聚焦實驗教學(xué)彰顯學(xué)科魅力

摘 要：實驗教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的重要組成部分，是物理教學(xué)的基礎(chǔ)，要提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，提高學(xué)生各方面能力至關(guān)重要，因此加強中學(xué)物理實驗教學(xué)任務(wù)就顯得迫不可待.本文結(jié)合教學(xué)過程中具體的案例分析，重點談?wù)劰P者在實際教學(xué)中是如何開展實驗教學(xué)的.

關(guān)鍵詞：初中物理;實驗教學(xué)

文章編號：1008-4134（2019）16-0007 ? ?中圖分類號：G633.7 ? ?文獻標(biāo)識碼：B

基金項目：南京市江寧區(qū)教育科學(xué)“十三五”課題“素養(yǎng)教育理念下初中物理創(chuàng)新實驗教學(xué)的研究”（項目編號：JN2016/083）.

作者簡介：翟燕（1984-），女，山東曹縣人，碩士，中學(xué)一級教師，研究方向：物理實驗教學(xué).

偉大的科學(xué)家亞里士多德曾經(jīng)說過：“告訴我的，我會忘記;給我看的，我會記住;讓我參與的，我會理解.”可見學(xué)生的實驗探究過程之重要.物理學(xué)科的核心素養(yǎng)四大要素之一就是實驗探究，而實驗探究離不開學(xué)生的動手過程，學(xué)生應(yīng)該真正享受到科學(xué)體驗的樂趣與成就感.這是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是提高學(xué)生物理學(xué)科學(xué)習(xí)能力的一種重要途徑.因此，初中物理課堂中有效開展實驗教學(xué)顯得至關(guān)重要.

1 實驗教學(xué)上存在的誤區(qū)

目前，依然會有不少教師在思想上存在較多誤區(qū)，尤其是在創(chuàng)新實驗和自制教具方面還是比較欠缺.具體表現(xiàn)可能有以下幾個方面：

“做實驗不如講實驗”，做實驗浪費時間、影響教學(xué)進度;

實驗現(xiàn)象簡單、司空見慣，沒有做實驗的必要;

一些實驗以前做過，但是效果不好，不愿意設(shè)計新的方案改進;

有些實驗準(zhǔn)備費時，不愿意多花時間去準(zhǔn)備;

實驗室沒有現(xiàn)成的器材，不想自制教具.

以上幾點和筆者在剛工作時的想法是一樣的.但是慢慢地發(fā)現(xiàn)，一個學(xué)期下來，學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性并不高，而且自認為節(jié)省了不少課堂時間，學(xué)生學(xué)習(xí)物理的效果反而不理想.因此，對于初中物理實驗教學(xué)，教師在思想上一定要重視、行動上要到位.筆者將近些年在實際工作中有關(guān)初中物理實驗教學(xué)方面的體會歸納如下.

2 實驗教學(xué)的有效開展

2.1 圖片、視頻實驗化

很多時候，不少教師會將原本可以讓學(xué)生動手的實驗操作換成視頻、甚至圖片的形式展現(xiàn)，認為這樣可以節(jié)省課堂時間用來強化練習(xí)，但是很多時候往往是適得其反.例如，在蘇科版第十章第三節(jié)“氣體的壓強”“流體的壓強與流速的關(guān)系”中，常常會遇到這類練習(xí)（如圖1所示），學(xué)生很難理解橫截面積大的地方流速小，但是如果學(xué)生看到了非常直觀、效果明顯的實驗現(xiàn)象，就大大加深了他們的理解.實驗室常有的“伯努力原理”的器材體積非常小，實驗現(xiàn)象不夠明顯，效果自然不理想（如圖2所示）.如果將該原理的器材做的再大一點，更直觀、明顯一點，并且再添加一個可以改變液體整體流動速度的水龍頭，達到的實驗效果就會更好.另外，本節(jié)課里面，“飛機升力”的原理解釋也是一大難點，如果單純地利用圖片講解，學(xué)生很難理解飛機升力產(chǎn)生的原因，有的實驗室現(xiàn)有器材（如圖3所示）雖然可以演示模型上升的過程，但是學(xué)生并不能直觀看出飛機機翼上下兩面風(fēng)速大小的比較.所以，筆者就做了一個飛機機翼模型（如圖4所示），用鼓風(fēng)機來給模型吹風(fēng)，U型管兩端的管子末端分別接在機翼上下兩端，兩端的液面高度可以反映出上、下兩面壓強的大小，同時用風(fēng)力測速儀可以測出上、下兩面風(fēng)速的大小.這樣學(xué)生就可以非常直觀地看到流速大的地方壓強小，同時也很好地滲透了“轉(zhuǎn)化放大”這一重要的思想方法.

