優(yōu)化實驗設(shè)計，建構(gòu)魅力物理課堂

周峰

【摘要】物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，初中階段的學(xué)生具有很強的好奇心和求知欲，如果按照傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式，很容易讓學(xué)生厭倦學(xué)習(xí)，另外新課標(biāo)對初中物理教學(xué)提出了更高的要求——學(xué)生才是課堂的主體，那么教師就可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容精心優(yōu)化實驗設(shè)計，更好地吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力，調(diào)動他們參與學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，建構(gòu)富有魅力的初中物理課堂.

【關(guān)鍵詞】初中物理;實驗設(shè)計;課堂教學(xué)

傳統(tǒng)的物理課堂多是教師講授、學(xué)生聽講的教學(xué)模式，實驗作為物理教學(xué)不可或缺的一部分，教師在實驗教學(xué)時也多采用這種教學(xué)模式，這樣的課堂比較死板，缺乏學(xué)生的參與過程，導(dǎo)致學(xué)生不能保持長久的注意力，為了扭轉(zhuǎn)這種局面，教師可以優(yōu)化實驗設(shè)計，以便更好調(diào)動學(xué)生的參與熱情，正是在學(xué)生的參與中，才有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力，領(lǐng)略物理的魅力和精彩.

1 優(yōu)化實驗設(shè)計，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

導(dǎo)入成功與否是教學(xué)效果好與壞的關(guān)鍵，因此教師在進(jìn)行課堂教學(xué)的過程中，不再使用長驅(qū)直入的方式，而是根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化實驗設(shè)計作為課堂導(dǎo)入[1].設(shè)計的實驗本著易于操作、取材簡單的理念，把物理實驗理論與實踐進(jìn)行有機的結(jié)合，使學(xué)生能夠深深地感受到其中的樂趣，再加上初中階段的學(xué)生好奇心比較強，因此他們更愿意加入到實驗中來，從而有效地喚醒求知欲望，提升課堂教學(xué)的成效.

例如在教學(xué)《氣體的壓強》一課時，由于大氣是看不見摸不著的，雖然學(xué)生生活在其中，可是對于氣體壓強的存在卻是不容易理解的，要想順利地完成本節(jié)課，教師可優(yōu)化實驗設(shè)計進(jìn)行導(dǎo)入，以幫助學(xué)生對大氣壓有直觀的認(rèn)識.教師在課前拿出事先準(zhǔn)備好的實驗器材——簡單、易于操作：剝掉皮的熟雞蛋、小玻璃瓶（使雞蛋略微大于瓶口）、棉球（蘸有酒精）、打火機.學(xué)生看到這些簡單的器材心中充滿疑惑——這么簡陋的器材也能進(jìn)行實驗？教師開始操作起來，學(xué)生的好奇心被成功的激發(fā)，自然就非常認(rèn)真地觀看教師的操作，教師先把雞蛋放在瓶口上，雞蛋穩(wěn)穩(wěn)地立在了瓶口上，接著教師拿掉雞蛋并用打火機點燃棉球后放入小玻璃瓶中，然后把雞蛋尖尖的那頭壓在瓶口上，教師提醒學(xué)生仔細(xì)觀察會發(fā)生什么現(xiàn)象，學(xué)生驚奇地發(fā)現(xiàn)雞蛋先是變長了，最后出現(xiàn)了更為驚奇的一幕——雞蛋進(jìn)入了瓶子中，學(xué)生都有點不相信自己的眼睛了，教師趁勢抓住學(xué)生的疑惑心理，向?qū)W生提出：為什么雞蛋會進(jìn)入瓶子呢？這就是本節(jié)課將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容——氣體的壓強，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣被成功的激發(fā)了出來.

教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，通過實驗導(dǎo)入新課，讓學(xué)生在實驗的激發(fā)下，產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，增進(jìn)獲取新知的內(nèi)驅(qū)力，為接下來的深入學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，有助于提升學(xué)習(xí)效果.

