改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)，激活學(xué)生思維

徐建平

【內(nèi)容摘要】物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，物理實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要方法、必要手段，同時(shí)也是物理教學(xué)的重要組成部分。而在教學(xué)過程中，筆者也發(fā)現(xiàn)了一些實(shí)驗(yàn)中存在的問題，并對一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，通過改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步激活學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】改進(jìn)實(shí)驗(yàn) 激活思維

物理實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生形成物理概念、理解物理知識，有助于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力和動(dòng)手能力，物理實(shí)驗(yàn)有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，啟發(fā)學(xué)生從生活走向物理、從物理走向社會(huì)實(shí)際進(jìn)行創(chuàng)新。初中作為物理的啟蒙階段，學(xué)生對物理方面的完整知識還是一片空白，實(shí)驗(yàn)對于建立物理基本概念和理論及加強(qiáng)對基本概念和基本理論的理解更是有著不可取代的作用。筆者從踏上工作崗位起，在初中物理教學(xué)中貫徹把物理實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的重要內(nèi)容看待。筆者在教學(xué)過程中，比較常用的教學(xué)形式是邊教邊實(shí)驗(yàn)，取得了較好的教學(xué)效果。而在教學(xué)過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些實(shí)驗(yàn)中存在的問題，并對一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步激活學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

一、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生邏輯思維能力

初中物理教材中碘的升華實(shí)驗(yàn)是用酒精燈通過石棉網(wǎng)加熱放在燒杯中的固態(tài)碘，但在實(shí)際操作中，這種加熱方法使碘的溫度很難控制，稍有不慎固態(tài)碘便先熔化成液態(tài)碘再蒸發(fā)成氣態(tài)碘，甚至出現(xiàn)碘的沸騰現(xiàn)象，使演示失去說服力，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師，也很難做到碘不熔化。為了控制燒杯中碘的溫度，筆者查閱了有關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)碘的熔點(diǎn)為113℃，因此，我在實(shí)驗(yàn)中改進(jìn)了加熱用的熱源，改用了水浴加熱法，將少量的固態(tài)碘放入小燒瓶中，再將小燒瓶放入大燒杯中，用大燒杯中的開水對固態(tài)碘加熱。在教師演示前，先先出示碘的一些物理性質(zhì)：熔點(diǎn)113.5℃，沸點(diǎn)184.35℃……并讓學(xué)生思考：“如果用水浴法給碘加熱，固態(tài)碘是否會(huì)像冰塊一樣在沸水的加熱下熔化嗎？為什么？”然后教師再演示碘的升華，學(xué)生可以觀察到固態(tài)碘在水浴加熱時(shí)有大量紫色蒸氣，教師告訴學(xué)生，這色蒸氣是氣態(tài)碘，并且在演示過程中，教師可以不斷地將燒瓶從開水中取出搖晃，學(xué)生可以聽到清晰的固態(tài)碘撞擊燒瓶的聲音，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯；學(xué)生自然思考，碘既然沒有熔化，碘蒸氣自然是由固態(tài)碘直接變成氣態(tài)而來。學(xué)生根據(jù)通過邏輯思維學(xué)生結(jié)合晶體熔化條件展開判斷與推理，“由于開水的溫度低于碘的熔點(diǎn)，用水浴法無論怎樣加熱，碘都不會(huì)熔化?！痹賹⒗碚撆c觀察到的現(xiàn)象結(jié)合，不同的思維方式高密度地在此交織，有效地促進(jìn)學(xué)生邏輯思維能力的提高。

二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生逆向思維能力

加強(qiáng)逆向思維訓(xùn)練，可改變學(xué)生的思維結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)思維靈活性和雙向能力，提高分析問題和解決問題的能力。物體對外做功內(nèi)能減少的實(shí)驗(yàn)，筆者摒棄現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)器材，用廢棄的“脈動(dòng)”飲料瓶撕去瓶身的包裝塑料紙，在底部打兩個(gè)孔，從兩個(gè)孔中插入兩根硬導(dǎo)線作為放電電極，將這兩根導(dǎo)線接在廢打火機(jī)中的壓電點(diǎn)火器兩端。用滴管吸兩滴酒精，滴入飲料瓶中。找一個(gè)大小合適的橡皮塞將飲料瓶瓶口塞好密封（教師要在課前預(yù)實(shí)驗(yàn)，調(diào)整塞子的松緊，塞子塞得越緊，爆炸產(chǎn)生的威力越大，但也不能太松，太松不容易看到實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的白氣），振蕩瓶子，加快瓶內(nèi)酒精蒸發(fā)，然后將飲料瓶豎放在鐵架臺的底座上，并用鐵夾夾緊瓶頸，將瓶豎直固定在底座上，為便于觀察“白氣”，在瓶子后面襯一張深色紙，然后用點(diǎn)火器點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)。這樣一改進(jìn)，學(xué)生可以明顯觀察到：塞子沖出時(shí)，瓶內(nèi)出現(xiàn)了白氣，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯。然后教師要求學(xué)生敘述觀察到的現(xiàn)象，并解釋這個(gè)現(xiàn)象。學(xué)生思維自然會(huì)從“白氣”入手逆向推理，從“白氣”（小水滴）←水蒸氣液化←降溫←內(nèi)能減少←燃?xì)鈱θ幼龉Αw納得出結(jié)論：物體對外做功，內(nèi)能減少。除了培養(yǎng)學(xué)生逆向思維能力，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)還有更深的意義：這個(gè)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)器材來自學(xué)生生活，讓學(xué)生們體會(huì)到物理學(xué)科不同于其它學(xué)科的新奇之美。充分體驗(yàn)“物理來源于生活”，展現(xiàn)從“生活走向物理”的課程理念。我國著名物理教育家、蘇州大學(xué)朱正元教授就當(dāng)時(shí)的辦學(xué)條件，提出“壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”的教育思想，而這一思想當(dāng)時(shí)解決了很大一部分的實(shí)驗(yàn)儀器不足的問題，而在當(dāng)今，特別是經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的蘇南地區(qū)，利用日常用品改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)，主要目的不是解決實(shí)驗(yàn)器材的不足，更重要的是通過開發(fā)生活中的物品在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、勤儉意識，環(huán)保意識，充分挖掘其潛在的教育價(jià)值，這是課程目標(biāo)中情感態(tài)度價(jià)值觀的范疇。

