淺談高中物理教學(xué)中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

摘 要：在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要?jiǎng)?chuàng)造創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)氛圍，讓學(xué)生對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)感興趣；注重“演示實(shí)驗(yàn)”的作用，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐；要讓學(xué)生多參與，鍛煉動(dòng)手能力，從而在實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)學(xué)生不斷探索，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 收稿日期：2018-07-18

作者簡(jiǎn)介：何國泉（1980—），男，江蘇如皋人，江蘇省如皋中學(xué)政教處副主任，一級(jí)教師，研究方向：物理教育。

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科的基石，當(dāng)前執(zhí)行的課標(biāo)中也大大提高了實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)習(xí)中的地位。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是高中物理知識(shí)的基本理論與創(chuàng)新實(shí)踐能力的一種結(jié)合，它不僅能讓學(xué)生從中明白高中物理實(shí)驗(yàn)的基本操作要求和物理的自然規(guī)律，更能讓學(xué)生通過高中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提高自己的動(dòng)手操作能力和物理創(chuàng)新意識(shí)。當(dāng)前高中物理教學(xué)中的物理實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到我們預(yù)期的教學(xué)要求，它對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的興趣的激發(fā)以及物理教學(xué)質(zhì)量的提高都沒有起到預(yù)期的效果。因此創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用是我們應(yīng)該提高的一個(gè)方面。

一、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的功能認(rèn)識(shí)

1. 演示實(shí)驗(yàn)

演示實(shí)驗(yàn)即教師作為主要的操作者進(jìn)行示范表演的一種實(shí)驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)可以將需要進(jìn)行研究的物理方面的現(xiàn)象直觀地展示給學(xué)生，進(jìn)而對(duì)學(xué)生的觀察思考進(jìn)行引導(dǎo)，再配合課堂討論或講授等一些方式，促使學(xué)生去認(rèn)識(shí)規(guī)律以及建立概念。

演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供一些問題的感性、直觀認(rèn)識(shí)。這樣的演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)規(guī)律與建立概念，并就物理規(guī)律進(jìn)一步加深理解。教師可以利用演示實(shí)驗(yàn)對(duì)物理的過程以及現(xiàn)象進(jìn)行展示，促使學(xué)生的感性知識(shí)更加豐富，對(duì)物理表象有更加鮮明的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而使得認(rèn)知沖突可以被更有效地激發(fā)，保證學(xué)生正確地建立概念，并為學(xué)生認(rèn)識(shí)規(guī)律奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

教師要利用演示實(shí)驗(yàn)去引出課題，從而激起學(xué)生進(jìn)行探究的欲望，同時(shí)也需要注重做到首尾呼應(yīng)。由于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)有著生動(dòng)、形象、真實(shí)的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而可以吸引學(xué)生的注意力，喚起學(xué)生的興趣，在導(dǎo)入新課的時(shí)候，教師就可以選擇會(huì)讓學(xué)生意外、新奇和有趣的一些演示類實(shí)驗(yàn)，建造一個(gè)輕松、愉悅的物理學(xué)習(xí)環(huán)境，激起學(xué)生求知的欲望。

演示實(shí)驗(yàn)可以促進(jìn)思維的訓(xùn)練、引發(fā)思維的沖突。思維的沖突就是教師經(jīng)過精心設(shè)計(jì)后得到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和正確的規(guī)律之間出現(xiàn)矛盾的狀況。解決這樣一個(gè)問題能夠?qū)W(xué)生的理性思維進(jìn)行優(yōu)化，將學(xué)生的視野拓寬，提高學(xué)生的認(rèn)知水平。

演示實(shí)驗(yàn)對(duì)教師而言要求更高了，教師需要在示范實(shí)驗(yàn)的技能、步驟以及方法的過程中，充分展示認(rèn)真嚴(yán)肅的作風(fēng)與尊重事實(shí)的態(tài)度，進(jìn)而潛移默化地影響學(xué)生。

2. 分組實(shí)驗(yàn)

