淺析高中物理教學(xué)中趣味物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)施策略

摘 要：隨著新課改工作的深入開(kāi)展，高中物理教師在組織具體的教學(xué)工作時(shí)，除了采取有效措施引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)以外，還要關(guān)注實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊，為學(xué)生提供更多觀察、操作的機(jī)會(huì)，以便化抽象為直觀，讓學(xué)生在更加真實(shí)且生動(dòng)的情境中把握知識(shí)形成過(guò)程，從而促進(jìn)其綜合素養(yǎng)的穩(wěn)定提升。對(duì)此，本文以人教版高中物理教材為例，著重分析了在教學(xué)實(shí)踐中開(kāi)展趣味實(shí)驗(yàn)的有效策略。

關(guān)鍵詞：高中物理;趣味實(shí)驗(yàn);實(shí)施策略

在高中物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)既是一種有效的探究分析方法，也是一個(gè)重要的教學(xué)板塊，在簡(jiǎn)化學(xué)生理解、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力和思維能力方面發(fā)揮著不可替代的作用。因此，新時(shí)期的高中物理教師要在明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)重要性的基礎(chǔ)上，積極開(kāi)發(fā)各種富有趣味的實(shí)驗(yàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與性，并使之在探究中獲取更為豐富的認(rèn)知，能夠準(zhǔn)確且直觀地掌握所學(xué)內(nèi)容，同時(shí)順利強(qiáng)化其學(xué)習(xí)成就感，輔助他們建構(gòu)完整的知識(shí)體系，進(jìn)而推動(dòng)其學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展。

一、趣味物理實(shí)驗(yàn)概述

（一）基本特點(diǎn)

趣味物理實(shí)驗(yàn)一般有取材便捷、操作簡(jiǎn)單、科學(xué)性強(qiáng)、趣味性濃這四個(gè)特點(diǎn)，主要是因?yàn)椋旱谝唬腥さ膶?shí)驗(yàn)不能過(guò)于復(fù)雜，所選擇的材料應(yīng)是生活中比較常見(jiàn)的或經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單加工之后形成的，這樣才能讓學(xué)生感受到實(shí)驗(yàn)的可操作性，然后聯(lián)系實(shí)際，主動(dòng)操作和實(shí)踐，繼而感受到實(shí)驗(yàn)樂(lè)趣。第二，趣味實(shí)驗(yàn)必須易于操作，既要能夠滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，又在其理解和承受范圍之內(nèi)，使之通過(guò)操作挖掘更為豐富的知識(shí)，不斷簡(jiǎn)化理解過(guò)程。第三，趣味實(shí)驗(yàn)的根本目的是幫助學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)，所以具備科學(xué)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠讓學(xué)生在觀察和操作的過(guò)程中體驗(yàn)樂(lè)趣、吸收知識(shí)。第四，趣味實(shí)驗(yàn)的基本特點(diǎn)就是有趣，即應(yīng)當(dāng)挖掘各種富有趣味的元素、活動(dòng)，減少?gòu)?fù)雜的流程和數(shù)據(jù)，讓學(xué)生能夠更加便捷和快速地挖掘知識(shí)，以此提升其學(xué)習(xí)效果。

（二）優(yōu)勢(shì)和價(jià)值

1.有助于激活學(xué)生思維

在課堂教學(xué)中實(shí)施趣味物理實(shí)驗(yàn)，能夠激活學(xué)生的思維，使之學(xué)會(huì)使用不同的材料、方法挖掘知識(shí)，同時(shí)從多個(gè)角度、層面分析問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新和創(chuàng)造，在實(shí)驗(yàn)中提出更多新觀點(diǎn)，以此推動(dòng)學(xué)生更為高效地吸收知識(shí)。

2.有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣

對(duì)學(xué)生而言，有趣的事物往往更能吸引他們的注意力，也更容易被他們理解，所以通過(guò)組織趣味物理實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生在物理課上獲得更加豐富的體驗(yàn)，不斷觸發(fā)他們的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，同時(shí)使之產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲、成就感，輔助端正其學(xué)習(xí)態(tài)度、強(qiáng)化其學(xué)習(xí)積極性，順利提升其學(xué)習(xí)成效[1]。

