基于學情

張毅

【摘 要】物理教學離不開實驗，在初中物理教學中，教師應根據(jù)學生的思維、觀察和動手能力，有針對性地設計出有效的物理實驗，以達到啟迪學生觀察、分析、歸納和總結(jié)的目的。但在現(xiàn)實的物理教學中，始終存在低效甚至無效的教學實驗。所以，筆者認為，提高物理實驗教學的有效性，可以為物理情景的創(chuàng)設提供便利條件，從而激發(fā)學生的興趣和求知欲，促進學生思維的發(fā)展和能力的提高。

【關(guān)鍵詞】演示實驗;探究實驗;實驗設計;有效性

目前，物理課堂中的實驗主要分為兩類：一是教師進行的演示實驗;二是學生參與的探究實驗。在學生剛接觸物理的初始階段，教師應注重引導學生以科學的態(tài)度和方法去發(fā)現(xiàn)和解決問題，并在教學過程中不斷訓練學生的實驗技能和動手技能。本文以“樂音的特性”一課為例，結(jié)合本節(jié)課的教學內(nèi)容，淺談如何提高實驗教學的有效性。

一、有效設計演示實驗

物理演示實驗是創(chuàng)設情境、引入環(huán)節(jié)或?qū)嵤┨骄炕顒拥闹匾緩剑哂醒菔拘?、展示性和探究性。實施演示實驗的方式有很多，包括傳統(tǒng)的教具式操作和新興的多媒體操作等。無論采取哪種演示方式，教師只要針對特定的教學內(nèi)容和教學環(huán)境設計出有效的演示實驗，都可以動態(tài)實時地體現(xiàn)實驗過程、展示實驗結(jié)果，能使學生從直觀思維向抽象思維過渡，可以鞏固和加深學生對所學物理知識的理解和應用。

（一）改變演示實驗的呈現(xiàn)時間，讓低效變高效

在“樂音的特性”常態(tài)教學中，教師通常把摩擦高腳酒杯的實驗環(huán)節(jié)放在整體教學內(nèi)容結(jié)束后，目的是對音調(diào)這一特性的知識進行延伸和拓展。

常規(guī)的實驗時間安排是：學習完樂音的三個特性后，為對音調(diào)知識的細節(jié)進行補充，會把一個裝有少量水的高腳杯放在桌面上，一只手按住高腳杯的底座，將另一只手的手指潤濕后沿著杯口邊緣摩擦（手指不要脫離杯口），使其發(fā)出聲音，進一步操作是改變高腳杯中的水量，讓學生分辨聲音音調(diào)的變化，進而讓學生聯(lián)系之前所學知識思考其中的原理，以達到對知識延伸和拓展的目的。

筆者在設計本節(jié)課的引入時，把上述實驗放置在開始的情景創(chuàng)設中，改變了傳統(tǒng)的教學安排。聯(lián)系實際教學，用摩擦高腳杯的演示實驗代替用多媒體進行的模擬仿真聲音，讓抽象感官變?yōu)閷嵲诘男蜗蟾杏|。筆者重新安排此演示實驗的方案是：把原來裝有少量水的酒杯換成了裝有大量水的高腳酒杯，先用濕潤的手指摩擦杯口邊緣，學生用眼觀察，用耳聆聽。為了實驗展示的生動性，下一步操作是把高腳杯中的水喝掉一點，使水量變少，重復之前摩擦杯口邊緣的操作，學生發(fā)現(xiàn)音調(diào)明顯變高;教師再次喝掉一點水，水量變得更少，再次摩擦，音調(diào)變得更高。在剛剛形象生動的演示實驗展示下，學生能迅速找出重點問題，之后教師啟發(fā)他們思考，讓學生順利地融入到接下來的“學”中。

實際教學結(jié)束后的反思：根據(jù)此演示實驗所期望達成的教學目的，深刻體會到把摩擦高腳酒杯的實驗從“后”搬到“前”，進行針對性的編排設計，創(chuàng)設了生動形象的課堂情景，多了一個生動展示的教學功效，提高了教學效率。

（二）增大可見性，讓演示實驗起到更好的效果

本節(jié)課中，在“探究影響聲音高低的因素”時，筆者設計成兩部分。第一部分是教師的演示實驗探究;第二部分是學生驗證猜想的探究實驗活動。常規(guī)的演示實驗設計是用一張硬卡片先后在木梳的齒上劃過，一次快些，一次慢些，分析卡片發(fā)出聲音的高低有什么不同?；蛘呤前延部ㄆ旁谛D(zhuǎn)的齒輪上，使齒輪敲打硬卡片，讓硬卡片振動發(fā)聲。通過搖動手柄讓齒輪的轉(zhuǎn)速逐漸增大，讓學生仔細比較硬卡片兩次發(fā)出聲音的高低有什么變化。

