俞洪幟

(江蘇省鹽城景山中學(xué)，江蘇 鹽城 224001)

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初中創(chuàng)新物理實驗初探

俞洪幟

(江蘇省鹽城景山中學(xué)，江蘇 鹽城 224001)

筆者結(jié)合具體教學(xué)案例，探討在物理實驗教學(xué)中進行創(chuàng)新教育的過程、創(chuàng)新物理實驗器材的選取原則.

物理實驗；創(chuàng)新教育；創(chuàng)新能力培養(yǎng)

伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科技日新月異，知識經(jīng)濟越來越受到世人矚目，決定個人命運的主要因素不再是掌握知識的多少，而在于創(chuàng)造知識、更新知識的能力即創(chuàng)新能力的強弱.狹義的創(chuàng)新是指創(chuàng)造、發(fā)現(xiàn)新的東西，突出前所未有的“新”字；而廣義的創(chuàng)新則包括利用現(xiàn)有知識技能去更新前人已經(jīng)探索過的知識.所謂創(chuàng)新教育，是指依據(jù)社會發(fā)展對人的要求，有目的地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新人格的教育.物理實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑，以下就開展初中創(chuàng)新物理實驗，交流個人的思考與探索.

（1）靜載試驗：按設(shè)計要求，荷載應(yīng)該不小于1kN/m2，取桁架平臺的中心位置（此位置是桁架平臺受力最不利的位置）作為荷載試驗區(qū)，在18平米見方的面積上放置2000kg的水泥袋，局部架體最大變形量不到20mm，整體桁架平臺無變形。

管理會計需要對財務(wù)基礎(chǔ)信息收集，并進行再加工，結(jié)合當(dāng)下醫(yī)院政策環(huán)境信息，及時發(fā)現(xiàn)并反饋醫(yī)院運行過程中的問題，幫助管理層實施管理控制建言獻(xiàn)策，因此，具有完整知識結(jié)構(gòu)和較強學(xué)習(xí)能力的財務(wù)人員可以更好地適應(yīng)管理會計工作的要求。而現(xiàn)階段，醫(yī)院財會人員在學(xué)歷、職稱和專業(yè)素質(zhì)能力上都與管理會計要求有一定差距，且由于醫(yī)院人事制度改革效果尚不能顯現(xiàn)，醫(yī)院在崗人員對新的財務(wù)管理知識未表現(xiàn)出積極態(tài)度，所以醫(yī)院面對核算向管理轉(zhuǎn)型時，強化財務(wù)人員梯隊迫在眉睫。

1 創(chuàng)新物理實驗的分類

創(chuàng)新物理實驗主要在“創(chuàng)新”，筆者結(jié)合自己的教學(xué)實踐，把創(chuàng)新物理實驗分成三類:

(1) 把原有的實驗改進為效果更好的實驗，如對課本上覆杯實驗的改進；

物理課外活動是物理教學(xué)中不可缺少的一部分，是課堂教學(xué)的必要補充，它與課堂教學(xué)有機聯(lián)系著，課外活動是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑.

(3) 設(shè)計對日常生活有幫助作用的實驗，如學(xué)習(xí)電動機后，可以設(shè)計一個將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，給手機充電等.

同時，在變頻器輸出側(cè)安裝共模電壓濾波器，可以從源頭上減小共模電壓，對變頻器供電的電機軸電流有非常好的抑制作用。

所以以圖導(dǎo)思——帶著問題出發(fā)，在任務(wù)驅(qū)動下以圖導(dǎo)讀，讀完之后切片比對，按要求以圖導(dǎo)寫，在“問什么答什么”上精準(zhǔn)著陸，就不再只是局限于非連續(xù)性文本的主觀題作答！借助點動成線的備考思維，講一道題往往能起到“舉一隅以三隅”的功效，由一道題帶動一類題，事半而功倍。

2 創(chuàng)新物理實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)

創(chuàng)新物理實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)不可能一蹴而就，必須經(jīng)歷一個過程，這個過程可分為以下四個步驟.

