用微實(shí)驗(yàn)助力初中物理教學(xué)

摘 "要：實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的助力。一般情況下，一個(gè)完整的物理實(shí)驗(yàn)較為復(fù)雜，耗時(shí)較多。物理課堂教學(xué)時(shí)間有限，很難保證學(xué)生有充足的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。立足此現(xiàn)狀，為最大限度地實(shí)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)的價(jià)值，教師需進(jìn)行微實(shí)驗(yàn)研究。在研究過(guò)程中，教師遵循科學(xué)性、簡(jiǎn)單性、針對(duì)性、趣味性原則開(kāi)發(fā)微實(shí)驗(yàn)，并以物理課堂為依托，靈活地將微實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于課堂導(dǎo)入、課堂講解、課堂練習(xí)和課堂總結(jié)環(huán)節(jié)?；诖?，文章將先論述微實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)原則，再論述微實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：初中物理；微實(shí)驗(yàn)；開(kāi)發(fā)原則；應(yīng)用策略

微實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要手段，是在物理教學(xué)過(guò)程中，教師根據(jù)教學(xué)需要，靈活地利用日常生活中常見(jiàn)的各種物品，遵循適宜的原則開(kāi)發(fā)出來(lái)的，規(guī)模較小、操作難度相對(duì)較低，但可以產(chǎn)生直觀現(xiàn)象的趣味實(shí)驗(yàn)。運(yùn)用微實(shí)驗(yàn)實(shí)施物理教學(xué)，既可以改善傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)局面（傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)復(fù)雜、難操作，很少被應(yīng)用于物理課堂上），還可以催生多樣的課堂活動(dòng)，切實(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生在觀看實(shí)驗(yàn)演示或親身實(shí)踐的過(guò)程中運(yùn)用適宜的方式方法從直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中得出物理結(jié)論，深刻地理解物理概念、規(guī)律，同時(shí)發(fā)展科學(xué)思維能力、科學(xué)探究能力等?；诖耍踔形锢斫處煈?yīng)當(dāng)將微實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的助力，遵循適宜的原則開(kāi)發(fā)微實(shí)驗(yàn)，并將其靈活地運(yùn)用于不同的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中。

一、微實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)原則

1. 科學(xué)性原則

科學(xué)性原則是指在開(kāi)發(fā)微實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師必須綜合考慮多種因素，確保微實(shí)驗(yàn)契合教學(xué)需要，助力物理教學(xué)發(fā)展。具體而言，教師需要考慮如下內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)原理準(zhǔn)確無(wú)誤，沒(méi)有任何原則性錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)過(guò)程符合教育原理；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、難度契合學(xué)生學(xué)情，能使學(xué)生“跳一跳，夠得著”。例如，為了證明空氣中大氣壓的存在，在教學(xué)人教版《義務(wù)教育教科書(shū)·物理》（以下統(tǒng)稱“教材”）八年級(jí)下冊(cè)第九章第3節(jié)“大氣壓強(qiáng)”時(shí)，部分教師開(kāi)發(fā)微實(shí)驗(yàn)如下：在桌子上放置一根木條，較長(zhǎng)的部分在桌面上，較短的部分伸出桌面。將一張報(bào)紙覆蓋在桌面上的木條上，快速拍打伸出桌面的木條，木條斷裂。此微實(shí)驗(yàn)看似合理，實(shí)際上卻無(wú)法證明木條斷裂是因?yàn)槟緱l上有大氣壓。因此，該實(shí)驗(yàn)缺乏科學(xué)性，需要教師重新設(shè)計(jì)一個(gè)微實(shí)驗(yàn)，保證產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的唯一原因是大氣壓。

2. 簡(jiǎn)單性原則

簡(jiǎn)單性原則是指教師要根據(jù)微實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)——“微”，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)。具體表現(xiàn)為：涉及的實(shí)驗(yàn)原理少、操作簡(jiǎn)單、用時(shí)少，可以直截了當(dāng)?shù)胤从吵鑫锢硖卣?。例如，在教學(xué)教材八年級(jí)上冊(cè)第二章第1節(jié)“聲音的產(chǎn)生與傳播”時(shí)，為了使學(xué)生了解聲音的傳播條件，教師可以開(kāi)發(fā)“真空環(huán)境中的聲音”微實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師可以使學(xué)生輕松地感知“空氣是聲音傳播的介質(zhì)”。