三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的歸納概括能力

探究凸透鏡成像規(guī)律這一實(shí)驗(yàn)蘇科版的教材上，一共只安排了6組數(shù)據(jù)，這么少的數(shù)據(jù)使學(xué)生很難從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，學(xué)生的分析歸納能力得不到訓(xùn)練和培養(yǎng)，學(xué)生也找不到探究的感覺，給人的感覺是：這是一個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。

筆者對這個(gè)探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)作了如下的改進(jìn)：教師先用大一些的凸透鏡粗略演示凸透鏡成像情況，讓學(xué)生感受到凸透鏡成什么性質(zhì)的像與物距有關(guān)，引導(dǎo)學(xué)生為了探究凸透鏡成像規(guī)律，就要改變物距多次實(shí)驗(yàn)，再根據(jù)觀察到的現(xiàn)象歸納成像規(guī)律。教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生，為了便于尋找規(guī)律，實(shí)驗(yàn)過程中物距的改變也就有規(guī)律，而不能忽大忽小。在此基礎(chǔ)上，教師再強(qiáng)調(diào)一下實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，并要求學(xué)生在調(diào)節(jié)物距時(shí)，像的大小變化不要太大，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果像的變化太大，則在兩個(gè)物距之間再測1-2組數(shù)據(jù)，筆者收到一組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：（表格中有括號的數(shù)據(jù)學(xué)生一開始沒有呈現(xiàn)，括號中的數(shù)據(jù)是在教師引導(dǎo)學(xué)生得出虛像的概念后填入的）

探究凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)記錄表：f=10cm

師：“有沒有哪一組觀察到物距小于10cm成像的情況？”

總有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)小組無意之中直接觀察到正立放大的像，這部分學(xué)生會(huì)把觀察到的現(xiàn)象與大家分享。教師再指出這個(gè)像能觀察到，但不能成在光屏上，稱作虛像，同時(shí)給出實(shí)像的概念。并要求全體學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)觀察這一現(xiàn)象。并將觀察到的現(xiàn)象填入記錄表中（括號中的數(shù)據(jù)）。然后要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄表，在教師的引導(dǎo)下，歸納凸透鏡成像規(guī)律：

師：根據(jù)表中數(shù)據(jù)同學(xué)們猜測一下，凸透鏡有沒有可能成等大的像？如果有，物距可能是多少？請大家大膽地猜測。

生A：有可能，u在19-22cm之間，很有可能是物距u=20cm時(shí)。

……（學(xué)生實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）

師：根據(jù)表中數(shù)據(jù)同學(xué)們再一次大膽猜測一下，凸透鏡成實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)可能在物距多大時(shí)？而物體剛好處于這個(gè)分界點(diǎn)上時(shí)，成像情況如何？

……

師：根據(jù)大家的歸納分析，同學(xué)們歸納一下凸透鏡成以下3種情況的像時(shí)物距、像距情況：①倒立縮小實(shí)像；②倒立放大實(shí)像；③正立放大虛像。

……（學(xué)生歸納）

上面的這一探究活動(dòng)設(shè)計(jì)的改進(jìn)，使探究活動(dòng)既直觀的展現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在教師的引導(dǎo)下學(xué)生的抽象思維方式得到訓(xùn)練，避免了“現(xiàn)成規(guī)律”的形成，培養(yǎng)了學(xué)生的歸納概括能力，讓思維的理論和實(shí)踐循環(huán)往復(fù)，螺旋上升。

利用物理實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中所蘊(yùn)涵的思維功能，激活學(xué)生的思維，培養(yǎng)他們良好的思維品質(zhì)和創(chuàng)新能力，提高科學(xué)素養(yǎng)，這樣可以在實(shí)驗(yàn)中發(fā)展學(xué)生的智能，促進(jìn)教和學(xué)的統(tǒng)一。

（作者單位：江蘇省張家港市大新實(shí)驗(yàn)學(xué)校）