例談初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

王亞芹

[摘? ?要]物理學(xué)科作為一門自然科學(xué)，它的實(shí)驗(yàn)性非常強(qiáng)，眾多物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、物理現(xiàn)象的揭示和物理原理的闡述都需要物理實(shí)驗(yàn)。而教材中部分演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理想化和實(shí)踐中部分教師實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的隨意性、懶散性和消極性都嚴(yán)重地影響了學(xué)生創(chuàng)新思維的形成和科學(xué)探究態(tài)度的建立。文章就初中物理教學(xué)過程中三個實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和創(chuàng)新，探討初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

[關(guān)鍵詞]物理實(shí)驗(yàn);改進(jìn);創(chuàng)新

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2020）29-0044-02

2012年蘇科版物理教材中富含大量實(shí)驗(yàn)，在新教材中，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)不拘于形式，演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)和課外活動，應(yīng)有盡有，為教師提供了更為廣闊的教學(xué)空間。但在實(shí)際教學(xué)過程中，部分實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)觀念陳舊，不能與時俱進(jìn);部分實(shí)驗(yàn)的操作步驟煩瑣，不夠簡潔;還有部分實(shí)驗(yàn)的器材陳舊，沒能及時更新，再加上部分教師的慣性思維和懶散情緒，使得部分實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，課堂效果不理想。因此，我們要通過深度思考、潛心研究和大膽的創(chuàng)新設(shè)計(jì)來彌補(bǔ)這些不足?，F(xiàn)以“壓縮氣體做功”、“氣體慣性”和“電源短路”為例，談初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

一、壓縮氣體做功

在蘇教版教材九年級物理“機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化”小節(jié)中，學(xué)生會學(xué)到“對物體做功可以使物體的內(nèi)能增加”這一知識。教材中的演示實(shí)驗(yàn)是這樣設(shè)計(jì)的：如圖1所示，準(zhǔn)備一個配有活塞的厚壁玻璃筒，一小團(tuán)棉花，鑷子，盛有乙醚的玻璃瓶。打開玻璃瓶，用鑷子夾取棉花，在玻璃瓶中將棉花浸濕，再將其放到厚壁玻璃筒中，旋緊筒塞，迅速下壓，觀察筒中的現(xiàn)象。

筆者剛開始教學(xué)時，對課本知識和教材內(nèi)容深信不疑，從不挑戰(zhàn)權(quán)威，絕對信任教材。但隨著教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累和對教材的反復(fù)思考，筆者發(fā)現(xiàn)，這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)確實(shí)存在缺陷：（1）浸有乙醚的棉花不容易燃燒，需要教師反復(fù)實(shí)驗(yàn)，方可看到筒中出現(xiàn)了“煙霧”。（2）從得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的環(huán)節(jié)看，僅僅根據(jù)筒中出現(xiàn)了“煙霧”就判定是棉花燃燒起來，有點(diǎn)牽強(qiáng)附會。因?yàn)檠杆傧聣汉?，筒中原有的水蒸氣也有可能發(fā)生液化現(xiàn)象，從而出現(xiàn)“白霧”。（3）到底筒中出現(xiàn)的是“煙”還是“霧”，或是“煙霧”共生，不好判定。當(dāng)然，也有學(xué)者提出，用硝化纖維代替棉花，實(shí)驗(yàn)的效果要明顯些，筆者也切身嘗試過，使用硝化纖維后的實(shí)驗(yàn)操作要容易一點(diǎn)，但是學(xué)生看到的依然是白色氣體，上述第（3）點(diǎn)的困惑依然得不到解決。

既然從可燃物的改進(jìn)方面入手，不能解決問題，那么，我們就可以從助燃物的角度思考，看能否找到解決問題的突破口。為此，筆者對此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。

實(shí)驗(yàn)器材：配有活塞的厚壁玻璃筒，一小團(tuán)棉花，盛有乙醚的玻璃瓶，內(nèi)部封有氧氣的注射器，膠頭滴管。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）將少許蓬松的棉絮放入厚壁玻璃筒中。

