創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)

康景華

摘? ?要：本文總結(jié)了8個(gè)在教學(xué)實(shí)踐中的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的案例，目的是給更多的一線教師提供教學(xué)參考，并讓更多的學(xué)生主動(dòng)參與到課堂中來，促進(jìn)他們深度自主學(xué)習(xí)，充分挖掘?qū)W生創(chuàng)造的潛力，培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);深度學(xué)習(xí)

實(shí)驗(yàn)探究是物理核心素養(yǎng)中的重要組成之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)84%的學(xué)生喜歡實(shí)驗(yàn);80%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)習(xí)物理有幫助;76%的學(xué)生認(rèn)為每做一次分組實(shí)驗(yàn)都有收獲。創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)教具簡(jiǎn)單，偉大的物理學(xué)家麥克斯韋說：一次實(shí)驗(yàn)所使用的材料越簡(jiǎn)單，學(xué)生越熟悉，就越能透徹地獲得所驗(yàn)證的結(jié)果。創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)側(cè)重發(fā)掘?qū)嶒?yàn)中蘊(yùn)藏著的科學(xué)思想，實(shí)驗(yàn)方案富有啟發(fā)性，能充分點(diǎn)燃起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，挖掘?qū)W生創(chuàng)造的潛能，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，提升物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。下面結(jié)合物理教學(xué)實(shí)踐，依照物理核心素養(yǎng)要求，積極探索基于物理核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，來促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

1? 對(duì)比性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

物理現(xiàn)象的不同成分對(duì)學(xué)生的刺激作用一般是不同的，應(yīng)該根據(jù)教學(xué)內(nèi)容需要，把握實(shí)驗(yàn)的“對(duì)比性”功能，精心設(shè)計(jì)和安排實(shí)驗(yàn)操作的流程，并對(duì)物理現(xiàn)象中各種成分的刺激量做適當(dāng)?shù)卣{(diào)控，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象形成明顯對(duì)比，從而有效引導(dǎo)學(xué)生察覺條件的差異和產(chǎn)生結(jié)果差異的聯(lián)系，準(zhǔn)確地把握事物的本質(zhì)特征[ 1 ]。

1.1? 液化現(xiàn)象

準(zhǔn)備器材：電壓力鍋，2根金屬筷子，打火機(jī)

在電壓力鍋中裝入一些開水，旋好蓋子，插上電源加熱，直至電壓力鍋安全眼中的浮子上浮。取2根金屬筷子，其中一根筷子用打火機(jī)加熱，然后，撥開電壓力鍋的限壓放氣閥，讓加熱過的筷子放在沖出來的熱氣流上，在筷子上并沒有看到有什么現(xiàn)象發(fā)生;接著，讓沒有加熱過的筷子放在沖出來的熱氣流上，馬上看到大量的水珠沿著筷子往下滴。這是因?yàn)闆_出來熱的水蒸氣遇到冷的筷子就放出熱量，溫度降低，液化凝結(jié)成小水珠。有了這兩個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生印象深刻，也更容易融會(huì)貫通、舉一反三理解冬天窗戶玻璃上的霧，是室內(nèi)熱的水蒸氣遇到冷的玻璃放出熱量，液化凝結(jié)成小水珠覆蓋在玻璃上形成了霧;以及人們冬天吃火鍋時(shí)，戴的眼鏡是哪一面凝結(jié)了小水珠。

1.2? 慣性與質(zhì)量有關(guān)

準(zhǔn)備器材：水，斜面，兩個(gè)完全相同的兒童玩具皮球

取兩個(gè)完全相同的兒童玩具皮球，把其中一個(gè)皮球充滿水并封好。同時(shí)讓兩個(gè)皮球從斜面某一位置自由滾下，記下它們?cè)谒降孛鏉L動(dòng)的距離?？芍貜?fù)再做幾次，避免學(xué)生懷疑實(shí)驗(yàn)的偶然性。發(fā)現(xiàn)每次總是充滿水的皮球滾動(dòng)地較遠(yuǎn)。通過這樣簡(jiǎn)單對(duì)比，學(xué)生就能牢牢記住物體的慣性是與物體的質(zhì)量有關(guān)的，再也不會(huì)記錯(cuò)了，一次親眼目睹勝過千百次說教。