(1) 對學(xué)生創(chuàng)新實驗成果進行評價，例如:在“分子引力”教學(xué)完成后，筆者要求學(xué)生自主設(shè)計能說明分子間存在引力的實驗，學(xué)生各顯神通，積極思考，有學(xué)生設(shè)計了這樣一個實驗：選5個直徑相同(約5cm)的圓形金屬薄片，將圓形金屬薄片表面蘸上水，讓它們重合起來，保持圓形金屬薄片水平，用手豎直向上提上面第一個圓形金屬薄片，下面4個圓形金屬薄片會被一起被提起來，這個現(xiàn)象說明，使圓形金屬薄片粘在一起的是分子間引力，由于圓形金屬薄片之間并不是真空，而是水，因此，圓形金屬薄片粘在一起不是大氣壓作用，而是分子間引力作用.筆者對這個學(xué)生的創(chuàng)新成果給予了高度評價，并在評價記錄中給予他“小發(fā)明家”稱號，這樣的評價激勵措施有力地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新積極性，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新精神.

兩個算法在USPS數(shù)據(jù)集上的KNN分類準(zhǔn)確率的結(jié)果如圖7所示，兩個算法的表現(xiàn)接近，可以看到ST-SNE的準(zhǔn)確率在各個K值上均高于BHSNE。

由上可見，探究式教學(xué)的本身不是一成不變的，老師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和互動共同創(chuàng)新，也可以讓學(xué)生自主探究創(chuàng)新，讓學(xué)生更好體驗研究物理問題的過程，像科學(xué)家那樣潛心研究科學(xué)，在探索創(chuàng)新中不斷前進.

2.2 在探究過程中培養(yǎng)創(chuàng)新能力

研究表明，深度閱讀對人們形成屬于自己的知識體系、價值體系、認(rèn)知體系有著重要的促進作用，它更多的是一種對思維的訓(xùn)練，而淺閱讀是一種知識面的擴展，有益于掌握更多層面的了解和知識廣度的認(rèn)知。同樣，只有做好深度閱讀，才能更有利于讓學(xué)生建立起正確的自我認(rèn)知和道德價值體系。

學(xué)生的創(chuàng)新能力必須落實在實驗教學(xué)中，新課改重視探究式教學(xué)的開展.但實際情況是初中生的探究能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于老師的預(yù)期，其原因是個別教師不能真正開展探究式教學(xué).有人聽課的時候，開展探究式教學(xué)，沒有人聽課的時候繼續(xù)采用灌輸式教學(xué)，即使利用探究式教學(xué)，也是空有其形，本質(zhì)還是灌輸式教學(xué).比如，當(dāng)一個問題揭示出來后，老師總是代替學(xué)生進行實驗設(shè)計，然后再反復(fù)提示實驗中的步驟，學(xué)生按照老師的提示“終于探究”出來了!這樣的教學(xué)模式是無法真正培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力的.

在初中物理教學(xué)中，我們不僅要重視探究式教學(xué)的開展，還應(yīng)該賦予它新的內(nèi)涵，要實現(xiàn)創(chuàng)新的探究式教學(xué)，使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到更好的培養(yǎng).比如，在學(xué)習(xí)電路知識時，可以向?qū)W生分發(fā)電池組、開關(guān)、導(dǎo)線、小燈泡等的器材，然后向?qū)W生提出這樣的問題：請你用課桌上的器材，使小燈泡亮起來，又有多少種辦法讓小燈泡不亮?讓小燈泡亮起來是比較容易的事，但讓亮著的小燈泡熄滅，卻引起了學(xué)生的興趣，他們想出了很多辦法，投入實驗的積極性是空前的.有的學(xué)生斷開了開關(guān)，有的學(xué)生拔出了電池，有的學(xué)生拆除了導(dǎo)線，有的學(xué)生弄松了燈泡等等，此時，老師可以再拋出一個小小的要求：不做上面任何一件“破壞性”的事，能不能再增加一根導(dǎo)線，使電燈熄滅?學(xué)生此時的電學(xué)知識儲備不足，但對于這樣有趣的問題是有探究積極性的，他們積極摸索增加一根導(dǎo)線使小燈泡不亮的辦法.不少學(xué)生終于找到一個辦法——短路，學(xué)生在探究中不斷創(chuàng)新，能力得到了提高.