在課堂的教學(xué)當(dāng)中對(duì)分組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，就是在教師指導(dǎo)之下學(xué)生親自去觀察測(cè)量、動(dòng)手操作、得出結(jié)論、得到資料與數(shù)據(jù)，同時(shí)分析、交流以及評(píng)估實(shí)驗(yàn)的過程。這類實(shí)驗(yàn)是學(xué)生對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)以及應(yīng)用、對(duì)科學(xué)方法進(jìn)行學(xué)習(xí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也有利于對(duì)學(xué)生進(jìn)行科研方面的啟蒙教育。進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)主要有以下三種方式：一是徒手去分組的小實(shí)驗(yàn)，這種方式不需要其他的一些實(shí)驗(yàn)材料，基本上通過雙手去做實(shí)驗(yàn)，優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)、突破了材料的限制以及親近感較強(qiáng)；二是自組器具或物件，對(duì)分組的小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行巧妙的設(shè)計(jì)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)時(shí)，需要力求操作方便、器材簡(jiǎn)單、全員參與以及現(xiàn)象明顯；三是設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)探究性和趣味性的分組的大實(shí)驗(yàn)，這種方式的主要作用是可以使學(xué)生經(jīng)歷提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、分析評(píng)估以及交流總結(jié)這樣的探究過程。

二、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐的教學(xué)探討

1. 創(chuàng)造創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)氛圍，提高學(xué)生的興趣

在高中物理教學(xué)中，教師在設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)時(shí)要站在學(xué)生的角度，充分為學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力考慮，要合理安排實(shí)驗(yàn)的難易順序，讓學(xué)生不對(duì)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生畏難情緒，從而讓學(xué)生樂于接受創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用。高中物理教學(xué)中融入創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)也是為了更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造意識(shí)，讓學(xué)生提高動(dòng)手實(shí)踐能力和探究學(xué)習(xí)能力，而這些都是傳統(tǒng)的物理教學(xué)模式所達(dá)不到的教學(xué)效果。以往的高中物理教學(xué)大都是教師通過口述把一些物理常識(shí)和常見的物理現(xiàn)象傳達(dá)給學(xué)生，在這個(gè)過程中學(xué)生只是物理實(shí)驗(yàn)中的局外人。所以，教師應(yīng)該讓學(xué)生參與教學(xué)的過程，增加課堂趣味性，從而提高學(xué)生對(duì)物理這門學(xué)科的興趣，提高學(xué)生對(duì)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的興趣，一步步引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中找尋物理答案。

比如，在學(xué)習(xí)“摩擦力”這一章節(jié)時(shí)，教師直接進(jìn)行物理理論知識(shí)的灌輸并不是一個(gè)好的方法。課堂上教師可以先列舉生活中常見的摩擦現(xiàn)象，然后指出擰礦泉水瓶蓋這一具有代表性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。教師可以準(zhǔn)備兩瓶相同的未開封的礦泉水，一瓶涂上油，一瓶不做任何處理，然后在班級(jí)里選兩個(gè)力量相差懸殊的學(xué)生，最好是一個(gè)男學(xué)生一個(gè)女學(xué)生，讓男學(xué)生擰那瓶瓶蓋上涂了油的礦泉水瓶，讓女學(xué)生擰那瓶正常的礦泉水瓶，這時(shí)力氣較小的女生會(huì)很輕易地?cái)Q開礦泉水瓶，而力氣較大的男生卻怎么也擰不開礦泉水瓶。這種明顯不符合我們?nèi)粘ＵJ(rèn)知的現(xiàn)象就會(huì)讓學(xué)生們產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心。接著再讓女生去擰男生那瓶涂了油的礦泉水瓶，就會(huì)發(fā)現(xiàn)女生也擰不開了，男生卻能很輕易地?cái)Q開女生的那瓶正常的礦泉水。教師這時(shí)就可以引導(dǎo)學(xué)生思考：是這一會(huì)兒的時(shí)間讓男女生的力量發(fā)生變化了嗎？很明顯，并不是的。那是什么原因呢？最后教師可以用抹布擦去礦泉水瓶蓋上的油，再讓男女學(xué)生分別來擰這瓶礦泉水，結(jié)果兩人都能很輕易地?cái)Q開。教師再讓兩個(gè)參與者分別說一下自己在擰兩瓶礦泉水時(shí)有什么不同的感受，是否是這種不同造成了這種匪夷所思的現(xiàn)象呢？這時(shí)學(xué)生們就會(huì)思考：為什么老師擦了一下瓶蓋就會(huì)有這種變化，是什么導(dǎo)致了這種奇妙的變化呢？帶著這種問題，學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的動(dòng)力就會(huì)增加，當(dāng)有了這種問題意識(shí)以后，學(xué)生也就會(huì)積極尋求答案，積極參與這種物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。在學(xué)生們差不多根據(jù)預(yù)習(xí)得出一個(gè)大致結(jié)論之后，教師根據(jù)未能解決的問題，激發(fā)學(xué)生探索的興趣，使其在實(shí)驗(yàn)中理解、探索摩擦力的概念、產(chǎn)生以及影響因素等相關(guān)知識(shí)，肯定會(huì)達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