對(duì)比性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)通過強(qiáng)烈對(duì)比，徹底打破了學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，激活思維，深入分析、揭示本質(zhì)[ 1 ];幫助學(xué)生形成正確的物理概念，掌握物理規(guī)律、突破難點(diǎn)、消除疑點(diǎn)，從而達(dá)到豐富學(xué)生頭腦，發(fā)展智力、促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的效果。

2? 啟發(fā)性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

啟發(fā)性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)艹浞终{(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，變被動(dòng)為主動(dòng)深入地探究心中的疑問，借助已有經(jīng)驗(yàn)對(duì)知識(shí)進(jìn)行質(zhì)疑和反思，建構(gòu)新的知識(shí)體系，提升了物理核心素養(yǎng)。

2.1? 流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系（液體）

準(zhǔn)備器材：乒乓球，臉盆，水龍頭（水源）

把臉盆放在水龍頭下，先蓄半盆多的水（水的高度超過乒乓球的直徑），在保持打開水龍頭的情況下，水速可調(diào)較大，將乒乓球放在水流正下方的水中，可看到乒乓球并沒有被水流沖走，只是在水流的沖擊中，一直在老地方滾動(dòng)，水速再大，也不能把乒乓球沖走。學(xué)生看完覺得很不可思議，教師此時(shí)適當(dāng)?shù)募右砸龑?dǎo)啟發(fā)：流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大，所以乒乓球一直被裹挾在老地方?jīng)]被水流沖走。學(xué)生很容易就掌握了這堂課的知識(shí)點(diǎn)。

2.2? 流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系（氣體）

準(zhǔn)備器材：乒乓球，電吹風(fēng)

將電吹風(fēng)插上電源，讓出風(fēng)口豎直朝上，打開開關(guān)，風(fēng)速調(diào)到最大檔，在距離出風(fēng)口十厘米左右放上乒乓球，手離開，乒乓球就一直懸在老地方滾動(dòng)，不會(huì)掉下來。再慢慢地把電吹風(fēng)的出風(fēng)口傾斜400左右，乒乓球還是一直懸在老地方滾動(dòng)，不會(huì)掉下來，這下全班同學(xué)驚呼了：“怎么可能？”成功地把學(xué)生的好奇心調(diào)動(dòng)起來，促進(jìn)學(xué)生更加深入地研究學(xué)習(xí)。

2.3? 證明大氣壓的存在而且很大

準(zhǔn)備器材：空礦泉水桶、紙條、打火機(jī)

先請(qǐng)2個(gè)同學(xué)上臺(tái)，一人一邊用力將水桶壓扁，后問他們費(fèi)力嗎？得到肯定回答后，再開始演示。用打火機(jī)將紙條點(diǎn)燃后，放入空礦泉水桶中，等紙條燃盡，用手掌將桶口封住，一會(huì)兒，圓桶就嚴(yán)重變形，向中間凹進(jìn)去，變扁了。注意手掌一直將桶口封住。此時(shí)讓學(xué)生思考：是什么物體將圓桶壓得變形了？學(xué)生很快就能回答出：是大氣。再問：這個(gè)力量大嗎？回答：很大。接著問：若將桶口封住的手掌移開，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？先讓學(xué)生沸沸揚(yáng)揚(yáng)地回答之后，再演示將手掌移開。學(xué)生在看到桶恢復(fù)原狀的同時(shí)聽到了很大的響聲，讓他們嚇了一跳。最后再問：為什么？回答：手掌移開后，桶內(nèi)外氣壓相等，所以桶恢復(fù)原狀了。接著返回來引導(dǎo)學(xué)生分析紙條在桶中燃燒后，桶為什么會(huì)被大氣壓扁？最后大家一致得出：紙條在桶中燃燒后，消耗了桶內(nèi)部分氣體，用手掌封住桶口，此時(shí)外界大氣壓強(qiáng)大于桶內(nèi)的氣壓，則在外界大氣壓的作用下，一直把桶向內(nèi)壓，直至桶內(nèi)外壓強(qiáng)相等，所以桶被大氣壓扁。在經(jīng)歷了眼觀耳聽腦思之后，經(jīng)過教師一步步的引導(dǎo)啟發(fā)，學(xué)生們?cè)谟涀槭裁吹耐瑫r(shí)，求知的欲望徹底被激活了。

啟發(fā)性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)單，并且在生活中隨手可得，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)巧妙，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果，讓學(xué)生在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上，加上教師適時(shí)的引導(dǎo)啟發(fā)，一步步撥開重重迷霧，找到事實(shí)的真相本質(zhì)，讓學(xué)生頓悟。