興趣是產(chǎn)生動機的重要條件，學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生認(rèn)識世界、渴望獲得科學(xué)文化知識、不斷探索真理的情緒意向.創(chuàng)新意識是人們從事創(chuàng)造性活動的出發(fā)點和內(nèi)驅(qū)力，是創(chuàng)造性思維、想象和行為的前提.中學(xué)生思維敏捷，求知欲強，易于接受新鮮事物，富有上進心和探索精神，“好動、好奇、好勝”是他們的“天性”.而物理實驗形象生動，富有動手操作和探索因素，迎合了學(xué)生的認(rèn)知特征.把學(xué)生“天性”和物理實驗兩者巧妙地結(jié)合起來，相互作用，就能激發(fā)學(xué)生的潛力，增強學(xué)習(xí)物理的興趣，克服物理難學(xué)的心理.學(xué)生對物理發(fā)生了興趣，就會積極主動地學(xué)習(xí)，張開想象的翅膀，積極思考，教學(xué)可達(dá)到事半功倍的效果.如果學(xué)生對實驗無興趣，就會出現(xiàn)對實驗不感興趣、不愿動手或假參與等現(xiàn)象，將嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量，更談不上培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.做好物理實驗并不是機械重復(fù)課本上的實驗，應(yīng)該精心設(shè)計實驗方法，使實驗產(chǎn)生最佳效果.而產(chǎn)生最佳效果就應(yīng)該在實驗出新出奇上下功夫，教師可為學(xué)生設(shè)計一些有懸念的實驗，這將大大吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的興趣和思維，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力起到水到渠成的作用.愛因斯坦曾說過：“熱愛是最好的老師”,楊振寧也指出：“成功的真正秘訣是興趣.”學(xué)習(xí)興趣作為內(nèi)在的力量促使人致力于從各個方面去認(rèn)識物理現(xiàn)象，了解現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，找出規(guī)律的東西，創(chuàng)新的意識也就出現(xiàn)了.

2.3 在課外活動中培養(yǎng)創(chuàng)新物理實驗?zāi)芰?/p>

(2) 設(shè)計新的能夠解決學(xué)習(xí)中有關(guān)問題的實驗，如內(nèi)能做功演示實驗的改進；

在微課的教育過程中，教師可以將微課視頻傳輸?shù)郊抑斜O(jiān)護人的手機中，當(dāng)學(xué)生在放學(xué)回到家中后，可以讓學(xué)生的監(jiān)護人引導(dǎo)學(xué)生去觀看微課，微課對學(xué)生的吸引力相當(dāng)于一部好看的動畫片。而學(xué)生在家中觀看微課，也是對語文教學(xué)課堂的一種復(fù)習(xí)。為此，教師還可以設(shè)計一些關(guān)于微課的課后作業(yè)，也就是說在無形中督促學(xué)生去看微課視頻，因為只有觀看了微課的視頻之后才能完成教師布置的課后作業(yè)，這樣微課教學(xué)就打破了傳統(tǒng)語文教學(xué)的地理時間限制，讓學(xué)生在學(xué)校和家中都可以接受到教師的教育，從而慢慢提高農(nóng)村語文教學(xué)的整體質(zhì)量。

內(nèi)能做功演示實驗的常規(guī)做法如下:在試管內(nèi)裝些水，用軟木塞塞住試管口，加熱使水沸騰，水蒸氣會把軟木塞沖出.這個實驗的問題在于實驗現(xiàn)象的持續(xù)時間短，軟木塞沖出的時間只有零點幾秒，如果學(xué)生精力不集中，就無法看到實驗現(xiàn)象.另外這個實驗還存在一定的危險性，軟木塞沖出以后試管里的沸水有可能沖出來燙傷學(xué)生.對于這個實驗如何改進？

在課外活動中，筆者和學(xué)生共同進行了探究，在原實驗裝置的軟木塞中插入一根玻璃管，玻璃管的出口處放一個紙制小風(fēng)車.這樣當(dāng)水沸騰以后，就有大量熱氣從玻璃管中沖出，從而推動小風(fēng)車不停轉(zhuǎn)動.經(jīng)過改進后，實驗現(xiàn)象更加明顯持久，只要水不干，風(fēng)車就會不停轉(zhuǎn)動，同時也更加直觀形象、安全有趣，能很好調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和意識.

2.1 激發(fā)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新物理實驗意識

2.4 發(fā)揮評價的激勵功能，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動機，啟迪他們的創(chuàng)新精神

采集系統(tǒng)按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)部署融合DPI采集設(shè)備，通過并接方式，對所有鏈路的IN和OUT方向的數(shù)據(jù)均進行采集，就能采集了全量數(shù)據(jù)。

評價的功能不僅在于診斷還在于激勵學(xué)生，幫助學(xué)生認(rèn)識自我，發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能，促進學(xué)生的發(fā)展.通過過程性評價來營造輕松、和諧、民主的氛圍，給學(xué)生以創(chuàng)新的條件和機遇，以激發(fā)他們的創(chuàng)新動機，啟迪他們的創(chuàng)新精神.

