷熱水巧變溫度

一般的實驗設計，要改變溫度大多用酒精燈。那么，不用酒精燈，不燃燒加熱就不行嗎？當然不是！有些實驗的溫度變化并不需要多明顯，用熱水就可以解決。

應用案例：（1）體驗大氣壓的存在。教材上的實驗設計是利用易拉罐、橡皮泥、水、酒精燈演示大氣壓將易拉罐壓癟，以說明大氣壓的存在。實驗原理是：加熱水，利用水的汽化排盡易拉罐中的空氣，從而使易拉罐在外界大氣壓作用下壓癟。這個實驗雖為演示實驗，但成功率低，經(jīng)常老師要做幾次才能有較好的效果，這樣一來，既浪費了時間，又不能在第一時間給學生留下深刻的印象，使這個原本很直觀的實驗的優(yōu)點不能淋漓盡致的體現(xiàn)。其實，要達到類似的效果，只要一個礦泉水瓶、一點點熱水就可以了。在礦泉水中到了少許熱水，上下?lián)u幾下，倒出熱水，迅速旋緊瓶蓋，幾秒鐘之后，就能看到礦泉水瓶被大氣壓慢慢壓扁了。（2）瓶吞雞蛋。用一個小型錐形瓶，一個鵪鶉蛋，一杯冷水，一杯熱水。將大小合適的鵪鶉蛋放在瓶口，將瓶子浸在熱水中，就能看到鵪鶉蛋慢慢被“吞”進去，然后再將瓶子浸在冷水中，可以看到鵪鶉蛋又被慢慢“吐”出來。利用冷水、熱水改變瓶內(nèi)空氣溫度，從而改變瓶內(nèi)氣體壓強，實驗“吞吐”鵪鶉蛋。這樣設計與常規(guī)方法相比，器材更簡單、安全性高，而且實驗效果更加完美。

2.3利用DIS實驗系統(tǒng)中的溫度傳感器巧比溫度

隨著科技的發(fā)展，用于物理實驗的器材也在不斷更新，溫度的測量有了更先進的器材?；贒IS實驗系統(tǒng)的溫度傳感器便是當下物理實驗中的新寵。DIS實驗系統(tǒng)是一種將傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機組合起來，共同完成對物理量測量的裝置。在DIS實驗過程中，可以直接在電腦上得到實驗數(shù)據(jù)，并通過圖表、圖線等具體分析出實驗結(jié)果，十分直觀與簡便，大大簡化了以往實驗中繁瑣的等待與計算過程，既節(jié)約了時間，又讓學生感到直觀易懂。

應用案例：（1）比較不同物質(zhì)吸熱升溫現(xiàn)象。教材上的設計為演示實驗，用酒精燈分別加熱質(zhì)量相同的水和沙子，用溫度計測量經(jīng)過相同時間后，比較水和沙子的溫度。這樣的設計有幾個缺陷：一是器材繁多，二是耗時較長，三是溫度計太小，作為演示實驗不能讓全班學生觀察到現(xiàn)象，所以很多學生只是經(jīng)歷一個無聊的等待過程。我認為這個實驗可以這樣來改進。一、將沙子換成煤油，跟水同樣是液體更具有可比性。二、采用“水浴法”加熱，省去了原來需要的兩個酒精燈，簡約了器材，同時從實驗要求的角度更加保證了相同時間的吸熱量相同。三、用溫度傳感器代替實驗室溫度計，將溫度數(shù)據(jù)直接通過數(shù)據(jù)線傳到電腦，用DIS實驗系統(tǒng)的圖像功能將兩條溫度變化圖像逐點繪出。這樣的實驗過程能讓全班學生有更加直觀的觀察和體會。而且溫度的變化圖像和變化趨勢一目了然，也大大省去了計算繪圖的時間，提高了課堂效率，真正做到了簡約而不簡單。

布魯納的認知理論認為：任何學科的內(nèi)容，都可以用更為經(jīng)濟、富有活力的簡約方法表達出來，從而使學習者易于掌握。物理實驗亦是如此。讓物理實驗簡約化、日常化、大眾化。最簡單的儀器和設備、最根本、最單純的科學結(jié)論，就像是一座座歷史豐碑一樣，人們最長久的困惑和含糊頃刻間一掃而空，對自然界的認識更加清晰。簡約是一種美。簡約化實驗必將是一種全新概念的物理實驗。

參考文獻：

[1]包兵海.簡約化教學與評價，中學語文教學參考，2015

[2]王愛生.挖掘生活資源改進物理實驗和教具制作的研究，物理教學，2006