基于探究能力提升的初中物理“微實(shí)驗(yàn)”構(gòu)建研究

朱文蓮

摘 要：提升學(xué)生的科學(xué)探究能力，是初中物理課堂教學(xué)的重要目標(biāo)之一。構(gòu)建初中物理“微實(shí)驗(yàn)室”，能夠激發(fā)學(xué)生的探究欲望，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力?；谔骄磕芰ε囵B(yǎng)的物理微實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要“小中見(jiàn)大”，實(shí)驗(yàn)器材要“壇壇罐罐”，實(shí)驗(yàn)探索要“究其本源”，實(shí)驗(yàn)應(yīng)用要“回歸本真”。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué);微實(shí)驗(yàn);探究能力;能力培養(yǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G421;G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008-3561（2021）26-0072-02

物理微實(shí)驗(yàn)，是指師生借助身邊常見(jiàn)的生活器材，設(shè)計(jì)出來(lái)的針對(duì)性物理小實(shí)驗(yàn)。在初中物理教學(xué)中開(kāi)展“微實(shí)驗(yàn)”，能夠激發(fā)學(xué)生的探究欲望，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。本文對(duì)指向探究能力提升的初中物理“微實(shí)驗(yàn)室”的構(gòu)建策略進(jìn)行分析。

一、物理微實(shí)驗(yàn)對(duì)提高學(xué)生科學(xué)探究能力的重要價(jià)值

初中物理是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性課程。但實(shí)際教學(xué)中，部分教師不重視開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)，或者選用的實(shí)驗(yàn)儀器過(guò)于復(fù)雜，導(dǎo)致學(xué)生較難透徹理解復(fù)雜的物理知識(shí)。開(kāi)發(fā)物理微實(shí)驗(yàn)，以取材方便、靈活自由的物理微實(shí)驗(yàn)為抓手，充分利用身邊的物品，通過(guò)師生共同提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、論證評(píng)估、分享實(shí)驗(yàn)成果，讓學(xué)生體驗(yàn)物理知識(shí)生成過(guò)程，實(shí)現(xiàn)碎片學(xué)習(xí)、泛在實(shí)驗(yàn)，能夠激發(fā)學(xué)生的探究欲望，提升其科學(xué)探究能力。教師應(yīng)通過(guò)物理微實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，把探究能力提升真正落實(shí)到課堂教學(xué)中。

二、初中物理“微實(shí)驗(yàn)”的構(gòu)建策略

1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要“小中見(jiàn)大”

麥克斯韋說(shuō)：一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)做得越簡(jiǎn)單，學(xué)生越熟悉，就越能透徹地說(shuō)明問(wèn)題。因此，微實(shí)驗(yàn)一定要短小精悍。例如，浮力這部分知識(shí)既抽象難度又大，尤其是浮力的產(chǎn)生原因是教學(xué)難點(diǎn)。部分教師在講這部分內(nèi)容時(shí)，往往一帶而過(guò)，并不做深入解釋?zhuān)@不利于學(xué)生探究能力的培養(yǎng)。為此，教師可借助飲料瓶設(shè)計(jì)小實(shí)驗(yàn)突破這一教學(xué)難點(diǎn)。教師可取一個(gè)飲料瓶，瓶口朝下，將瓶底剪掉，放入一個(gè)乒乓球，向瓶中注入水，因乒乓球堵在瓶口，水不能流到乒乓球的下部，乒乓球在水壓作用下也不能浮起來(lái)。而用手堵住瓶口，就可以讓水流向乒乓球的下方，乒乓球上下兩個(gè)面都會(huì)受到水的壓力，在兩方面的水的壓力的共同作用下就能浮起來(lái)。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，教師可分析：乒乓球上下受到的水壓不同，在水壓差的作用下，乒乓球浮了起來(lái)，這個(gè)水壓差就是浮力。然后，教師可以進(jìn)一步拓展：在乒乓球下方系上紅線(xiàn)，當(dāng)乒乓球浮起來(lái)時(shí)，紅線(xiàn)被扯直，最終乒乓球靜止在水面，傾斜容器，紅線(xiàn)的方向不變。由受力平衡可知，向上的浮力和向下的拉力、重力是平衡力，方向相反，作用在一條直線(xiàn)上，抽象的浮力方向通過(guò)一條可見(jiàn)的紅線(xiàn)就能表現(xiàn)出來(lái)。這樣，可以使復(fù)雜的理論知識(shí)變得簡(jiǎn)單形象，降低學(xué)生的理解難度。

2.實(shí)驗(yàn)器材要“壇壇罐罐”