2 優(yōu)化實驗設(shè)計，激發(fā)探究欲望

物理知識都有理論性，而且對于初中學(xué)生來說很抽象，如果教師平鋪直敘地進(jìn)行講授，學(xué)生理解起來就會有困難，因此教師可以優(yōu)化實驗設(shè)計，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的原理為學(xué)生設(shè)計實驗，讓學(xué)生在實驗的展示中產(chǎn)生探究的欲望，積極投入到實驗活動中，有思考、分析動腦的過程，這樣將有助于學(xué)生對物理原理有清楚的認(rèn)識，促進(jìn)他們準(zhǔn)確地掌握物理知識，強化他們對所學(xué)知識的印象[2].

例如 在教學(xué)《摩擦力》一課時，本節(jié)課涉及了滑動摩擦力的大小與正壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)的內(nèi)容，如果教師直接告訴學(xué)生這個結(jié)論，學(xué)生就只是死記硬背，未必能真正理解.因此，教師根據(jù)物理原理優(yōu)化實驗設(shè)計，幫助學(xué)生理解這部分內(nèi)容.教師先拿上一個長條凳子，并在凳子的一側(cè)放置一些書，然后請上來兩個學(xué)生，讓學(xué)生把手放在凳子的下方拖動凳子，兩個學(xué)生同時向相反方向拖凳子，教師讓其他學(xué)生猜測一下誰將是勝利者，并說出猜測的理由.學(xué)生紛紛猜想實驗結(jié)果，最后沒有放書的這側(cè)的學(xué)生輸了，猜到這個結(jié)果的學(xué)生都很興奮，得出滑動摩擦力與正壓力有關(guān).接著教師拿掉凳子上的書并交給輸了的學(xué)生一塊毛巾，這個學(xué)生把毛巾纏在手上后兩個人繼續(xù)進(jìn)行實驗，教師仍舊叮囑其他學(xué)生進(jìn)行猜想和思考，看看這次的勝利者會是誰，并分析其中的原因.學(xué)生再次積極地行動起來，仔細(xì)觀察并動腦思考、分析、探究，這次是纏上毛巾的學(xué)生勝利了，課堂再次達(dá)到高潮，猜對的學(xué)生發(fā)表自己的看法：之所以勝利是由于毛巾的功勞，是毛巾增大了手和凳子之間的粗糙程度.在學(xué)生的積極探究中，把滑動摩擦力的有關(guān)因素找了出來，使學(xué)生在直觀的實驗中有了準(zhǔn)確的認(rèn)知.

教師結(jié)合物理原理進(jìn)行優(yōu)化實驗設(shè)計，使學(xué)生在實驗中能夠直觀地獲取到相關(guān)的物理知識，同時也成功地激發(fā)了學(xué)生的探究欲望，提升了學(xué)生的課堂參與性，這與教師的單純灌輸相比，效果要好得多.

3 優(yōu)化實驗設(shè)計，提升思維能力

物理知識有時不能直接地表現(xiàn)出來，需要依靠學(xué)生在頭腦中建立模型來化解學(xué)習(xí)難點.為了學(xué)生能夠從抽象的知識點中獲取到物理模型，教師可以利用實驗助力課堂教學(xué)，這樣就能讓學(xué)生在形象的實驗中，通過觀察、分析、思考、歸納，探尋到具體的物理模型，促進(jìn)知識的增長，有效地提升學(xué)生的思維能力，讓物理課堂更加靈動.

例如 在教學(xué)《電阻》一課時，教師先是把電阻的大小決定因素講解給學(xué)生，為了更加形象地讓學(xué)生得出這個結(jié)論，教師通過引入實驗，讓學(xué)生親眼見證了電阻大小與什么有關(guān)的事實.教師準(zhǔn)備好了兩節(jié)干電池、小燈泡、兩塊銅板（有小孔），用導(dǎo)線把它們連接起來，再把硫酸銅溶液倒入玻璃缸中，教師先提醒學(xué)生注意觀察隨著兩塊銅板插入溶液的深度不同時小燈泡的亮度有何變化，從而說明了什么問題.學(xué)生很認(rèn)真地觀察著教師的操作，學(xué)生發(fā)現(xiàn)隨著教師把銅板插入溶液越深，小燈泡的亮度在逐漸變亮;接著教師再次提醒學(xué)生注意觀察兩塊銅板在同一深度時逐漸拉開距離，小燈泡的亮度又會有何變化，說明什么問題，學(xué)生通過觀察發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度隨著銅板距離的變大而變暗.其實這個實驗就是告訴學(xué)生導(dǎo)體的橫截面積變大導(dǎo)致導(dǎo)體的電阻變小、導(dǎo)體的長度變長導(dǎo)致導(dǎo)體的電阻變大，可是這個實驗在說明橫截面積、長度時并不是直接給出的，需要學(xué)生進(jìn)行觀察、抽象分析、提煉得出電阻的模型，經(jīng)過一定的時間、再加上教師從各個角度讓學(xué)生觀察銅板在硫酸銅溶液的位置，最后學(xué)生得到了銅板中間夾著的硫酸銅溶液就是導(dǎo)體，它的橫截面積與銅板的相同，它的長度就是銅板間的距離，至此導(dǎo)體的電阻的模型就顯現(xiàn)在學(xué)生的頭腦中了.