3.有助于強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

學(xué)生在參與趣味物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，能夠從中學(xué)到更加豐富的知識(shí)，也可以掌握更多操作實(shí)驗(yàn)的方法與技巧，同時(shí)形成科學(xué)探究的意識(shí)，按照一定的邏輯逐層分析，然后得出更加客觀、真實(shí)的結(jié)論，有助于推動(dòng)其科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。

（三）設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)趣味物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師要遵循以下原則：其一，目的性。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師必須明確最終的目的，即實(shí)驗(yàn)需要達(dá)到什么效果，學(xué)生應(yīng)從實(shí)驗(yàn)中獲取哪些知識(shí)，然后再據(jù)此設(shè)計(jì)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案，保證趣味性的同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生不斷提升自我。其二，簡(jiǎn)易性。趣味物理實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展應(yīng)具備材料簡(jiǎn)單、過(guò)程簡(jiǎn)單、原理簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，保證學(xué)生能夠更加高效地接收各類(lèi)信息，然后從中挖掘知識(shí)，滿足學(xué)生獨(dú)立操作的需求，讓他們?cè)谔骄恐欣斫夂蛢?nèi)化知識(shí)。其三，參與性。教師設(shè)計(jì)的趣味物理實(shí)驗(yàn)必須要具備足夠的吸引力，促使學(xué)生主動(dòng)參與其中，通過(guò)觀察、設(shè)計(jì)、探究、分析等完善實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，同時(shí)不斷強(qiáng)化學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、信息提取能力。其四，熟悉性。趣味物理實(shí)驗(yàn)是面向?qū)W生開(kāi)展的，目的是讓學(xué)生理解相應(yīng)的物理知識(shí)，此時(shí)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、選用的實(shí)驗(yàn)材料等應(yīng)當(dāng)貼近學(xué)生的生活，讓其具有熟悉感，才能在探究中獲得更為豐富、真實(shí)的體驗(yàn)，更為順利地掌握知識(shí)。其五，關(guān)聯(lián)性。教師設(shè)計(jì)趣味物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，還要關(guān)注知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活的關(guān)系，讓學(xué)生在探究中自主聯(lián)系生活，嘗試使用所得知識(shí)解決生活問(wèn)題，由此使之更為準(zhǔn)確地理解物理原理，同時(shí)能夠基于現(xiàn)實(shí)生活進(jìn)行拓展思考，為其后續(xù)的創(chuàng)新、實(shí)踐打下良好的基礎(chǔ)[2]。

二、高中物理教學(xué)中開(kāi)展趣味實(shí)驗(yàn)的有效策略

（一）創(chuàng)設(shè)演示情境增強(qiáng)趣味實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)效果

為了提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，高中物理教師可以在講課過(guò)程中創(chuàng)設(shè)演示實(shí)驗(yàn)情境，以此呈現(xiàn)更加富有趣味的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，促使學(xué)生在觀察、分析的過(guò)程中直觀地掌握相關(guān)知識(shí)，輔助強(qiáng)化他們的學(xué)習(xí)效果。例如：在講解人教版高一必修第二冊(cè)第六章“圓周運(yùn)動(dòng)”中的“向心力”一節(jié)時(shí)，高中物理教師就可以創(chuàng)設(shè)一個(gè)有趣的演示實(shí)驗(yàn)情境，即：準(zhǔn)備一個(gè)塑料瓶，并在瓶口鉆洞系上繩子，然后打開(kāi)瓶蓋，向其中注入滴了黑色墨水的水，在不封口的情況下甩動(dòng)繩子，讓塑料瓶轉(zhuǎn)動(dòng)，要求學(xué)生觀察水有沒(méi)有流出來(lái)。而后，教師可以放慢轉(zhuǎn)動(dòng)繩子的速度，讓學(xué)生繼續(xù)觀察。此時(shí)，很多學(xué)生會(huì)提出疑問(wèn)：“為什么水沒(méi)有流出來(lái)？究竟是什么原理呢？”而教師可以將此問(wèn)題作為切入點(diǎn)，順利引出“向心力”這一概念，以便迅速調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心，使之更加主動(dòng)地開(kāi)展之后的探究與分析活動(dòng)。通過(guò)設(shè)計(jì)有趣的演示實(shí)驗(yàn)，能夠?yàn)閷W(xué)生呈現(xiàn)更加真實(shí)且直觀的情境，讓他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后主動(dòng)探究知識(shí)，有助于推動(dòng)教學(xué)進(jìn)度，促進(jìn)學(xué)生物理綜合素養(yǎng)的穩(wěn)定發(fā)展。