在物理微實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)材料要注重就地取材，方便易得。例如，在教學(xué)“光的傳播路徑及方向”時(shí)，教師只進(jìn)行理論講解，學(xué)生的印象并不深刻。為此，教師可點(diǎn)燃一根蚊香，放在飲料瓶中，3分鐘后將蚊香取出，這時(shí)煙霧充滿(mǎn)整個(gè)飲料瓶，然后蓋好瓶蓋（或者在飲料瓶?jī)?nèi)的清水中加入幾滴牛奶，使飲料瓶變成半透明狀態(tài)），用激光筆照射飲料瓶，可以看到光在空氣（或水中）的傳播路徑是直的。這種直接觀察到的現(xiàn)象，可以有效幫助學(xué)生理解光是直線(xiàn)傳播的。又如，在教學(xué)“凸透鏡成像規(guī)律”時(shí)，往往需要在實(shí)驗(yàn)室利用一節(jié)課把凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)?zāi)M出來(lái)。由于涉及光具座、蠟燭、光屏等實(shí)驗(yàn)器材的使用以及一些凸透鏡成像需要用的物距、像距、焦距等物理知識(shí)的鋪墊，教師往往為了節(jié)省時(shí)間把探究實(shí)驗(yàn)改為演示實(shí)驗(yàn)，而后再通過(guò)兩三節(jié)課把凸透鏡成像規(guī)律進(jìn)行歸納讓學(xué)生熟記。其實(shí)利用一瓶水和一個(gè)帶有箭頭的卡片就可以演示凸透鏡成像規(guī)律。教師可準(zhǔn)備一個(gè)圓形的飲料瓶，里面裝上水，就組成了一個(gè)簡(jiǎn)易的凸透鏡，再拿一張白色的卡紙，上面畫(huà)上朝右的箭頭，靠近飲料瓶，通過(guò)飲料瓶觀察卡紙上的箭頭，可以發(fā)現(xiàn)箭頭變大變粗了，箭頭的方向不變，逐漸改變卡紙到飲料瓶的距離，就會(huì)發(fā)現(xiàn)箭頭的粗細(xì)和箭頭的方向發(fā)生變化，從而呈現(xiàn)出不同的成像情況。這樣，可以使復(fù)雜的分組實(shí)驗(yàn)變成學(xué)生隨時(shí)可做的小實(shí)驗(yàn)，使枯燥的學(xué)習(xí)變得有趣，現(xiàn)象直觀明顯。

3.實(shí)驗(yàn)探索要“究其本源”

現(xiàn)代教育學(xué)家波利亞說(shuō)：學(xué)習(xí)任何知識(shí)的最佳途徑都是自己發(fā)現(xiàn)，因?yàn)檫@種發(fā)現(xiàn)最深刻，也最容易把握其中的內(nèi)在規(guī)律、性質(zhì)和聯(lián)系。學(xué)生通過(guò)自己設(shè)計(jì)和制作微實(shí)驗(yàn)，不僅可以掌握實(shí)驗(yàn)方法和技巧，而且可以通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考規(guī)律，分析其中蘊(yùn)含的物理知識(shí)，引發(fā)深度思考。同時(shí)，學(xué)生可以在體驗(yàn)物理知識(shí)生成的過(guò)程中達(dá)到內(nèi)心的愉悅和滿(mǎn)足，從而激發(fā)創(chuàng)新和探究欲望。例如，教師可讓學(xué)生用飲料瓶、塑料杯、軟管、吸管、鉆孔器改進(jìn)希羅實(shí)驗(yàn)。通過(guò)親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)往塑料杯中倒入少量清水后，處于頂端的吸管開(kāi)始朝上噴水。同時(shí)，上面的瓶子水位往下降，下面的飲料瓶的水位上升，當(dāng)上面瓶子水位與吸管底部位置平齊后，吸管停止噴水，整個(gè)裝置中的水停止流動(dòng)，但這個(gè)裝置吸管里的水噴出的高度很低。經(jīng)過(guò)多次選擇不同粗細(xì)的吸管進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就會(huì)發(fā)現(xiàn)上面的吸管用圓珠筆筆芯代替效果會(huì)更好。最后，學(xué)生可歸納出此實(shí)驗(yàn)需要注意的事項(xiàng)：上下飲料瓶之間一定要密封，尤其是軟管和飲料瓶的交接處，可以用密封條封上或用膠水粘好;噴水的吸管要細(xì)，并保證暢通;要適當(dāng)增大下面飲料瓶的高度，使上下水面的高度差增大。這樣，不僅使學(xué)生深刻理解了大氣壓強(qiáng)和液體壓強(qiáng)的知識(shí)，而且培養(yǎng)了學(xué)生的自主探究能力。

4.實(shí)驗(yàn)應(yīng)用要“回歸本真”

物理知識(shí)既來(lái)源于生活，又服務(wù)于生活，因此在物理教學(xué)中教師應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的意識(shí)。教師可通過(guò)物理微實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在感受與體驗(yàn)生活中物理知識(shí)的同時(shí)，運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，從而讓學(xué)生經(jīng)歷“見(jiàn)物思理”到“學(xué)以致用”的過(guò)程。例如，教師可讓學(xué)生利用飲料瓶模擬和改進(jìn)噴霧器。學(xué)生將一根吸管插入飲料瓶的水中，另一根吸管水平向右吹氣，飲料瓶中的水就會(huì)順著吸管上升最終以噴霧狀噴出，這個(gè)實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了流體壓強(qiáng)和流速的知識(shí)。兩根吸管都插入飲料瓶的水中，通過(guò)一個(gè)吸管向瓶?jī)?nèi)吹氣，飲料瓶中的水就會(huì)順著另一個(gè)吸管上升最終以噴霧狀噴出，這里又運(yùn)用了氣體壓強(qiáng)的知識(shí)。同樣的飲料瓶和吸管在學(xué)生的手里變成了兩個(gè)不一樣的噴霧器。又如，教學(xué)壓強(qiáng)的知識(shí)后，教師可以讓學(xué)生利用飲料瓶創(chuàng)設(shè)很多種給花自動(dòng)澆水的裝置。學(xué)生在花托中放入花盆和一個(gè)裝滿(mǎn)水的飲料瓶，當(dāng)花托中的水面下降、飲料瓶的瓶口露出時(shí)，氣體進(jìn)入到瓶中，水就會(huì)流出，瓶口封上，水則會(huì)停止流動(dòng)，當(dāng)花吸水液面下降、露出瓶口時(shí)，水又會(huì)流出。這樣，自動(dòng)澆水裝置就誕生了。