3? 趣味性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

愛因斯坦說過“興趣是最好的老師”，學(xué)生對(duì)生動(dòng)形象的物理實(shí)驗(yàn)普遍懷有好奇心和神秘感，趣味性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)不僅能幫助學(xué)生理解和掌握知識(shí)[ 2 ]，而且能激起學(xué)生的興趣，啟迪其思維定向探究。

3.1? 沸點(diǎn)與壓強(qiáng)

準(zhǔn)備器材：熱水，醫(yī)用針筒

用醫(yī)用針筒把燒開的熱水吸入針筒，約三分之一，帽子封好開口端。先讓學(xué)生觀察現(xiàn)在針筒內(nèi)的水是否在沸騰？回答：沒有。再用力將針筒內(nèi)的活塞往外拉，注意控制不把活塞拉出針筒外，馬上可看到活塞下面的水重新沸騰了起來。此時(shí)學(xué)生也沸騰了起來，注意時(shí)間保持久一點(diǎn)，讓學(xué)生看得更清楚些，接著重復(fù)多做幾次，趁著學(xué)生興趣被調(diào)動(dòng)起來的時(shí)候，讓學(xué)生在看到現(xiàn)象的同時(shí)思考為什么？得出壓強(qiáng)越小，沸點(diǎn)越低，因此在高山上要用高壓鍋才能把飯煮熟。

3.2? 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能

準(zhǔn)備器材：微型電風(fēng)扇，二極管2個(gè)，導(dǎo)線若干

先把2個(gè)二極管極向相反用導(dǎo)線并聯(lián)起來，再用導(dǎo)線接到微型電風(fēng)扇插頭的兩個(gè)金屬腳上，接著用手撥動(dòng)電風(fēng)扇的風(fēng)葉，讓風(fēng)葉慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)起來，可看到2個(gè)二極管交替亮暗起來。學(xué)生很震驚，原來機(jī)械能真的能轉(zhuǎn)化為電能！那些什么水電站發(fā)電太遙遠(yuǎn)了，而現(xiàn)在自己用身邊常見的東西就可以做到，學(xué)習(xí)物理太有趣了。

3.3? 大氣壓強(qiáng)

準(zhǔn)備器材：水，大頭針，空礦泉水瓶

在一個(gè)空礦泉水瓶上的不同高度不同方向及底部扎出一些小孔，注入一部分水（不裝滿，留一段空氣柱）。當(dāng)打開瓶蓋時(shí)，水會(huì)從各個(gè)小孔噴出，且離液面越遠(yuǎn)處噴的越遠(yuǎn)，說明液體向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)，且離液面越深處，壓強(qiáng)越大。當(dāng)旋緊瓶蓋時(shí)，瞬間所有的小孔都沒有水噴出了。這下，學(xué)生驚呆了，這是怎么回事？這時(shí)，教師再引導(dǎo)學(xué)生分析，是瓶外的大氣壓強(qiáng)把瓶內(nèi)的水和氣體封住了，從而說明此時(shí)瓶外的大氣壓大于瓶內(nèi)的水壓加上瓶內(nèi)的氣壓，這樣學(xué)生就比較容易理解了大氣壓強(qiáng)的存在，且向各個(gè)方向都有大氣壓強(qiáng)。

只有有了興趣才會(huì)發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，解決問題;也只有有了興趣，有了對(duì)問題解決的追求，有了對(duì)獲取知識(shí)的渴望，教師培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的能力才能落到實(shí)處[ 3 ]。

初中物理的教學(xué)活動(dòng)中運(yùn)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生知道物理來源于生活，物理就在我們身邊，與生活息息相關(guān)，物理并不神秘;使學(xué)生更多地接觸、感知和體驗(yàn)物理探究過程，激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)的激情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神，不斷提升科學(xué)核心素養(yǎng)，很好地促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，落實(shí)義務(wù)教育物理課程目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王俊.淺議物理實(shí)驗(yàn)的“對(duì)比性”和“啟發(fā)性”[J]. 中學(xué)教學(xué)參考，2012（4）.

[2]王寶義.淺談如何激發(fā)學(xué)生對(duì)物理課的學(xué)習(xí)興趣[J].成才之路，2010（2）.

[3]鄧國柱.高效初中物理課堂教學(xué)策略[J].好家長，2017（1）.