3. 針對(duì)性原則

針對(duì)性原則是指教師要根據(jù)物理教學(xué)開(kāi)發(fā)相關(guān)的微實(shí)驗(yàn)。微實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的服務(wù)者。當(dāng)微實(shí)驗(yàn)與教學(xué)內(nèi)容不相符時(shí)，很容易出現(xiàn)適得其反的效果。一般情況下，教師要圍繞重難點(diǎn)內(nèi)容開(kāi)發(fā)微實(shí)驗(yàn)。例如，教材八年級(jí)下冊(cè)第十章第3節(jié)“物體的浮沉條件及應(yīng)用”這節(jié)課的主要內(nèi)容有物體的浮沉條件和浮力的應(yīng)用。其中，物體的浮沉條件是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容。因此，教師可以開(kāi)發(fā)與之相關(guān)的微實(shí)驗(yàn)。

4. 趣味性原則

趣味性原則是指教師要依據(jù)微實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)——“趣味”，立足于學(xué)生的興趣愛(ài)好開(kāi)發(fā)微實(shí)驗(yàn)。例如，大部分學(xué)生對(duì)生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象有濃厚的興趣，想要探尋其背后的奧秘?；诖?，在教學(xué)教材八年級(jí)上冊(cè)第二章第2節(jié)“聲音的特性”時(shí)，教師可以用棉線、不同材質(zhì)的圓筒、清水作為實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)易版的“揚(yáng)聲器”，操作實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生傾聽(tīng)、分析棉線不同的滑動(dòng)方式對(duì)音質(zhì)的影響。

二、微實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用策略

1. 應(yīng)用微實(shí)驗(yàn)于課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生興趣

課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)是物理課堂教學(xué)的起點(diǎn)，也是學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。微實(shí)驗(yàn)本身具有趣味性，很容易吸引學(xué)生的注意力。大部分初中生有濃厚的動(dòng)手操作興趣。對(duì)此，在物理課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師可以采用開(kāi)門(mén)見(jiàn)山的方式，直接演示微實(shí)驗(yàn)或引導(dǎo)學(xué)生操作微實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生興致高昂地走進(jìn)物理課堂。

例如，在教材九年級(jí)全一冊(cè)第十五章第1節(jié)“兩種電荷”課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師可以將皮毛、絲綢、玻璃棒、橡膠棒、驗(yàn)電器一一擺放在講桌上，吸引學(xué)生的注意力。接著，教師可以一手拿皮毛，一手玻璃棒，進(jìn)行同方向的摩擦。大部分學(xué)生會(huì)將視線集中在教師的手部動(dòng)作上。只見(jiàn)教師用驗(yàn)電器碰觸被摩擦后的玻璃棒，發(fā)現(xiàn)指針發(fā)生變化。之后，教師可以按照同樣的方式用皮毛摩擦橡膠棒、用沾過(guò)水的絲綢摩擦玻璃棒、用沾過(guò)水的絲綢摩擦橡膠棒，再用驗(yàn)電器進(jìn)行觸碰。全體學(xué)生始終認(rèn)真觀看，細(xì)心觀察驗(yàn)電器的指針變化，發(fā)現(xiàn)不同實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)電器的指針變化情況不同。大部分學(xué)生因而產(chǎn)生疑問(wèn)，并主動(dòng)提問(wèn)：“為什么驗(yàn)電器指針的變化角度不同？”教師可以趁機(jī)引導(dǎo)學(xué)生一起探究問(wèn)題原因。

由此可見(jiàn)，將微實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于物理課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，既可以使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，主動(dòng)質(zhì)疑，還可以使學(xué)生興致勃勃地走進(jìn)新知課堂，集中精力探究相關(guān)內(nèi)容，有利于提高課堂教學(xué)效率。