又如，蘇科版初中物理第十四章第二節(jié)“變阻器”一節(jié)的課后練習(xí)中，有一個油量表的裝置圖（如圖5所示），讓學(xué)生嘗試說明它的工作原理，中考試卷中也有多次涉及該類型的變形題目.如果課堂上給出實物模型（如圖6所示），學(xué)生上臺動手操作的同時結(jié)合理論講解，并思考如果是電流表或電壓表分別接在哪里比較合適，這樣就會大大降低學(xué)生的理解難度，達到事半功倍的效果.

再有，九年級的練習(xí)中時常會遇到這類練習(xí)：如圖7所示，盒內(nèi)有三個接線柱A、B、C和指示燈、電鈴各一只，當(dāng)連接A、C時，燈亮、鈴不響;當(dāng)連接A、B時，鈴響、燈不亮;當(dāng)連接B、C時，燈不亮、鈴不響.根據(jù)上述情況，在下面的虛框內(nèi)（如圖8所示）畫出符合要求的電路.

對于剛學(xué)完基本電路的初中生而言，要判斷出暗箱內(nèi)的電路設(shè)計確實是太抽象、有難度的.但是可以讓學(xué)生利用教師的自制器材（如圖9所示）上臺演示一遍，再結(jié)合理論，討論分析猜想出答案，最后將暗箱的蓋子拿開，讓學(xué)生看到里面清晰的電路設(shè)計，還可以改接成其他電路讓學(xué)生通過實驗現(xiàn)象來猜測內(nèi)部的電路設(shè)計.這樣就很大程度上幫助了學(xué)生對該類問題的理解.

2.2 小型實驗大型化

演示實驗，顧名思義，是要全班同學(xué)都能觀察到實驗現(xiàn)象，從而思考實驗現(xiàn)象反應(yīng)的物理原理.如果器材做的太小，會大大影響實驗應(yīng)該有的效果.比如，在蘇科版八年級物理第一章“聲音具有能量”這一環(huán)節(jié)，央視有一套科普節(jié)目（如圖10所示）中提到，將一個大的水桶底部開孔，頂部蒙上一層厚厚的膜，用力拍擊頂部的膜，便可以將幾層疊加的紙杯擊倒.筆者看到后，首先想到，要做一個給學(xué)生看.第一次嘗試（如圖11所示），桶太小，只能擊倒三四層紙杯，后排學(xué)生也觀察不清楚，完全沒達到預(yù)想的震撼的效果.第二次，就改用了大桶（如圖12所示），可以擊倒六七層紙杯，擊倒瞬間學(xué)生“哇”一聲尖叫，課堂氣氛頓時活躍，從而也讓他們深切感受到了聲音具有能量.

又如，在講解“照相機”的原理時，要用到光源來作為被“拍攝”的物體.一般教師都會在PPT上展示一幅圖片或者自制一個較小的光源，讓學(xué)生利用自制的照相機“拍攝”，但是如果這樣，學(xué)生離開座位靠近物體近距離“拍攝”時，為了去拍同一張照片擠在一起，造成一部分同學(xué)拍不到，且拍攝效果也不好.因此，筆者當(dāng)時就用光帶自制了較大的“神舟十一號”火箭（如圖13所示）和“天宮二號”飛船的模型（如圖14所示），分別掛在教室的兩邊（如圖15所示），可以讓學(xué)生分成兩組分別對光源“拍照”（如圖16所示），實驗效果自然好很多，學(xué)生的積極性也很高.

2.3 演示實驗分組化

課堂上不少實驗都是演示實驗，學(xué)生如果只能遠遠地去觀察教師或個別同學(xué)的演示操作，而不去親自體驗，那學(xué)習(xí)效果自然會大打折扣.因此，我們應(yīng)該克服困難盡量給學(xué)生創(chuàng)造更多分組動手的機會.尤其是復(fù)習(xí)課中，實驗重現(xiàn)就更為重要.例如，在進行中考一輪復(fù)習(xí)第六章“物質(zhì)的物理屬性”時，我們也可以利用一杯雞尾酒讓整個課堂都靈動起來（如圖17所示）.從天平使用的復(fù)習(xí)、常規(guī)測量未知液體密度的復(fù)習(xí)、無量筒的情況下測量未知液體的密度等等，學(xué)生就可以利用這一套器材貫穿復(fù)習(xí)整個第六章的內(nèi)容（如圖18所示）.