（二）借助生活素材指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展趣味實(shí)驗(yàn)

在開(kāi)展趣味物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，高中教師可以充分發(fā)揮生活素材的優(yōu)勢(shì)，引導(dǎo)學(xué)生自制實(shí)驗(yàn)器具，然后圍繞特定主題開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，從而有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與興趣，輔助提升他們的學(xué)習(xí)成效。例如：教師在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)人教版高一必修第一冊(cè)第四章“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”中的“超重和失重”時(shí)，就可以讓學(xué)生提前搜集生活中常見(jiàn)的易拉罐，裁掉罐子的頂部，在底部鉆一個(gè)孔，分別使用兩根橡皮筋穿過(guò)底部的小孔打個(gè)結(jié)，在未打結(jié)的兩端各系上一個(gè)相對(duì)較重的物品，如金屬砝碼、石頭等，并將兩個(gè)物品固定在罐子兩端之外，確保其能夠被拉入罐子，接著在罐子口系上繩子，以便操作罐子上升或者下降。待做好實(shí)驗(yàn)器材之后，物理教師可以讓學(xué)生先操作罐子，使之呈自由落體的方式下降，并在此期間觀察罐子外部?jī)蓚€(gè)重物的位置變化，之后再將兩個(gè)重物重新安置到罐外，恢復(fù)原裝置的效果，且可以將重物稍微往下拉一些，使得橡皮筋向外延伸多一些，再操作罐子使之加速上升，并觀察此過(guò)程中罐外兩個(gè)重物的位置變化。最后，物理教師可以要求學(xué)生分享自己觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如“罐子自由下落時(shí)，兩個(gè)重物被拉入了罐子之中，明顯聽(tīng)到了響聲，而罐子加速上升時(shí)，兩個(gè)重物不僅沒(méi)有進(jìn)入罐內(nèi)，反而有向下墜的趨勢(shì)，比剛開(kāi)始所處的位置要低一些”，而教師可以趁機(jī)提問(wèn)：“那么這是為什么呢？可以用什么物理知識(shí)來(lái)解釋?zhuān)俊庇纱隧樌觥俺睾褪е亍边@兩個(gè)概念，便于學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)來(lái)理解和分析，輔助提升其學(xué)習(xí)效率。當(dāng)然，教師也可以鼓勵(lì)學(xué)生依據(jù)這一實(shí)驗(yàn)原理重新利用生活素材設(shè)計(jì)相似的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)反復(fù)驗(yàn)證來(lái)了解失重和超重的概念，并結(jié)合生活中的相關(guān)現(xiàn)象展開(kāi)分析，以此不斷強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)探究思維，培養(yǎng)他們良好的學(xué)科素養(yǎng)[3]。

（三）鼓勵(lì)學(xué)生合作完成趣味物理實(shí)驗(yàn)