2. 應(yīng)用微實(shí)驗(yàn)于課堂講解環(huán)節(jié)，輔助學(xué)生認(rèn)知

課堂講解環(huán)節(jié)是物理課堂教學(xué)的第二個(gè)環(huán)節(jié)，重在引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)多樣的探究活動(dòng)，并讓學(xué)生因此建構(gòu)良好的認(rèn)知。對(duì)于大部分初中生來(lái)說(shuō)，物理知識(shí)較為抽象，存在較大的認(rèn)知難度。微實(shí)驗(yàn)具有化抽象為直觀的特點(diǎn)，可以切實(shí)地降低物理知識(shí)的抽象性，助力學(xué)生發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，建構(gòu)良好認(rèn)知。所以，在物理課堂講解環(huán)節(jié)，教師可以圍繞重難點(diǎn)知識(shí)，有針對(duì)性地應(yīng)用微實(shí)驗(yàn)。

（1）教師演示微實(shí)驗(yàn)。

教師演示微實(shí)驗(yàn)是應(yīng)用微實(shí)驗(yàn)的具體方式，教師可以在學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中進(jìn)行指導(dǎo)，促使學(xué)生建構(gòu)良好的認(rèn)知。

例如，“探究壓力的作用效果的因素”是教材八年級(jí)第九章第1節(jié)“壓強(qiáng)”這節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。教材中設(shè)置了相關(guān)實(shí)驗(yàn)：借助海綿的凹陷程度來(lái)分析壓力作用效果。此實(shí)驗(yàn)較為傳統(tǒng)，缺乏新意。針對(duì)此情況，教師應(yīng)用微實(shí)驗(yàn)。具體來(lái)說(shuō)，在課堂講解環(huán)節(jié)，教師可以先在一塊硬紙板上扎一根釘子（裝置1），拿一個(gè)氣球放在裝置1上，輕輕地進(jìn)行按壓，如圖1所示。學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)、看，發(fā)現(xiàn)氣球爆炸了。然后，教師在另外一塊硬紙板上扎若干根釘子（裝置2），將氣球放在裝置2上，輕輕地均勻用力地進(jìn)行按壓，如圖2所示。學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)、看，發(fā)現(xiàn)氣球未爆炸，并因此產(chǎn)生興趣，迫切地想知道原因。

基于此，教師可以繼續(xù)操作實(shí)驗(yàn)，并鼓勵(lì)學(xué)生觀察氣球的形態(tài)變化情況。教師可以在裝置2的氣球上放置一本物理教材，再放置一塊板磚。在緊張的氛圍中，大部分學(xué)生始終將視線集中在氣球上，感受其形態(tài)變化。隨著放置物品質(zhì)量的增加，學(xué)生發(fā)現(xiàn)氣球爆炸了。教師可以把握時(shí)機(jī)，鼓勵(lì)學(xué)生與小組成員合作交流、討論實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的氣球形態(tài)變化情況及其原因。在交流、討論的過(guò)程中，各組成員聯(lián)系實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，彰顯個(gè)性，提出不同的觀點(diǎn)，由此碰撞出思維的火花，達(dá)成統(tǒng)一認(rèn)知：壓力的作用效果和壓力大小有關(guān)，也和受力面積有關(guān)。教師可以以學(xué)生的表現(xiàn)為基礎(chǔ)，有針對(duì)性地進(jìn)行點(diǎn)撥，促使學(xué)生深入地認(rèn)知影響壓力的作用效果的因素，并由此引出壓強(qiáng)的概念。

由此可見(jiàn)，在課堂講解環(huán)節(jié)應(yīng)用微實(shí)驗(yàn)，既可以扭轉(zhuǎn)教師講、學(xué)生聽(tīng)的局面，讓學(xué)生獲得學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，還可以使學(xué)生通過(guò)觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，獲取物理結(jié)論，建構(gòu)深刻的物理認(rèn)知。同時(shí)，在整個(gè)過(guò)程中，大部分學(xué)生的專(zhuān)注力、觀察能力、分析能力得到提高，有利于提升學(xué)習(xí)水平。

（2）學(xué)生操作微實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生操作微實(shí)驗(yàn)是應(yīng)用微實(shí)驗(yàn)的另外一種方式。在操作微實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生往往會(huì)發(fā)揮主觀能動(dòng)性，有機(jī)地結(jié)合手、腦，借助直觀的物理現(xiàn)象建構(gòu)良好的物理認(rèn)知，同時(shí)發(fā)展科學(xué)思維能力、科學(xué)探究能力等，切實(shí)地助推課堂講解環(huán)節(jié)進(jìn)步。