例1：內(nèi)能做功演示實驗的創(chuàng)新與改進

創(chuàng)新物理實驗的評價可分別從實驗成果和思路方面進行.

執(zhí)行“文件＞存儲為”將照片保存為JPEG格式以應(yīng)用效果。保存文件的時候，首先我們需要為其選擇一個有意義的名字，然后單擊存儲按鈕。在彈出的JPEG選項框中，建議將畫質(zhì)設(shè)置為最高的12，以達(dá)到最佳畫質(zhì)效果。單擊確定，文件即被保存到我們選擇的文件夾中。接著我們重新回到了Photoshop主界面中，我們即可以嘗試新的圖層組合實現(xiàn)不同的處理效果，也可以刪除我們粘貼到背景圖層上方的照片圖層，然后重復(fù)步驟1中的操作開始新的處理。

(2) 對學(xué)生創(chuàng)新實驗思路的評價.例如:在學(xué)習(xí)“電動機”后，學(xué)生設(shè)計了一個將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，裝在電動車上，可以給手機充電，但具體給手機充電，還涉及輸出電壓、電流的大小及穩(wěn)定性，學(xué)生的這一創(chuàng)新實驗已形成了具體思路，但由于知識的局限性還得不到具體成果，筆者對這個學(xué)生的創(chuàng)新思路也給予了高度評價，并在評價記錄中也給予他“小發(fā)明家”稱號，并鼓勵他以后能實現(xiàn)自己的想法，為社會造福，這樣的評價有力激勵了學(xué)生的創(chuàng)新動機.

中國還有一個美麗的傳統(tǒng)節(jié)日叫“七夕”，時間是農(nóng)歷七月初七，據(jù)說是牛郎織女相會的日子。 這個故事在中國流傳久遠(yuǎn)。 初秋之夜，人們坐在庭院納涼，仰望著璀璨的天河，以及分隔在天河兩岸的牽牛星和織女星，編出了“織女七夕當(dāng)渡河，使鵲為橋”(唐韓鄂《歲華紀(jì)麗》卷三引《風(fēng)俗通》)[41]27的故事，為他們架起了橋梁。 人們以美好的愿望，賦予他們一年一度的相會，并在這一天共同為美好的愛情祈福。

3 創(chuàng)新物理實驗器材的選取

創(chuàng)新物理實驗器材的選取可遵循以下兩個原則.

(1) 適度性原則:指物理實驗器材的選取力求簡單、直觀、適度，能突出創(chuàng)新過程，簡單易行.麥克斯韋眀確指出:“實驗的教育價值往往與儀器的復(fù)雜程度成反比”，這是對實驗教學(xué)規(guī)律的精辟總結(jié).

在中國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)方面,構(gòu)音障礙被稱為“風(fēng)喑”。其病因為風(fēng)、火、痰、瘀阻滯心腎之經(jīng)絡(luò),上擾神明,阻閉舌竅,致舌強不語[3]。中醫(yī)常以針刺治療為主輔以中藥治療,達(dá)到醒腦開竅,靈活舌肌的目的。

日常生活中許多簡單的物品可以完成許多創(chuàng)新實驗，下面以乒乓球為例說明.

例2：利用乒乓球可以完成的實驗

① 聲音是由于物體振動產(chǎn)生的

青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸（AIS）是最常見的脊柱畸形，其病因未明［1］。椎旁肌的不平衡在AIS的發(fā)生和進展中具有重要作用［2］。有文獻(xiàn)報道，AIS患者兩側(cè)椎旁肌的肌電活動和肌纖維類型存在差異，且與患者的側(cè)凸角度進展相關(guān)［3］。本研究組前期通過影像學(xué)測量發(fā)現(xiàn)，AIS患者兩側(cè)椎旁肌的肌容積和脂肪浸潤率不對稱［4］。另有研究顯示，AIS患者兩側(cè)椎旁肌褪黑素受體和轉(zhuǎn)化生長因子-β信號通路相關(guān)分子表達(dá)不對稱，但對于上述椎旁肌的復(fù)雜改變的分子機制仍鮮有報道［5-6］。

在乒乓球上粘一根細(xì)線，讓掛在細(xì)線下的乒乓球接觸正在發(fā)聲的音叉，發(fā)聲的音叉又會迅速把乒乓球彈開，乒乓球在重力作用下又會回落，并再次與音叉接觸，發(fā)聲的音叉又把乒乓球彈開.該實驗的特點是能見度高，全班的每位同學(xué)都能清楚地觀察到實驗的全過程.同時實驗的趣味性也比較強，學(xué)生感覺新穎、奇特，能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的動力.

