初中《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出:實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要組成部分,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是落實(shí)物理課程目標(biāo),是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。要發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的重要作用,需要正確認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo),注意把握實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn),并合理開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程資源。許多教師對(duì)課本中的一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新,并取得明顯成效。對(duì)于同一實(shí)驗(yàn)可以有多種器材、多種操作辦法來(lái)實(shí)現(xiàn),但目的都是要達(dá)到最佳實(shí)驗(yàn)效果,即有效創(chuàng)新。下面就“聲音不能在真空中傳播”這一實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新,筆者談?wù)剬?shí)驗(yàn)創(chuàng)新的有效性。
三個(gè)實(shí)驗(yàn)分析與比較
【傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)】器材:玻璃鐘罩、抽氣機(jī)、電鈴。打開(kāi)玻璃鐘罩,放入電鈴,接通電源,使電鈴發(fā)聲,罩上鐘罩,清晰地聽(tīng)見(jiàn)電鈴聲音。將氣嘴與抽氣機(jī)相連,抽氣后,聽(tīng)到電鈴聲明顯減弱。再作推理得到結(jié)論。
優(yōu)點(diǎn):玻璃鐘罩的空間較大,能夠足以放得下電鈴,且塑料底座,底座上還加了一層橡膠,起到較好的隔聲與密封的作用。缺點(diǎn):該實(shí)驗(yàn)需要密封性好的橡皮墊、橡皮圈,甚至需要涂上凡士林等,實(shí)驗(yàn)操作比較麻煩,最大的不足是由于空間大,模擬真空時(shí)必需要使用抽氣機(jī),抽氣機(jī)抽氣時(shí)噪聲較大,有時(shí)甚至覆蓋了電鈴的聲音,使得實(shí)驗(yàn)效果受較大的影響。
【創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)一】器材:加塞的玻璃瓶、細(xì)線(xiàn)、金屬塊、兩用氣筒。用一大小適宜的玻璃瓶,將橡膠塞打孔插玻璃管與并用橡膠管相連,用細(xì)線(xiàn)將一金屬塊相連,搖動(dòng)瓶子,使金屬塊撞擊瓶壁發(fā)聲,再兩用氣筒與橡膠管相連并抽氣,創(chuàng)建模擬真空,再搖動(dòng)瓶子,比較前后聲音的大小,再作推理得出結(jié)論。
優(yōu)點(diǎn):器材多數(shù)來(lái)自于生活,操作簡(jiǎn)單,實(shí)驗(yàn)干擾小。缺點(diǎn):產(chǎn)生聲音是采取用金屬塊與瓶壁碰撞的方法,聲音一部分從瓶?jī)?nèi)發(fā)出,但即使抽成真空后,也有一部分聲音通過(guò)瓶壁向外傳出,影響實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力(實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)存在缺陷);兩用氣筒所能達(dá)到真空度很有限;產(chǎn)生的聲音不連續(xù),前后聲音的對(duì)比有一定難度,實(shí)驗(yàn)效果受到挑戰(zhàn)。
【創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)二】器材:大小適宜的針筒(筆者建議用100毫升規(guī)格)、音樂(lè)卡片中的小喇叭、紐扣電池、橡皮帽。用雙面膠將音樂(lè)卡片中的小喇叭,紐扣電池等粘貼在針筒活塞的底部,閉合開(kāi)關(guān)后,將活塞推入到針筒底部,可清晰聽(tīng)到音樂(lè)聲,然后用橡皮帽堵住針筒小孔,往外拉動(dòng)活塞,創(chuàng)建模擬真空,聽(tīng)到的聲音慢慢減弱,推理得到聲音不能在真空中傳播。
優(yōu)點(diǎn):器材簡(jiǎn)單,容易收集,針筒可以去買(mǎi),價(jià)格很便宜,音樂(lè)卡片可以去收集,也可以購(gòu)買(mǎi)。操作簡(jiǎn)便,簡(jiǎn)單易行,整個(gè)實(shí)驗(yàn)只要兩分鐘就能完成,效果明顯。條件允許的話(huà),還可以做分組實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生有更深的體驗(yàn),可以達(dá)到更好的效果。
創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的有效性
以上是用3種不同的器材完成同一個(gè)實(shí)驗(yàn),可以從下幾個(gè)方面比較物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的有效性。
創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的有效性 探究“聲音不能在真空中傳播”這一實(shí)驗(yàn),主要采取的是對(duì)比和推理的方法,讓發(fā)聲體在正常空間里發(fā)聲,人能聽(tīng)到聲音;然后讓空間里的空氣變稀薄,模擬真空環(huán)境,體會(huì)聽(tīng)到聲音強(qiáng)弱的變化,由空氣越稀薄,傳聲能力越弱;進(jìn)而推理到,如果沒(méi)有空氣(也即是真空),聲音將不能傳播,也即是聲音不能在真空中傳播。實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是為實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆?wù)的,有個(gè)優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想指導(dǎo),就可以產(chǎn)生優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)操作方案。
創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)器材的可獲取性 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的器材(鐘罩,抽氣機(jī)等)只能由學(xué)校(實(shí)驗(yàn)室)提供,基本不能自制,生活中也不容易找得到。后兩個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的器材在生活中基本可以自制或是較經(jīng)濟(jì)的購(gòu)買(mǎi),更為符合現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)的要求,也符合學(xué)生的心理,利于培養(yǎng)學(xué)生的興趣和能力。尤其是“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)二”,用同學(xué)身邊所熟悉的物品,來(lái)學(xué)習(xí)探究自己不知道的內(nèi)容,得到新的體驗(yàn)。
創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)操作的簡(jiǎn)便性 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)需要讓鐘罩更密封,要檢查甚至要用凡士林涂抹,還要連接抽氣機(jī),接通電源等操作,需要具有一定專(zhuān)業(yè)能力才能操作,學(xué)生達(dá)不到這樣的水平,不具有可復(fù)制性,所以只能由教師來(lái)演示完成,不具有學(xué)生的可操作性。而創(chuàng)新后的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生就能獨(dú)立完成,具有可復(fù)制性、可操作性、可接受性,更能讓學(xué)生喜歡。尤其是“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)二”,更具此特點(diǎn)。
創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)效果的可視性和可比性 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的電鈴聲響度較大且清晰,當(dāng)抽氣機(jī)開(kāi)啟后,由于機(jī)器的噪聲較大,影響分辨和比較,有時(shí)甚至覆蓋了電鈴聲,而影響了實(shí)驗(yàn)效果,這是該實(shí)驗(yàn)最大的缺點(diǎn)。而“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)一”利用金屬撞擊發(fā)聲具有不穩(wěn)定性,不連續(xù)性,而且抽氣所形成的真空度不高,這兩個(gè)因素導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不是很明顯。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室可以到每個(gè)學(xué)生面前操作(學(xué)生可分組),每個(gè)學(xué)生可以感受到,且密封的針筒拉動(dòng)后,空氣馬上變稀薄,效果很明顯,學(xué)生很容易分辨和比較。
實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新是否有效,可以從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、器材、操作、效果等多個(gè)要素和多個(gè)角度來(lái)分析,也可以從某個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)來(lái)局部分析,最為關(guān)鍵的是該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是否能達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?chuàng)新能力、比較判斷能力,提高學(xué)生的物理素養(yǎng)和教師的專(zhuān)業(yè)水準(zhǔn),使物理教學(xué)獲得最大的效益。
(作者單位:江蘇省丹陽(yáng)市新橋中學(xué))