在組織學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí)，教師還可以激發(fā)他們的主體意識(shí)，設(shè)計(jì)合作實(shí)驗(yàn)任務(wù)來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與熱情，以此使之在展現(xiàn)自我的過(guò)程中感受到更多樂(lè)趣，并能夠不斷發(fā)散思維，通過(guò)討論、分析、驗(yàn)證等掌握物理知識(shí)的形成過(guò)程，從而促進(jìn)其綜合素養(yǎng)的發(fā)展。例如：教師可以根據(jù)人教版高二選擇性必修第二冊(cè)第二章“電磁感應(yīng)”中“楞次定律”一節(jié)的內(nèi)容設(shè)計(jì)導(dǎo)學(xué)任務(wù)，要求學(xué)生合作設(shè)計(jì)趣味實(shí)驗(yàn)方案，并為其提供電磁爐、錫紙環(huán)、鐵芯等材料，此時(shí)學(xué)生需要通過(guò)商討之后確定實(shí)驗(yàn)的目的、流程、方法，然后互相配合，分別完成“將錫紙環(huán)放到電磁爐中間，打開(kāi)電磁爐;將錫紙環(huán)和鐵芯一起放在電磁爐上，并啟動(dòng)電磁爐”這兩項(xiàng)任務(wù)，并觀察相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，且為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，可多次重復(fù)操作。經(jīng)過(guò)分析，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：沒(méi)有放鐵芯之前，錫紙環(huán)會(huì)從電磁爐上方“飛”出，而放置了鐵芯之后，錫紙環(huán)則會(huì)沿著鐵芯不斷向上“跳”。接著結(jié)合教材內(nèi)容、相關(guān)概念，依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果分析“磁通量的變化”和“阻礙”的含義，同時(shí)主動(dòng)分享各自的觀點(diǎn)，并闡述理由，通過(guò)討論后得出更為科學(xué)、合理的結(jié)論，從而順利理解“楞次定律”的內(nèi)涵。在合作實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生的思維能力、動(dòng)手能力都會(huì)得到鍛煉，且能夠觸發(fā)他們的協(xié)作意識(shí)、科學(xué)探究意識(shí)，使之感受到物理實(shí)驗(yàn)的趣味性，輔助增強(qiáng)其學(xué)習(xí)效果，進(jìn)而不斷提升教學(xué)的有效性。

（四）為學(xué)生提供親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的機(jī)會(huì)

在設(shè)計(jì)趣味實(shí)驗(yàn)時(shí)，高中物理教師也可以為學(xué)生提供親身體驗(yàn)的機(jī)會(huì)，即讓學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象參與到具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，讓他們更為真實(shí)、準(zhǔn)確地感知物理現(xiàn)象、分析物理知識(shí)，由此增強(qiáng)他們的理解能力，切實(shí)提高授課效率。例如：教師在講授人教版高二選擇性必修第一冊(cè)中的第一章《動(dòng)量守恒定律》時(shí)，可以做一個(gè)實(shí)驗(yàn)：挑選兩名學(xué)生，確保其體重存在較大差異，且擅長(zhǎng)滑旱冰，然后要求他們分別穿上溜冰鞋，然后站在光滑地面上，保持靜止。之后，兩位學(xué)生先要互相推，接著左邊學(xué)生靜止，右邊學(xué)生推左邊學(xué)生，而后左邊學(xué)生靜止，由右邊學(xué)生推左邊學(xué)生。在實(shí)驗(yàn)期間，教師要提示其他學(xué)生觀察這兩個(gè)學(xué)生的位置變化，且可以記錄在相同時(shí)間內(nèi)兩人的位移距離，然后展開(kāi)分析。此時(shí)，學(xué)生會(huì)明確指出：兩人互推或是被推過(guò)程中，都會(huì)向著相反的方向運(yùn)動(dòng)，但是相同時(shí)間內(nèi)，體重輕的學(xué)生位移距離更遠(yuǎn)，而比較重的學(xué)生位移距離近一些。教師則可以趁機(jī)引導(dǎo)學(xué)生思考，即：為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？在這一實(shí)驗(yàn)中，哪些因素是可以忽略不計(jì)的？并邀請(qǐng)兩名參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生分享各自在實(shí)驗(yàn)期間的感受，由此促使學(xué)生基于教材知識(shí)展開(kāi)詳細(xì)分析，通過(guò)假設(shè)、計(jì)算等得出準(zhǔn)確的結(jié)論，從而在有趣的實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生迅速領(lǐng)悟知識(shí)內(nèi)涵，輔助強(qiáng)化他們的學(xué)習(xí)效果[4]。