② 球體直徑的測量

利用乒乓球，直尺，兩塊長方體木塊來測量乒乓球的直徑.具體方法是：把乒乓球放在兩塊長方體木塊中間，直尺和長方體木塊垂直，記下兩木塊間的距離，轉(zhuǎn)動乒乓球，再測量幾次，求出平均值，這樣測得直徑較為準(zhǔn)確.這個實驗不僅能讓學(xué)生學(xué)會利用刻度尺測量物體長度，還能讓學(xué)生學(xué)會測量球形物體直徑的方法，同時也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

③ 氣體的熱脹冷縮

在講到溫度計的原理時，需要運用熱脹冷縮的知識，盡管有的同學(xué)可能知道這一現(xiàn)象，但如果有一現(xiàn)象明顯的實驗來驗證，效果就更好了.方法很簡單，將一踩癟的乒乓球，放在熱水里，乒乓球里面的氣體由于溫度升高，體積膨脹，會使乒乓球復(fù)原，證明了氣體的熱脹冷縮的特點.

④ 證明大氣壓強的存在

在礦泉水瓶中裝滿水，用乒乓球蓋嚴(yán)瓶口，手按住乒乓球把瓶子倒過來，放開手后水不會流出來，乒乓球也不會下落.此實驗說明了大氣壓強的存在，直觀形象、生動有趣.

上述實驗看起來簡單，卻給物理教學(xué)增添了許多生機與活力.只要我們能留心觀察加以應(yīng)用，就能培養(yǎng)初中學(xué)生對物理學(xué)的感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生課后小制作、小發(fā)明，提高他們的創(chuàng)新能力、培養(yǎng)他們創(chuàng)新意識.

(2) 開放性原則:對有一些實驗，用常見器材無法直接完成，可以開放思路，借助一些特殊器材完成實驗.

例3：用實驗證明噪聲對人脈搏跳動的影響.

這個實驗用常見器材無法完成，借助于手機可以完成這個實驗，某個學(xué)生的實驗報告如下.

① 實驗器材:手機(裝有軟件—“心率探測器”)，收錄機.

② 原理:“心率探測器”是一款可以使用手機內(nèi)置的攝像機來探測心跳頻率的軟件，使用時只需將一根手指按在攝像頭鏡頭上,平穩(wěn)保持10秒鐘,你的當(dāng)前心跳頻率就能顯示在屏幕上,這個軟件是通過記錄手指透過的光的顏色改變來記錄心率的，使用時一定要有充足的光線,最好是手指放在攝像頭上之后朝向陽光或者燈光，一般情況下正常人的脈搏和心率是一樣的.

③ 實驗步驟:用收錄機播放動物吼叫聲，首先把收錄機音量調(diào)為最大音量的三分之一，用心率探測器測出此時自己心率為P1=72次/分;再把收錄機音量調(diào)為最大音量的三分之二，用心率探測器測出此時自己心率為P2=85次/分;再把收錄機音量調(diào)為最大音量，用心率探測器測出此時自己心率為P3=98次/分.

④ 實驗結(jié)論:

比較P1,P2,P3得出結(jié)論:噪聲對人脈搏每分鐘跳動次數(shù)(心率)有影響，并且噪聲強度越大，人脈搏每分鐘跳動次數(shù)(心率)越大.

4 結(jié)語

“創(chuàng)新是一個民族的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力”，21世紀(jì)需要的是具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)造力的人才.創(chuàng)新能力的培養(yǎng)關(guān)鍵在于基礎(chǔ)教育，基礎(chǔ)教育是創(chuàng)新人才成長的搖籃，中學(xué)階段的學(xué)生是最富有激情和創(chuàng)造精神的.物理教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的主陣地，實驗是物理教學(xué)的主要方法，我們應(yīng)該努力挖掘物理實驗教學(xué)的潛力，注重創(chuàng)新物理實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng).