例談創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用

陳開韶

【摘 要】本文通過課堂教學(xué)案例論述了創(chuàng)新新趣味實(shí)驗(yàn)在高中物理課堂教學(xué)中的新課導(dǎo)入、物理概念教學(xué)、物理規(guī)律教學(xué)等幾方面的應(yīng)用，闡明創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)對激發(fā)和調(diào)動學(xué)生對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和物理學(xué)習(xí)的積極主動性、有效體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，對提高物理課堂教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效率重要作用。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新性;趣味實(shí)驗(yàn);高中物理教學(xué)

物理是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)是喚起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生求知欲的有效手段。在新課導(dǎo)入、形成物理概念、得出物理規(guī)律、習(xí)題教學(xué)等教學(xué)環(huán)節(jié)中巧妙融入設(shè)計(jì)創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)，能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生思考，在鞏固、深化運(yùn)用物理知識時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和知識遷移能力。本文筆者通過創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐，結(jié)合創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的應(yīng)用案例，來闡述創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)對物理教學(xué)的促進(jìn)作用。

案例1：創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)在創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課中的應(yīng)用

學(xué)習(xí)興趣是最佳的老師，是促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)物理的內(nèi)在動機(jī)。在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)中合理設(shè)計(jì)創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)，能夠牢牢抓住學(xué)生的好奇心，充分激發(fā)學(xué)生的求知欲望。

如在進(jìn)行《變壓器》教學(xué)時(shí)，若僅僅關(guān)注理想變壓器變壓公式的記憶和應(yīng)用，忽視對現(xiàn)實(shí)問題的關(guān)注，容易造成學(xué)生雖學(xué)習(xí)了相關(guān)知識卻難以解釋相關(guān)現(xiàn)象的結(jié)果。在新課導(dǎo)入教學(xué)中教師通過設(shè)計(jì)創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)：“魔術(shù)：隔空取電”，先引發(fā)強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突：學(xué)生看到燈泡跟導(dǎo)線連在一起，沒有接電源，只是在紙盒上方移動就有了電;立即觸發(fā)了學(xué)生的強(qiáng)烈的興趣和思維活動，激起學(xué)生解決問題，探究新知的欲望。

所需教具：可拆式變壓器、小燈泡、電源、開關(guān)、導(dǎo)線（如圖1所示）。

圖1

教師將可拆變壓器鐵芯斷開，用黑色紙盒密封，將用導(dǎo)線與小燈泡制作的感應(yīng)環(huán)在黑色紙盒上方來回移動，當(dāng)移動到兩鐵芯上方時(shí)，小燈泡亮起，實(shí)現(xiàn)“隔空取電”。接著引導(dǎo)學(xué)生積極思考，沒有接電源的小燈泡為何能夠亮起？教師引導(dǎo)學(xué)生回顧電磁感應(yīng)知識后，拆開黑色紙盒進(jìn)行揭秘，將可拆變壓器展示在學(xué)生面前，學(xué)生立刻就明白了小燈泡能夠亮起，原因就在于變壓器的作用。

這個(gè)創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)很好起到激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，探索新知識的動機(jī)。同時(shí)這個(gè)“魔術(shù)”一下就把學(xué)生吸引住了，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，在“魔術(shù)”揭秘之后，也為后續(xù)的教學(xué)提供實(shí)例，為討論變壓器的工作原理做好鋪墊。

案例2：創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)在物理概念教學(xué)中的應(yīng)用

高中階段的物理概念普遍比較抽象，很多學(xué)生理解存在障礙。教師根據(jù)學(xué)生的已有認(rèn)知，通過創(chuàng)建一個(gè)愉快有趣的學(xué)習(xí)物理概念的情境，設(shè)計(jì)巧妙的創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)，充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)主觀能動性，讓學(xué)生更容易發(fā)現(xiàn)與物理概念相關(guān)的現(xiàn)象與問題，從而引導(dǎo)學(xué)生深化對物理概念內(nèi)涵和外延的理解。