在沒有引入音調(diào)、頻率的概念前，教師進行演示試驗的目的是讓學生通過看到的現(xiàn)象、聽見的聲音，初步形成一個聲音的高低與聲源振動快慢有關(guān)的思維意識。但之前木梳、齒輪的實驗設計，可見度低，學生看到的聲源振動狀況不明顯，聽見聲音的高與低之間的跨度不夠大。以木梳為例，梳齒振動時的快慢不易觀察，學生往往是通過撥動硬卡片的速度來判斷梳齒振動的快慢的。同樣，盡管增大了齒輪的轉(zhuǎn)速，但硬卡片振動的加快并沒有形象直觀地顯示出來。展示現(xiàn)象的不明顯是這兩例實驗的不足之處，如何達成演示實驗的有效性呢？為此，筆者嘗試了多種替換的實驗器材，最后發(fā)現(xiàn)，長形的硬塑料卡片和旋轉(zhuǎn)的自行車輪胎是最佳搭配。在這么多的嘗試中，長形塑料卡片的振動快慢“可見度”最高，即振動的快慢清晰可尋，并且聲音的高低區(qū)域變化相當明顯，甚至令人震撼。最重要的是該演示實驗可操作性很強，通過手動旋轉(zhuǎn)腳踏板，控制輪胎的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速越快，硬塑料卡片振動越快，聲音越高。

學生通過生動的現(xiàn)象，包括對老師演示實驗操作的感知，可以自主發(fā)現(xiàn)問題和提出問題，即通過有效的演示實驗，能夠達成有效的實驗現(xiàn)象，能促進學生的有效學習。

二、有效設計學生探究實驗

探究實驗對引導學生追求根源、探索知識有極其重要的作用，有效的探究實驗要突出探究的問題，要凸顯探究實驗的目的，其他方面的知識不要延伸過長，以免混淆學生的視線。本節(jié)課的探究實驗目標不是培養(yǎng)學生分析和處理數(shù)據(jù)的能力，而是使學生初步養(yǎng)成良好的科學品質(zhì)，因為只有明確探究目的和任務，探究活動才能做到有的放矢，活動的有效性才能得到保證。

探究實驗的設計主旨之一是有系統(tǒng)地鍛煉、培養(yǎng)學生的探究動手能力，所以，教師在探究實驗的設計過程中，要考慮到學生可以從展示的現(xiàn)象中萌生出與之相呼應的疑問，即需要把握學生探究實驗的達成度，否則無效的探究實驗對于剛接觸學習物理這門學科的初二學生來說，會產(chǎn)生一定的認知障礙。

（一）以“大”換“小”，初顯成效

在“探究影響聲音高低的因素”時，學生的探究實驗設計是將鋼制刻度尺的一端緊壓在桌面上，另一端伸出桌面，撥動刻度尺使它振動，聽它振動時所發(fā)出聲音的高低，同時注意觀察刻度尺振動的快慢;改變刻度尺伸出桌面的長度，再次撥動，指導學生比較兩種情況下刻度尺振動的快慢和發(fā)出聲音的高低，分析它們之間有怎樣的關(guān)系。

此探究實驗的目的是讓學生知道聲源振動越快，產(chǎn)生的聲音就越高。探究源于問題，而問題又離不開具體實驗現(xiàn)象的展示，所以這里需要改變刻度尺伸出桌面的長度，再用大小相同的力撥動（目的是讓刻度尺前后兩次振動的幅度大致相等），讓學生觀察到聲源振動快慢的改變。之前學生都是用的小號刻度尺，現(xiàn)象不夠明顯，即無法有效觀察到鋼尺振動的快慢。在實際的操作中，若換成大號的鋼制刻度尺，振動的快慢就會被有效“放大”。簡單的把實驗工具以“大”換“小”，高效達成了實驗展示的可觀性，提高了此探究實驗的成效。

（二）合理利用電教手段，擴大探究實驗的效益

在上述探究實驗中，由于實驗觀察目標小，現(xiàn)象細微，增加了學生的理解難度，直接影響了活動效果。對此，教師可以讓學生用投影儀或攝像頭將自己的操作過程和實驗現(xiàn)象放大，使其在銀幕上清晰地展示出來，增加學生之間的互動和交流，方便學生的觀察與思考。通過合適的電教手段，能夠加深學生對某些問題的認識，可使一些抽象的問題具體化、形象化。在物理課堂中，利用投影儀等電教手段，能夠“凸出”學生的探究過程，能使學生不由自主地重視自己的實驗收集記錄，可在主觀上產(chǎn)生分析和處理記錄的欲望，之后教師可指導學生利用探究實驗的結(jié)果解決出生活中的實際問題，這樣可提高物理探究實驗的有效性。

總之，教師的實驗設計應該多元化，應避免設計思路的單一，應對實驗器材精挑細，最大化地達成實驗的有效性。在本課的實驗案例中，對某些實驗設計的改動盡管很小，但實驗效果得到了很大提升，從長遠眼光看，有效的實驗設計可以全面激發(fā)學生的動手能力和思維能力，有助于教師的“教”和學生的“學”。因此，我們在設計實驗的過程中應以“有效”為宗，達成所“學”。

【參考文獻】

[1]張倩.新課改背景下初中物理作業(yè)有效設計探究[J].甘肅教育，2018（03）

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