中學(xué)物理創(chuàng)新實驗設(shè)計的研究

夏增辰

【摘 要】注重實驗的創(chuàng)新設(shè)計，全面發(fā)揮實驗在培養(yǎng)學(xué)生能力方面的作用，已經(jīng)成為當(dāng)前物理教學(xué)的共識。那么中學(xué)物理教師該如何對實驗進行創(chuàng)新設(shè)計呢？就要根據(jù)教學(xué)要求深入了解創(chuàng)新實驗設(shè)計的內(nèi)容、原則及方法技巧，并在解決問題時能提出創(chuàng)造性設(shè)想。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)物理;創(chuàng)新實驗設(shè)計;內(nèi)容;原則;方法

【基金項目】本文為邢臺市教育科學(xué)規(guī)劃課題“中學(xué)物理創(chuàng)新實驗設(shè)計與實施的研究”（課題編號1701304）的研究成果。

【中圖分類號】G633.7 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）20-0-02

引言

創(chuàng)新實驗在物理教學(xué)中的地位和作用至關(guān)重要。在物理教學(xué)中，實驗起著非常重要的作用。實驗是物理現(xiàn)象的情景再現(xiàn)，能使教學(xué)直觀，刺激學(xué)生興奮度，讓學(xué)生感官思維更為活躍，更有利于使學(xué)生由感性認(rèn)識遞進為理論層次，幫助學(xué)生形成了正確的物理概念。教師應(yīng)從物理實驗教學(xué)存在的問題現(xiàn)狀出發(fā)，從改革物理實驗教學(xué)入手，增強學(xué)生學(xué)習(xí)物理的自信心、主動性和創(chuàng)新意識。

那么教師如何在中學(xué)物理實驗教學(xué)中進行創(chuàng)新設(shè)計呢？

一、明確創(chuàng)新實驗設(shè)計內(nèi)容

可以是自己設(shè)計的服務(wù)于教學(xué)內(nèi)容的實驗，例如效果較好的自制教具演示實驗、自己創(chuàng)新組裝的效果較好的實驗等;也可以選取國家課程標(biāo)準(zhǔn)中要求的實驗進行改進的實驗。

二、清楚創(chuàng)新實驗設(shè)計之原則

（一）教育性原則

要有明確的教育目標(biāo)，要為課堂教學(xué)服務(wù)，能幫助學(xué)生理解疑難知識點，增強學(xué)生動手能力，啟發(fā)創(chuàng)新性思維。

（二）科學(xué)性原則

實驗?zāi)康拿鞔_，實驗原理正確，實驗材料選擇適當(dāng)，設(shè)計思路和實驗方法不偏離學(xué)科領(lǐng)域的基本知識、基本原理和基本原則，要符合客觀規(guī)律。

（三）可行性原則

在實驗設(shè)計時，從設(shè)計原理、實驗實施到實驗結(jié)果的產(chǎn)生，都實際可行。

（四）生動性原則

創(chuàng)新設(shè)計和改進實驗，要盡量做到生動有趣，最大限度地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，充分挖掘?qū)W生非智力因素的潛能。

（五）簡便性原則

實驗材料要容易獲得，實驗裝置簡單，實驗藥品便宜，實驗操作簡便，實驗步驟較少，實驗時間較短。

（六）安全性原則

包括人身安全和儀器安全。一定要遵守安全操作規(guī)程，防止和杜絕任何事故的發(fā)生，盡量避免有可能對師生的健康帶來危險的實驗。

三、創(chuàng)新實驗設(shè)計的方法與舉例

（一）挖掘?qū)嶒灥男掠猛?，進行創(chuàng)新

設(shè)法找出原有實驗的新用途，實現(xiàn)創(chuàng)新。例如，用臺式測力計演示物體對接觸面的壓力，當(dāng)物體在水平面上時，壓力大小等于重力，這就使得學(xué)生對壓力和重力有了以下錯誤的認(rèn)識：壓力的大小一定等于物體重力的大小;靜止于水平面上的物體對水平面的壓力就是物體的重力;壓力是由于物體的重力而產(chǎn)生的。如果我們將測力計稍稍傾斜，就會發(fā)現(xiàn)它的示數(shù)就變小了，這說明物體在斜面上時，壓力雖與重力有關(guān)，但小于重力;如果讓物體在豎直平面上，則壓力就與重力無關(guān)了。也就是說：壓力的大小有時與物體重力的大小有關(guān)，有時與物體重力的大小無關(guān)。