如在學(xué)習(xí)“磁場”這一物理概念時(shí)，如果教師僅僅介紹磁場是一種看不見摸不著的客觀存在的物質(zhì)，學(xué)生聽起來相對枯燥，理解磁場概念存在較大困難。因此在磁場概念教學(xué)中，設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)分組的創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生感知磁場：

所需教具：條形磁鐵、帶輪小車（如圖2所示）。

圖2

學(xué)生將其中一根條形磁鐵固定在帶輪小車上，取另外一根條形磁鐵的N極靠近小車上的條形磁鐵的N極，發(fā)現(xiàn)小車向右運(yùn)動;取走左側(cè)條形磁鐵，則小車慢慢停了下來。引導(dǎo)學(xué)生思考：兩條形磁鐵有沒有接觸？條形磁鐵對間的作用力是靠什么來傳遞的？學(xué)生在教師引導(dǎo)下得到是場的作用來傳遞作用力，即磁場。學(xué)生通過感知兩磁體之間沒有接觸也能產(chǎn)生力的作用，便能領(lǐng)會“兩磁體未接觸也能通過磁場產(chǎn)生力的作用” 這一深層外延，進(jìn)一步提煉出磁場力的作用效果，從而更進(jìn)一步領(lǐng)會磁體周圍存在磁場，并對置于其中的磁體或電流（通電導(dǎo)體）有力的作用。

在物理概念教學(xué)中合理融入創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)，能夠通過有效的探究實(shí)驗(yàn)來引導(dǎo)學(xué)生形成直觀形象的體會，進(jìn)而降低了學(xué)生理解物理概念的難度。因此利用創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)探究是夯實(shí)物理概念的有效途徑。

案例3：創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)在物理規(guī)律教學(xué)中的應(yīng)用

讓學(xué)生在課堂教學(xué)的有限時(shí)間內(nèi)完成科學(xué)家長期完成的實(shí)驗(yàn)，經(jīng)歷完整的探究過程，形成結(jié)論，順利得出物理規(guī)律，顯然是不現(xiàn)實(shí)的，但教師可以通過設(shè)計(jì)創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生可以在短時(shí)間內(nèi)印象深刻，體驗(yàn)探究過程，應(yīng)用解決問題。教師適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生分析，經(jīng)歷師生對話、討論和協(xié)作，形成一種有益于學(xué)生理解并樂于接受的實(shí)驗(yàn)情境。

牛頓第一定律屬于初高中知識的結(jié)合點(diǎn)，也是運(yùn)動學(xué)和力學(xué)的結(jié)合點(diǎn)。在進(jìn)行《牛頓第一定律》教學(xué)時(shí)，在經(jīng)歷“運(yùn)動不需要力來維持”這一觀點(diǎn)的形成及牛頓第一定律的得到過程中，教師設(shè)計(jì)了一個(gè)分組的創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)：“迷你氣墊船”。

學(xué)生認(rèn)識到運(yùn)動的物體之所以停下來，是因?yàn)槭艿阶枇ψ饔?，引?dǎo)學(xué)生思考：如果阻力減小，那運(yùn)動的物體將會怎樣？從而引入 “迷你氣墊船”創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)。

所需教具：由光盤、氣球和小瓶等三部分制作成的“迷你氣墊船”（如圖3所示）。

圖3

氣球不吹氣，將“迷你氣墊船”置于水平桌面上，輕推它，觀察其滑行距離;第二次吹起氣球，用同樣的力度輕推，觀察其滑行距離并和第一次的距離比較。

學(xué)生發(fā)現(xiàn)：第二次滑行距離比第一次的遠(yuǎn)得多，部分“迷你氣墊船”甚至滑出桌面外?，F(xiàn)象非常明顯。學(xué)生探索熱情被點(diǎn)燃，對后續(xù)的探索過程充滿期待。