2. 注重演示實(shí)驗(yàn)的作用，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐

對(duì)于一些簡(jiǎn)單的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，物理教師可以直接讓學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，但是對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作技巧要求較高的物理實(shí)驗(yàn)，物理教師就可以先進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作要求。

演示實(shí)驗(yàn)的主導(dǎo)操作者就是教師，教師的主要任務(wù)就是給學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)操作做一個(gè)良好的示范，要把研究對(duì)象剖析開來，完整地讓學(xué)生觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并在操作過程中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行深入的觀察與思考，在演示實(shí)驗(yàn)的過程中也可以穿插著講課和互動(dòng)討論，在演示實(shí)驗(yàn)的最后，教師可以對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)做一個(gè)實(shí)質(zhì)性的總結(jié)，幫助學(xué)生對(duì)這一節(jié)的內(nèi)容做一個(gè)分析概括。而且教師的演示實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生加深對(duì)物理現(xiàn)象的理解和思考。

比如在學(xué)習(xí)“壓縮氣體點(diǎn)火”這一內(nèi)容時(shí)，學(xué)生自己一開始就動(dòng)手做這個(gè)實(shí)驗(yàn)是有很大難度的，不僅理解不了實(shí)驗(yàn)原理，而且實(shí)驗(yàn)操作難度大、危險(xiǎn)性高，所以教師就可以對(duì)此進(jìn)行一個(gè)規(guī)范的演示實(shí)驗(yàn)。首先，教師還是要遵循由易入難的原則，即先選擇與之相關(guān)的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作和引入。教師可以從給氣球打氣這一實(shí)驗(yàn)出發(fā)，先準(zhǔn)備幾個(gè)未使用的氣球和一支打氣筒，用打氣筒給氣球打氣，來回壓縮打氣筒的活塞，使氣球膨脹，并記下打氣筒運(yùn)動(dòng)次數(shù)。接著教師可以選擇一兩名學(xué)生來觸摸這個(gè)剛剛使用過的打氣筒，讓他們說出自己的感受，他們會(huì)明顯感覺到打氣筒發(fā)熱，針對(duì)這一現(xiàn)象，教師可以組織學(xué)生們進(jìn)行分組討論，尋找出使用過的打氣筒會(huì)散發(fā)熱量的原理。這時(shí)學(xué)生有可能就會(huì)發(fā)生分歧，有的認(rèn)為是摩擦生熱，而有的則會(huì)認(rèn)為是壓縮氣體做功。這時(shí)教師不必給出明確的結(jié)論，可以繼續(xù)進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)的下半部分。教師可以敞開打氣筒的出氣嘴，直接利用把手推動(dòng)打氣桿，使打氣筒運(yùn)動(dòng)的次數(shù)與給氣球打氣時(shí)的次數(shù)相同，再讓同一位學(xué)生觸摸打氣筒，觀察打氣筒是否仍會(huì)發(fā)熱。當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)這兩種實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同的時(shí)候，通過分析討論和教師引導(dǎo)，就會(huì)排除摩擦生熱這一認(rèn)識(shí)。這樣會(huì)讓學(xué)生對(duì)摩擦生熱和壓縮氣體做功進(jìn)行一個(gè)整體對(duì)比，加深學(xué)生對(duì)壓縮氣體做功的認(rèn)識(shí)。在完成這一系列的相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)后，教師就可以再進(jìn)行更加復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，即對(duì)壓縮氣體點(diǎn)火裝置進(jìn)行演示操作。在前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生對(duì)壓縮氣體生火這一現(xiàn)象就會(huì)變得容易接受和容易理解。這時(shí)候，教師就可以對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容和基礎(chǔ)物理理論知識(shí)進(jìn)行進(jìn)一步的分析總結(jié)，也可以讓學(xué)生們課下思考生活中壓縮空氣生火的事例，激發(fā)他們的實(shí)驗(yàn)興趣和學(xué)習(xí)興趣。