又如，在對第四章“平行光會聚法”測量凸透鏡焦距的講解中，很多老師只是針對圖片（如圖19所示）理論分析，但是如果真正讓學(xué)生實際操作一遍（如圖20所示），他們才能徹底知道什么叫“正對太陽光”，到底如何去測量.還可以讓學(xué)生去體驗當(dāng)光屏遠離和靠近透鏡時光斑的變化.有了以上的操作過程，學(xué)生再遇到這類問題時，就可以很自然的理解.

2.3 分組實驗精致化

要盡量讓學(xué)生親自去動手，并不是幫學(xué)生準(zhǔn)備好“精致”的實驗器材，幫助學(xué)生呈現(xiàn)出“完美”的實驗效果.而是通過問題串一步步引導(dǎo)學(xué)生選擇什么樣的器材，為了達到實驗?zāi)康倪€需要添加什么器材，如何去操作，為什么這樣操作等等，通過這一系列問題讓學(xué)生逐步地去完善或者去選擇自己所需要的器材，然后一步步去操作.比如，蘇科版八年級物理第五章第三節(jié)“勻速直線運動”“研究氣泡的運動”中，我們剛開始只需要呈現(xiàn)出一個能顯示氣泡運動的板子即可（如圖21所示），可以設(shè)計如下問題串.

通過觀察你猜想氣泡的運動是什么情況？（生：勻速直線）如何證明氣泡是勻速的呢？（生：相同路程比時間;相同時間比路程）如果采取相同路程比時間的話，如何操作？（生：分成路程相等的幾段）如果是相同時間比路程，如何操作？你認為哪種方法更合適？（生：前者）為什么？（生：將路程分段，計時方便且誤差小）分幾段合適？為什么不能太多，也不能太少？計時的時候是利用一個秒表還是多個秒表好些？分段的起點應(yīng)該選在哪？為什么不能離底部太近？……一步步引導(dǎo)生成了最終的實驗器材（如圖22所示）及操作過程.這樣的娓娓道來會讓學(xué)生的思緒非常清晰，操作起來也得心應(yīng)手.

2.4 自制教具學(xué)生化

目前，課堂上完全放手讓學(xué)生去自制實驗器材的時間和機會還是比較少，因此我們可以用周末動手的作業(yè)適當(dāng)替代文字作業(yè)，把動手的機會真正還給學(xué)生.

比如，照相機的成像原理是需要學(xué)生掌握的，如果只是針對原理圖分析，對于初中生來說還是太抽象，顯然是不容易理解和接受的.如果，我們能引導(dǎo)學(xué)生自己動手去制作一架真正的“照相機模型”（如圖23、24所示），課堂上利用自己自制的模型對光源“拍照”，從而使照相機的原理、如何使像變大等等問題迎刃而解.

又如，“樹蔭下的光斑”等活動，只有讓學(xué)生親自去觀察和體驗（如圖25所示），才能解決“小孔到底需要多小、只要孔足夠小就可以成太陽的像嗎？”這些難點.鼓勵學(xué)生利用周末時間自制吸塵器（如圖26所示）和“家庭投影儀”（如圖27所示），這樣用動手過程來理解知識遠遠比我們課堂上滔滔不絕的講授要實用得多.

美國著名教育學(xué)家杜威在《民主主義與教育》中提出“從做中學(xué)”的教育理念，“從做中學(xué)”也就是“從活動中學(xué)”“從經(jīng)驗中學(xué)”.因此，物理課堂中的實驗操作環(huán)節(jié)自然不容小覷，尊重學(xué)生實驗探究過程，認真鉆研實驗教學(xué)過程對我們每個教師都顯得尤為重要.教學(xué)細節(jié)不大，它只是課堂的一個極小的縮影;但教學(xué)細節(jié)又不小，它就像一面透視教學(xué)的放大鏡，能以小見大地折射出教師的教學(xué)理念、教學(xué)智慧、教學(xué)情懷.

我們一定要將動手的過程還給學(xué)生，這是培養(yǎng)中學(xué)生核心素養(yǎng)的迫切要求，是提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)能力的重要途徑！

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（收稿日期：2019-04-28）