教師順勢發(fā)問：如果沒有阻力，運(yùn)動的物體將會怎樣？

學(xué)生猜想：將一直運(yùn)動下去。

為了驗(yàn)證猜想，在教師引導(dǎo)下進(jìn)入下一個(gè)探索環(huán)節(jié)：伽利略斜面實(shí)驗(yàn)。在經(jīng)歷連續(xù)的探索過程后，學(xué)生順利得到牛頓第一定律。

在以上的規(guī)律教學(xué)中，克服了只注重理論推導(dǎo)，只注重物理規(guī)律的應(yīng)用，輕視經(jīng)歷科學(xué)探究得出物理規(guī)律過程，忽略物理學(xué)史和物理研究方法的介紹等的錯(cuò)誤傾向，通過設(shè)計(jì)簡單易行的創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)，組織學(xué)生動手進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生主動參與到物理規(guī)律的形成過程中去，主動探究，得出結(jié)論，搭起良好的學(xué)生學(xué)習(xí)平臺。

案例4：創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)在物理習(xí)題教學(xué)中的應(yīng)用

物理習(xí)題教學(xué)是物理課堂教學(xué)的重要組成部分，是物理概念、規(guī)律和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的延伸與拓展，通過習(xí)題讓學(xué)生理解、鞏固、運(yùn)用與發(fā)展所學(xué)的知識與實(shí)驗(yàn)技能。習(xí)題教學(xué)作為訓(xùn)練學(xué)生思維與培養(yǎng)學(xué)生技能的教學(xué)，在實(shí)際教學(xué)中容易發(fā)展成為了教會學(xué)生如何套公式，如何規(guī)范作答的教學(xué)，教學(xué)枯燥，學(xué)生不愿意聽，教師教的同樣也很累，教學(xué)效果不好。如果能將創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)合理地融入習(xí)題教學(xué)中，不但可以調(diào)節(jié)活躍課堂氣氛，還更容易讓學(xué)生抓住知識本質(zhì)，順利解決問題。

如在學(xué)習(xí)完自由落體運(yùn)動規(guī)律后，運(yùn)用規(guī)律解決問題時(shí)，首先想到的是利用h=gt2。

圖4

通過測量高度計(jì)算下落時(shí)間，但是如果給出的例子是一個(gè)物體從某一高處或從某一高樓自由落下，這樣的例子距離學(xué)生的認(rèn)知還偏離大，不妨用課后小實(shí)驗(yàn)作為開始。

實(shí)驗(yàn)：“測定反應(yīng)時(shí)間?！奔淄瑢W(xué)手握直尺的上端，乙同學(xué)把拇指與食指張開，放在直尺下端零刻度線的兩側(cè)，為了增加實(shí)驗(yàn)的難度，甲同學(xué)還可以用課本對自己手握尺子的部位進(jìn)行遮擋。甲同學(xué)松手，乙同學(xué)用手把直尺抓住，讀出此時(shí)手指位置的刻度，得到直尺的下落距離h，由h=gt2就可以算出乙同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間。雖然這樣的測量較粗略，但利用學(xué)生手中的器材設(shè)計(jì)一個(gè)創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)來幫助學(xué)生加深對自由落體運(yùn)動規(guī)律知識的理解，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到了激發(fā)，也培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)會認(rèn)真觀察生活，運(yùn)用規(guī)律解決生活問題的良好習(xí)慣。

總之，在對高中學(xué)生已有知識基礎(chǔ)和所具備的思維能力水平準(zhǔn)確認(rèn)識并把握到位的前提下，在物理課堂教學(xué)中巧妙地設(shè)計(jì)創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)，合理地融入到新課導(dǎo)入、形成物理概念、得出物理規(guī)律、實(shí)驗(yàn)探究等教學(xué)環(huán)節(jié)中，能夠較好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)物理的主動性，從而有效提高物理教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效率。

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（本文系18-20縣級課題《創(chuàng)新性趣味實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的實(shí)踐研究》研究成果，課題立項(xiàng)編號：KYZ18103）