（2）用膠頭滴管吸取少量的乙醚，并滴入1滴乙醚到玻璃筒中。

（3）用注射器迅速地通入足量的氧氣到玻璃筒中（如圖2）。

（4）迅速將厚壁玻璃筒筒蓋旋緊，并用手加速下壓活塞，可觀察到瓶中乙醚燃燒的現(xiàn)象（如圖3）。

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新之處：加大了玻璃瓶中的氧氣濃度，使瓶中浸有乙醚的棉花更容易燃燒，瓶中出現(xiàn)的是火焰，而不是白色的氣體，直接說明了活塞對瓶中氣體做功后，使瓶中氣體的內(nèi)能增加，溫度升高，達(dá)到乙醚的著火點(diǎn)后，使乙醚燃燒起來，從而帶動絮狀棉花燃燒。該實(shí)驗(yàn)的精要之處在于提高了筒中氧氣的濃度。另外還要注意棉花的量要少，且盡量散開，以增大與氧氣的接觸面積，從而保證實(shí)驗(yàn)更容易進(jìn)行。

二、氣體的慣性

我們知道慣性是物體具有保持運(yùn)動狀態(tài)不變的一種性質(zhì)。也就是說，如果物體原來是運(yùn)動的，那么失去外力以后，這個物體將做勻速直線運(yùn)動;如果物體原來是靜止的，那么失去外力以后，這個物體仍然將保持靜止。知識的傳授不是特別困難，關(guān)鍵是知識的傳授方法。筆者聽過關(guān)于慣性的多種類型的課，它們有的是公開課，有的是觀摩課，但是不管是什么課型，教師大部分采用了歸納法。他們先通過一個實(shí)驗(yàn)（演示實(shí)驗(yàn)或者分組實(shí)驗(yàn)）說明固體具有慣性，然后再從生活中列舉一些實(shí)例加以驗(yàn)證;再通過一個實(shí)驗(yàn)（演示實(shí)驗(yàn)或者分組實(shí)驗(yàn)）說明液體也有慣性;最后歸納得出“固體有慣性，液體也有慣性”，如何證明氣體也具有慣性的呢？

前不久，筆者有幸聆聽了重慶雙福育才中學(xué)李建老師的一堂展示課，他的課讓筆者眼前一亮。李老師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法新穎，不但具有創(chuàng)新意識，而且極具觀賞性，特別容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究熱情。

實(shí)驗(yàn)器材：2個完全相同的紅色氣球，打氣筒1個，細(xì)線1根，大空紙盒1個。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）將大的空紙盒放在展示臺上。

（2）將沒有充氣的紅色氣球以較大的力投向空紙盒，空紙盒稍微抖動了幾下，沒有倒下（如圖4）。

（3）用打氣筒向氣球內(nèi)充氣，并用細(xì)線扎緊。

（4）在相同的位置，以相同的力和方向?qū)⒊錃獾臍馇蛲葡蚣埡?，紙盒?yīng)聲倒下（如圖5）。

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新之處：采用了對比法和轉(zhuǎn)換法。在圖4中，將沒有充氣的氣球投向紙盒時，離手后的氣球（固體）由于具有慣性，要保持原來的運(yùn)動狀態(tài)，所以氣球繼續(xù)向前運(yùn)動，從而擊中紙盒，使紙盒抖動了幾下;圖5中的充氣氣球，在李老師的操作之下，將紙盒擊中后，紙盒轟然倒下。造成前后不同效果的原因是氣體具有慣性，讓人稱絕的是李老師將大量的空氣封閉在氣球內(nèi)，由于這部分空氣的質(zhì)量較大，所以它的慣性就大，因而才產(chǎn)生了意想不到的效果。