3. 讓學(xué)生多參與，多做探索性實(shí)驗(yàn)，提高他們的動(dòng)手能力

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)過程中的一個(gè)輔助工具，它的主要目的還是為學(xué)生的學(xué)習(xí)服務(wù)，讓學(xué)生在獲得豐富的物理知識(shí)的同時(shí)，也能提高自己的實(shí)踐能力和動(dòng)手操作能力。所以，對(duì)于大部分創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，教師還是應(yīng)該讓學(xué)生獨(dú)立完成，讓他們深入其中，體會(huì)物理實(shí)驗(yàn)帶來的神奇感受。

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的前提便是教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是要讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)包含的物理知識(shí)做到熟悉掌握，因此教師要對(duì)實(shí)驗(yàn)原理有準(zhǔn)確的分析，要對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有明確的解釋，還要對(duì)實(shí)驗(yàn)中可能存在的誤差做出合理的推算，要明白從哪個(gè)特點(diǎn)入手才能使創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)更加有條理、有邏輯。

例如，在學(xué)習(xí)“自由落體運(yùn)動(dòng)”這一物理現(xiàn)象時(shí)，教師就可以鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)一個(gè)具有可行性的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。首先，學(xué)生應(yīng)說明自己設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理和需要用到的道具，然后列舉出可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以及各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所代表的物理結(jié)論，最后再分析該實(shí)驗(yàn)可能存在的誤差。學(xué)生可以準(zhǔn)備兩張完全相同的紙張進(jìn)行廢紙下落實(shí)驗(yàn)，一張平鋪，不做任何改變，一張揉成一個(gè)紙團(tuán)，讓它們從同一高度做初速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng)，會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一直是紙團(tuán)先落地，這也說明紙團(tuán)的下落速度大于紙張的下落速度。然后學(xué)生再對(duì)這一現(xiàn)象利用自由落體運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行分析解釋，看看是什么因素造成了這種現(xiàn)象。既然物體下落速度與質(zhì)量無關(guān)，那它又與什么有關(guān)呢？然后教師就可以引導(dǎo)學(xué)生一步步得出空氣阻力影響物體自由下落速度這一結(jié)論。

三、結(jié)語

高中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是符合學(xué)生發(fā)展的一種有效實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，它既能讓學(xué)生在探索中掌握、鞏固相關(guān)的物理知識(shí)，也能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和思維，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，是我們應(yīng)該大力提倡的。在高中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要注意結(jié)合高中生的心理發(fā)展水平，科學(xué)地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教學(xué)中要善于創(chuàng)設(shè)創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)氛圍，并通過演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)增加學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，在實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)學(xué)生不斷探索，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁海燕.淺談高中物理教學(xué)中創(chuàng)新實(shí)

驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].中國校外教育

（中旬刊），2014（z1）：259.

[2]尚 興.高中物理教學(xué)中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的

設(shè)計(jì)與實(shí)踐初探[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)，

2013（4）：87.

[3]馬乃夫.對(duì)物理實(shí)驗(yàn)中“創(chuàng)新設(shè)計(jì)”的

評(píng)價(jià)實(shí)踐及反思[J].教學(xué)月刊（中學(xué)

版），2010（6）：59-62.