教師借助實驗，使學(xué)生在觀察、分析中獲取到新的物理模型，這樣不僅能夠使學(xué)生的注意力始終保持在課堂教學(xué)中，還能使他們在提煉物理模型的過程中，發(fā)展思維能力，讓物理課堂更加高效、精彩.

4 優(yōu)化實驗設(shè)計，培養(yǎng)探究能力

新課標(biāo)要求尊重學(xué)生的主體地位，教師要順應(yīng)時代發(fā)展的需求，把課堂的主動權(quán)交還給學(xué)生，尤其在實驗環(huán)節(jié)，教師可以根據(jù)學(xué)生已經(jīng)掌握的知識優(yōu)化實驗設(shè)計，給學(xué)生提供參與實驗探究的機會，特別是有些實驗在操作時有不當(dāng)?shù)姆矫?，教師就可以和學(xué)生一起探究新的實驗方案，并讓學(xué)生按照自己制定的實驗方案進(jìn)行操作，這樣的課堂不僅高效、輕松，還能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，提升學(xué)習(xí)質(zhì)量[3].

例如 在教學(xué)《升華與凝華》一課時，在講到升華與凝華的特點部分，課本中要求觀察升華和凝華現(xiàn)象，利用了錘形玻璃泡操作實驗，而錘形玻璃泡很容易破碎，在操作時不安全，因此教師就組織學(xué)生對這個實驗方案進(jìn)行了深入的探究，學(xué)生在寬松的探究氛圍中積極發(fā)言，紛紛提出自己的實驗方案，其中就有學(xué)生提出了玻璃泡易碎，可以改換成玻璃瓶，只需要把它密封好就行了，還有學(xué)生提出課本中提到了冷卻過程，并沒有指出怎樣冷卻的，如果等待玻璃泡自然的冷卻需要很長的時間，課堂教學(xué)就會受到影響，可是如果放到水中會不會造成玻璃泡破碎呢，還有學(xué)生提出課本中給出的微微加熱，那么可以利用熱水和冷水來實現(xiàn)加熱和冷卻的過程，最后大家總結(jié)出：用玻璃瓶代替錘形玻璃泡來操作實驗，用兩只燒杯分別裝上熱水和冷水.

這樣這個實驗就變得簡單易于操作了，于是教師讓學(xué)生動手實際操作實驗，學(xué)生很積極地操作起來，先把碘顆粒放入到玻璃瓶中，然后在兩只燒杯中分別放入熱水和冷水，先把玻璃瓶放到熱水中，學(xué)生仔細(xì)觀察看到了玻璃瓶中都是出現(xiàn)了紫紅色的碘蒸氣，接著把玻璃瓶放到冷水中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)在玻璃瓶的側(cè)壁上附著了一層晶瑩的碘粒.

教師根據(jù)學(xué)生的知識水平優(yōu)化實驗設(shè)計，讓學(xué)生對課本上的實驗探究新的方案，并讓學(xué)生按照自己制定的實驗方案親身操作，這樣不僅能夠讓學(xué)生在課堂中更活躍，還能夠激活學(xué)生的源思維，提高思考力和創(chuàng)造力.