三、電源短路

在蘇科版九年級物理《13.1 初識家用電器》的教學(xué)中，學(xué)生經(jīng)過學(xué)習(xí)知道“短路”是常見的電學(xué)現(xiàn)象，短路有兩種情況：（1）電源短路;（2）局部短路。對于局部短路，教師通常會采用分組實(shí)驗(yàn)的方法，讓學(xué)生自主閱讀課本，并根據(jù)教師出示的電路圖，采取同伴合作的方法，參與實(shí)踐，體驗(yàn)過程，從而從小組活動中感受學(xué)習(xí)物理所帶來的無窮樂趣。但在介紹電源短路這一概念時，絕大多數(shù)教師會說“電源短路就是指導(dǎo)線不經(jīng)過用電器而直接與電源的正負(fù)極相連的電路”，接著通過黑板或者幻燈片來板書電源短路的定義，最后利用多媒體播放電源短路的視頻，讓學(xué)生感受電源短路會給人們的生活帶來不便，甚至有時會付出生命的代價。

如此設(shè)計(jì)也無可厚非，別說是以前，就是現(xiàn)在，這樣的課堂也比比皆是。演示實(shí)驗(yàn)也好，分組實(shí)驗(yàn)也罷，教師總不能真的將導(dǎo)線直接與電源的正負(fù)極相連，并讓學(xué)生動手感受一下電源短路后會有什么危害。如果每個小組、每個班都這樣做，那一個循環(huán)下來，要損耗多少電池啊！

那么，有沒有一種新的實(shí)驗(yàn)方法，通過這種方法，既能讓學(xué)生體驗(yàn)電源短路現(xiàn)象，又能不浪費(fèi)電源呢？有。一次偶然的機(jī)會，筆者在電視中看到西方有人在歡慶圣誕節(jié)時，手頭會揮舞著一條繩子，這條繩子，只要用干電池劃一下，就可以燃燒起來。歡慶的人們在漆黑的夜晚揮舞著這條繩子，就如同揮舞著一條火龍，場面宏大，很是壯觀。驚奇之余，靜心思考，用干電池劃一下，就燃燒起來，這肯定是與電路有關(guān)的物理現(xiàn)象。于是，筆者上網(wǎng)搜索，很快掌握了它的工作原理。這種神秘的繩子其實(shí)就是鋼絲棉燃燒的現(xiàn)象，更準(zhǔn)確地說就是電源短路，于是筆者心中竊喜，這不正好可將其作為課程資源，引入物理課堂，以解燃眉之急嘛！

實(shí)驗(yàn)器材：1塊干燥的鋼絲棉，1節(jié)9號新干電池，1個盤子。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）取適量干燥的鋼絲棉，將其拉開成網(wǎng)狀分布，置于干燥的盤子中（如圖6）。

（2）打開9號干電池的正負(fù)極保護(hù)帽，將其兩極輕觸鋼絲棉約1秒鐘，觀察其燃燒的現(xiàn)象（如圖7）。

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新之處：這樣設(shè)計(jì)的電源短路實(shí)驗(yàn)效果非常好，既安全又環(huán)保，還能節(jié)省材料，更重要的是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，學(xué)生通過觀察，自然明白電源短路產(chǎn)生的后果，不需要教師的過度講解分析就知道短路的危害。

綜上所述，在課前預(yù)設(shè)、日常教學(xué)和課后教研的過程中，教師要考慮實(shí)驗(yàn)方案是否合理，要考慮實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否明顯，還要考慮實(shí)驗(yàn)過程是否妥當(dāng)，能不能揭示物理規(guī)律，需要改進(jìn)的一定要改進(jìn)。經(jīng)過這樣的努力，物理課堂教學(xué)一定會取得良好的教學(xué)效果。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 李群.初中物理實(shí)驗(yàn)探究器材的改進(jìn)與創(chuàng)新策略[J].物理教學(xué)，2014（8）：25-27.

[2]? 王燕紅.初中物理實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新[J].物理教師，2017（9）：47-49.

（責(zé)任編輯 易志毅）