（五）注重開(kāi)發(fā)課外趣味實(shí)驗(yàn)

為了讓學(xué)生更加積極地開(kāi)展趣味實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，高中物理教師還可以開(kāi)發(fā)各種課外活動(dòng)，通過(guò)主題設(shè)計(jì)、鼓勵(lì)自主創(chuàng)新的方式引導(dǎo)學(xué)生探索和實(shí)踐，從而不斷強(qiáng)化他們的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，切?shí)提高其學(xué)習(xí)的有效性。為此，教師首先要鼓勵(lì)學(xué)生積極開(kāi)展家庭小實(shí)驗(yàn)，即要求他們利用家中的各種材料設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，并驗(yàn)證相關(guān)的物理原理，例如學(xué)生可以利用塑料瓶、紙團(tuán)等在家中開(kāi)展“自由落體運(yùn)動(dòng)”，以驗(yàn)證“重力加速度”的相關(guān)知識(shí)，也可以使用透明的瓶子完成“水流星實(shí)驗(yàn)”，再次解讀“向心力”的內(nèi)涵。其次，物理教師可以設(shè)計(jì)主題類(lèi)實(shí)驗(yàn)，即根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，利用自習(xí)課的時(shí)間布置各種物理實(shí)驗(yàn)任務(wù)，讓學(xué)生自主操作，或者是利用所學(xué)知識(shí)在更大的空間內(nèi)進(jìn)行驗(yàn)證和操作，以此深化學(xué)生的記憶，讓他們?cè)趨⑴c中體驗(yàn)到更多樂(lè)趣。再者，教師可以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，嘗試改進(jìn)各種實(shí)驗(yàn)，以此鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新意識(shí)，并使之在改進(jìn)中形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，輔助提升其科學(xué)素養(yǎng)。最后，物理教師要鼓勵(lì)學(xué)生在課外實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行小發(fā)明和小創(chuàng)作，如運(yùn)用放大鏡制作簡(jiǎn)易的天文望遠(yuǎn)鏡設(shè)備、借助可樂(lè)瓶等器材模擬“火箭發(fā)射”的場(chǎng)景[5]。在此期間，學(xué)生會(huì)更為真切地體驗(yàn)到物理實(shí)驗(yàn)的趣味性，也會(huì)充分感知物理知識(shí)的魅力，有助于端正其態(tài)度、強(qiáng)化其興趣，使他們以更為積極的心態(tài)進(jìn)行學(xué)習(xí)和探索，不斷提升其物理綜合素養(yǎng)，助力他們?nèi)姘l(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)

在高中物理教學(xué)中開(kāi)展趣味實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，可以激活課堂氛圍，讓學(xué)生以更加輕松的方式獲取知識(shí)的同時(shí)展現(xiàn)出課堂的開(kāi)放性和多元性，讓學(xué)生在參與中產(chǎn)生濃厚的興趣、形成靈活的思維，繼而推動(dòng)其綜合素質(zhì)的發(fā)展。為此，高中物理教師要基于課程內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，精心設(shè)計(jì)各種富有趣味的物理實(shí)驗(yàn)，以便迅速吸引學(xué)生的注意力，同時(shí)為他們提供自主操作的機(jī)會(huì)和平臺(tái)，使之在探究中準(zhǔn)確掌握知識(shí)，并學(xué)會(huì)遷移應(yīng)用、創(chuàng)新創(chuàng)造，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)科育人目標(biāo)，為學(xué)生的全面發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：張錦泉（1976— ），男，漢族，浙江新昌人，浙江省新昌縣澄潭中學(xué)，一級(jí)教師，本科。研究方向：中學(xué)物理教育。