（二）通過模仿達到創(chuàng)新

可以考慮已有的實驗或現(xiàn)象與要做的實驗是否有相似之處從而進行模仿，實現(xiàn)創(chuàng)新。例如，很多人都看過“氣功大師”胸口碎大石的節(jié)目表演。表演者躺在地上，身上壓一塊大石板，石板上放一塊石頭，助手掄起大錘將石頭砸碎，“氣功師”卻安然無恙。其實這個節(jié)目利用的物理學(xué)原理是沖量。外力作用到石頭的時候，作用時間短、力量大，所以石頭碎了;通過石頭傳導(dǎo)到下面的石板、身體的時候，作用的時間變長了，力量變小了，因此，胸口不會受傷。我們可以通過模仿，在課堂上演示“硬氣功”實驗，做法如下：將手掌平放在桌上，上面壓一較重的鐵塊，鐵塊上再放一塊磚，用錘子將磚砸碎，手卻無任何損傷。

（三）改進實驗的某個方面，進行創(chuàng)新

例如，傳統(tǒng)的“超重失重演示儀”的弊端是利用彈簧秤示數(shù)變化顯示物體的超重與失重，但變化太快無法進行動態(tài)觀察。我們可以用聲光信號代替彈簧秤的示數(shù)變化，利用演示儀處于超重、失重狀態(tài)時彈簧的伸縮控制電路的通斷，從而控制聲光的產(chǎn)生。

（四）通過替換實現(xiàn)創(chuàng)新

例如，證明大氣壓存在的傳統(tǒng)實驗——瓶子吞蛋。我們可以將一張點燃的紙片投入燒瓶內(nèi)，再用一個去殼的熟雞蛋封住瓶口，可以看到雞蛋慢慢地被“吞”進瓶中，然后讓學(xué)生思考如何把雞蛋弄出來。其實只要將燒瓶倒立，使雞蛋從里面封住瓶口，用酒精燈給燒瓶加熱，便可以看到雞蛋又被“吐”了出來。這樣一“吞”一“吐”，既生動有趣，又能學(xué)以致用，深受學(xué)生歡迎。

（五）通過轉(zhuǎn)換實現(xiàn)創(chuàng)新

例如，學(xué)生對教材中介紹的“靜電火花的最大危害是使某些易燃品燃燒”極感興趣，課后總要試著用感應(yīng)起電機產(chǎn)生的火花將紙點燃，結(jié)果卻大失所望，如果改變布局，將感應(yīng)起電機換成感應(yīng)圈，將紙換成沾了酒精的棉球，實驗就很容易成功了。

（六）通過組合實現(xiàn)創(chuàng)新

采用組合的方法，用其它實驗中的優(yōu)點取代該實驗中的不足，就能實現(xiàn)創(chuàng)新。例如，電路連接是教學(xué)中的難點，常用的方法有板畫教學(xué)和實物教學(xué)，但二者都有缺點不足。如果我們把兩種方法組合起來，揚長避短，設(shè)計一套“電路連接投影裝置”，即將元件的實物圖畫在膠片上，用大頭針作接線柱，用黑棉線兩端各扎一個小圈套作導(dǎo)線，將電路連接過程投影出來，就能有效地解決改線與觀察間的矛盾。又如創(chuàng)新實驗《傳感器演示板》將六種傳感器集中在一個演示板上，利用場效管易驅(qū)動的優(yōu)點作為放大推動管，通過發(fā)光二極管的明滅顯示各種傳感器的傳感作用。

（七）利用高科技新材料進行創(chuàng)新

例如創(chuàng)新實驗《渦流的探究》就是利用新材料強磁鐵來演示渦流的存在、驅(qū)動、阻尼。并對一傳統(tǒng)的實驗“磁極移近或遠離斷開的圓環(huán)，斷開的圓環(huán)不移動”大膽質(zhì)疑。

四、結(jié)束語

總之創(chuàng)新實驗設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)都包含創(chuàng)新的內(nèi)容。它要以原有實驗的不足或教學(xué)中的新問題為突破口，以突出教學(xué)重點、突破教學(xué)難點為目的，以提高學(xué)生能力素質(zhì)、提高教學(xué)效率為宗旨。創(chuàng)新實驗更要求教師有良好的實驗素質(zhì)和靈活的思維，在解決問題時打破常規(guī)，多方位思考，大膽提出各種創(chuàng)造性設(shè)想。

參考文獻

[1]劉炳昇，馮容士.中學(xué)物理實驗教學(xué)與自制教具[M].上海：上海教育出版社，2000.

[2]張新生.高中物理實驗設(shè)計的創(chuàng)新問題研究[J].中學(xué)生數(shù)理化，2015，（9）96-96.