例如，“證明大氣壓強(qiáng)的存在”是教材八年級(jí)下冊(cè)第九章第3節(jié)“大氣壓強(qiáng)”這節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。在課堂講解環(huán)節(jié)，為了使學(xué)生感受到大氣壓強(qiáng)的存在，教師可以引導(dǎo)各組合作操作微實(shí)驗(yàn)——杯吞氣球。在操作微實(shí)驗(yàn)時(shí)，各組在玻璃杯底部鋪一層細(xì)沙。小組成員吹鼓一個(gè)氣球。然后，組員用鑷子將點(diǎn)燃的酒精棉球放進(jìn)玻璃杯底部。在酒精棉球即將熄滅時(shí)，快速地將氣球放在玻璃杯杯口，觀察氣球的變化情況。大部分組員發(fā)現(xiàn)氣球?qū)⒉ＡП×?，并主?dòng)地與他人討論此現(xiàn)象的成因。在討論的過(guò)程中，不少組員遷移物理認(rèn)知，認(rèn)真分析玻璃杯內(nèi)外的壓力變化情況，建立如下認(rèn)知：該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象證明了大氣壓強(qiáng)的存在。在規(guī)定的微實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間結(jié)束后，教師可以選取一個(gè)小組，鼓勵(lì)其描述實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并有針對(duì)性地進(jìn)行指導(dǎo)，幫助學(xué)生建立正確的物理認(rèn)知。

由此可見(jiàn)，學(xué)生通過(guò)操作微實(shí)驗(yàn)，既可以掌握學(xué)習(xí)物理的主動(dòng)權(quán)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)物理的主人翁意識(shí)，還可以邊操作、邊思考、邊交流，借助直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象建構(gòu)深刻的物理認(rèn)知，增強(qiáng)記憶，鍛煉多樣能力，有利于提高課堂學(xué)習(xí)效果。

3. 應(yīng)用微實(shí)驗(yàn)于課堂練習(xí)環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生理解

課堂練習(xí)環(huán)節(jié)是物理課堂教學(xué)的第三個(gè)環(huán)節(jié)，是學(xué)生解決物理問(wèn)題的環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)中，學(xué)生雖然可以建立一定的物理認(rèn)知，但是在自身思維能力、理解能力等因素的影響下，大部分學(xué)生會(huì)存在認(rèn)知漏洞，在解決物理問(wèn)題時(shí)會(huì)遇到一些阻礙。教師可以應(yīng)用微實(shí)驗(yàn)于練習(xí)講評(píng)活動(dòng)中，讓學(xué)生借助直觀的現(xiàn)象自主突破物理問(wèn)題解決阻礙，進(jìn)一步提高物理理解水平。

例如，在教材八年級(jí)下冊(cè)第九章第3節(jié)“大氣壓強(qiáng)”課堂講解環(huán)節(jié)，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下探究了氣壓的變化，建構(gòu)了一定的認(rèn)知?；诖?，教師可以組織隨堂練習(xí)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生解決練習(xí)題，如“人在呼氣時(shí)，胸腔的容積及胸腔內(nèi)的氣壓變化是 " " " " ”。大部分學(xué)生認(rèn)為胸腔的容積會(huì)增大，氣壓會(huì)減小。于是，教師可以在練習(xí)講評(píng)活動(dòng)中利用電子白板播放微實(shí)驗(yàn)視頻。在觀看視頻的過(guò)程中，學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)：在吸氣時(shí)，氣球會(huì)縮小。在此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的助力下，學(xué)生發(fā)揮物理思維作用，自主歸納結(jié)論：人在吸氣時(shí)，肺的容積縮小，氣壓增大。

由此可見(jiàn)，在微實(shí)驗(yàn)的助力下，學(xué)生可以自主突破物理認(rèn)知障礙，獲得問(wèn)題的正確答案，并因此建立深刻的物理認(rèn)知，在腦海中留下深刻的印象，有利于今后舉一反三，活用物理知識(shí)解決相關(guān)問(wèn)題，提高物理學(xué)習(xí)水平。