5 優(yōu)化實驗設(shè)計，提升辨析能力

在進(jìn)行實驗教學(xué)時，教師習(xí)慣于操作得很完美，感覺這樣就能給學(xué)生起到榜樣的作用，使學(xué)生在完成實驗時也能夠做到完美，殊不知這樣的完美對學(xué)生收獲知識來說是不利的，而且在考察實驗內(nèi)容時，也會出現(xiàn)找實驗操作錯誤或不當(dāng)之處的考查，完美的實驗操作不利于學(xué)生反思，學(xué)生只能依靠死記硬背來完成這類的題目.因此，教師為了扭轉(zhuǎn)這一局面，可以把操作失敗的實驗擺在學(xué)生的面前，以沖擊學(xué)生的感官，之后再讓學(xué)生體會到實驗的成功.這樣的對比，能夠很好地提升學(xué)生的辨析能力，彰顯物理課堂的魅力.

例如 在教學(xué)《分子的相互作用》一課時，教師就把實驗的失敗和成功都展現(xiàn)在了學(xué)生的眼前，使學(xué)生既看到了操作失敗又看到了最終的成功，這樣在學(xué)生的頭腦中將留下深深的實驗印記.教師針對鉛塊為什么能夠吸附在一起展示操作給學(xué)生并不時用問題來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察、思考.

教師首先提出：如果不用任何的粘合劑，能否可以使兩塊鉛塊吸附在一起.有學(xué)生就主動要求操作一下試試，這個學(xué)生用盡了全身的力氣，最終也沒辦法使鉛塊吸附在一起，這時教師也拿起鉛塊模仿剛剛學(xué)生的樣子——用力壓兩塊鉛塊，最后也操作失敗了.這時教師拿起一把小刀，在學(xué)生的見證下又拿起鉛塊，用小刀把兩塊鉛塊削得特別的平滑并展示給學(xué)生看，接著讓學(xué)生繼續(xù)見證實驗操作，只見教師手拿兩塊鉛塊輕輕的貼在一起，還沒等倒轉(zhuǎn)過來一塊鉛塊就掉了下去，很顯然實驗又一次失敗了，學(xué)生徹底失望了——看來鉛塊在沒有粘合劑的情況下是不可能吸附在一起了，就在學(xué)生要放棄的時刻，教師再次拿起用左右手拿起鉛塊，仍舊是把鉛塊貼在一起，只見教師放慢了擠壓鉛塊的動作，讓學(xué)生能夠清楚地觀察到教師這次是非常用力地把兩塊鉛塊擠壓在一起的，這時教師拿開右手，并緩慢地調(diào)轉(zhuǎn)左手向上提著兩塊鉛塊，學(xué)生吃驚地發(fā)現(xiàn)鉛塊竟然粘合在了一起，這時教師在下方的鉛塊上開始掛鉤碼——一個、兩個、三個……學(xué)生都不敢大聲喘氣，太擔(dān)心鉛塊會被鉤碼拽下來，這時有學(xué)生提出想試試能不能把鉛塊拽開，學(xué)生到講臺前操作了一下，結(jié)果沒能拽下來，這時教師順勢提出為什么用小刀削平滑、用大力氣擠壓就能使鉛塊粘合在一起呢？課堂再次達(dá)到了高潮，使學(xué)生明白了實驗操作的成敗關(guān)鍵在于分子間的距離，也就是說分子間的作用力需要滿足條件才能表現(xiàn)出來.

教師在課堂教學(xué)中，把實驗操作的成敗都展現(xiàn)在學(xué)生的面前，撞擊學(xué)生的思維，強化他們對所學(xué)知識的理解，還能提升學(xué)生的辨析能力，實現(xiàn)建構(gòu)魅力物理課堂的目標(biāo).

6 結(jié)語

總之，在物理課堂教學(xué)的過程中，教師要充分發(fā)揮實驗在物理教學(xué)中的作用，通過優(yōu)化實驗設(shè)計，讓學(xué)生能夠積極、主動地參與到學(xué)習(xí)活動中，強化對所學(xué)知識的理解，建構(gòu)完善的知識體系，發(fā)展學(xué)生的思維能力和物理綜合素養(yǎng)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展.

參考文獻(xiàn)：

[1]葛曉燕.初中物理創(chuàng)新實驗教學(xué)策略探討[J].求學(xué)，2021（16）：7-8.

[2]孫琴.小實驗，大作用——初中物理教學(xué)中的實驗教學(xué)法探討[J].新課程，2021（21）：218.

[3]鄭建新.基于發(fā)展學(xué)生思維品質(zhì)的初中物理實驗設(shè)計[J].中學(xué)物理，2021，39（22）：29-31.