4. 應(yīng)用微實(shí)驗(yàn)于課堂總結(jié)環(huán)節(jié)，助力學(xué)生歸納

課堂總結(jié)環(huán)節(jié)是物理課堂教學(xué)的第四個(gè)環(huán)節(jié)，是學(xué)生歸納課堂學(xué)習(xí)成果，建構(gòu)較為完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)的重要環(huán)節(jié)。歸納學(xué)習(xí)成果是一項(xiàng)需要邏輯思維的活動(dòng)。然而，大部分初中生的邏輯思維能力不強(qiáng)，在歸納學(xué)習(xí)成果的過(guò)程中很容易遺漏一些知識(shí)。同時(shí)，部分學(xué)生在物理課堂學(xué)習(xí)過(guò)程中，受到自身學(xué)習(xí)能力的影響，很難掌握所有知識(shí)點(diǎn)。微實(shí)驗(yàn)可以直觀、完整地展現(xiàn)物理內(nèi)容，有利于學(xué)生回顧課堂學(xué)習(xí)過(guò)程，邏輯清晰地梳理學(xué)習(xí)內(nèi)容。所以，教師可以將微實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于課堂總結(jié)環(huán)節(jié)，助力學(xué)生歸納知識(shí)。

例如，在教材八年級(jí)上冊(cè)第五章第3節(jié)“凸透鏡成像的規(guī)律”課堂總結(jié)環(huán)節(jié)，教師可以直接在電子白板上播放微實(shí)驗(yàn)視頻探究“凸透鏡成像的規(guī)律”。為了使學(xué)生提升歸納效果，教師可以提出任務(wù)：大家觀看微實(shí)驗(yàn)視頻，回顧課堂學(xué)習(xí)過(guò)程，總結(jié)探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，試著用表格展示相關(guān)內(nèi)容。在具體任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生可以進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，回顧學(xué)習(xí)過(guò)程，聯(lián)想到具體的物理內(nèi)容。在此過(guò)程中，一些學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的認(rèn)知漏洞，并主動(dòng)地借助微實(shí)驗(yàn)視頻、物理教材彌補(bǔ)認(rèn)知漏洞，填寫(xiě)表格，建立較為完善的認(rèn)知。在學(xué)生自主歸納后，教師可以組織講評(píng)活動(dòng)，結(jié)合微實(shí)驗(yàn)視頻具體地講述相關(guān)內(nèi)容，幫助學(xué)生進(jìn)一步完善認(rèn)知，同時(shí)提高思維的邏輯性，增強(qiáng)課堂學(xué)習(xí)效果。

綜上所述，與傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)相比，物理微實(shí)驗(yàn)具有簡(jiǎn)單性、針對(duì)性、科學(xué)性、趣味性，可以貫穿物理課堂教學(xué)全過(guò)程。尤其，學(xué)生在參與物理課堂教學(xué)的過(guò)程中產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，建構(gòu)物理認(rèn)知，發(fā)展多樣能力，提升物理課堂學(xué)習(xí)效果。教師也會(huì)因此減輕教學(xué)負(fù)擔(dān)，集中精力探究切實(shí)可行的教學(xué)方法，提升自身的教學(xué)能力。在教師和學(xué)生都有所發(fā)展的情況下，物理教學(xué)質(zhì)量得以提高。鑒于此，初中物理教師應(yīng)當(dāng)將微實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的助力，在遵循科學(xué)性、針對(duì)性、簡(jiǎn)單性、趣味性原則的基礎(chǔ)上，圍繞具體的物理教學(xué)內(nèi)容，精心開(kāi)發(fā)微實(shí)驗(yàn)，并依據(jù)物理課堂教學(xué)需要，將其靈活地應(yīng)用于導(dǎo)入環(huán)節(jié)、講解環(huán)節(jié)、練習(xí)環(huán)節(jié)和總結(jié)環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)出多樣的教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生踴躍參與，獲得一定的發(fā)展，真正實(shí)現(xiàn)微實(shí)驗(yàn)的價(jià)值。

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