高飛

摘 要：隨著新課程改革的繼續(xù)深化，實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的地位得到明顯的重視和加強(qiáng)。如何“導(dǎo)好”實(shí)驗(yàn)課堂，教師的立體化思考與實(shí)踐是必要的。文中指出：第一，深刻分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，持續(xù)保持不斷優(yōu)化和改進(jìn)的思考；第二，系統(tǒng)分析科學(xué)方法的杠桿作用，挖掘引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)方法內(nèi)涵的途徑；第三，嵌入使用原始物理問題、課外實(shí)驗(yàn)，將知識(shí)的應(yīng)用進(jìn)行融合設(shè)計(jì)與實(shí)施，并提出了實(shí)施建議。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；優(yōu)化；串聯(lián)；融合；立體化思考

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2017）2-0057-4

1 問題與現(xiàn)狀

隨著新課程改革的繼續(xù)深化，實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的地位得到明顯的重視和加強(qiáng)。從中考物理的變革來看，實(shí)踐探究和應(yīng)用是最被強(qiáng)調(diào)的兩個(gè)變化方向。從2014年北京中考命題以及各區(qū)縣的模考命題可以看到，實(shí)驗(yàn)題的命題形式愈發(fā)多樣化，實(shí)際應(yīng)用問題的比重也明顯加大。

面對(duì)新課程改革和中考改革的嚴(yán)峻局面，如何將物理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)落到實(shí)處？首先，需要教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義有深入的認(rèn)識(shí)。物理學(xué)本身就是一個(gè)有機(jī)的科學(xué)體系，具有完整、有序的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（如圖1所示）。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不只停留在完成實(shí)驗(yàn)，同時(shí)是物理觀念、知識(shí)、方法層面的提升，即科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，進(jìn)而解決新問題。

落實(shí)在課堂上，要充分體現(xiàn)教師是學(xué)生學(xué)習(xí)、成長的“導(dǎo)師”這一理念。如何“導(dǎo)好”，教師的立體化思考與實(shí)踐是必要的。第一，深刻分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，持續(xù)保持不斷優(yōu)化和改進(jìn)的思考；第二，系統(tǒng)分析科學(xué)方法的杠桿作用，挖掘引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)方法內(nèi)涵的途徑；第三，嵌入使用原始物理問題、課外實(shí)驗(yàn)，將知識(shí)的應(yīng)用進(jìn)行融合設(shè)計(jì)與實(shí)施。

2 實(shí)施策略研究

2.1 實(shí)驗(yàn)的深度分析與優(yōu)化

2.1.1 實(shí)驗(yàn)的不斷改進(jìn)

同一實(shí)驗(yàn)，使用不同器材，效果不同。例如：熱學(xué)部分演示實(shí)驗(yàn)比較多，在“做功改變內(nèi)能”的實(shí)驗(yàn)中就有這樣幾個(gè)改進(jìn)和發(fā)現(xiàn)的階段。起初，是對(duì)裝有水的試管進(jìn)行加熱，如圖2（a）所示。當(dāng)水沸騰時(shí)，塞子會(huì)被水蒸氣頂出，同時(shí)試管口出現(xiàn)“白氣”。這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較明顯，而且能同時(shí)體現(xiàn)做功和熱傳遞兩種改變內(nèi)能的方式，缺點(diǎn)是由于有加熱裝置，不僅需要加熱時(shí)間，而且試管塞彈出不受控制，容易出現(xiàn)安全隱患。通過查閱資料，自制了如圖2（b）的器材，瓶?jī)?nèi)裝些許酒精，用打氣筒向管內(nèi)打氣，塞子彈出時(shí)瓶口也會(huì)出現(xiàn)“白氣”，同時(shí)體現(xiàn)了外界對(duì)物體做功和物體對(duì)外界做功的過程。但缺點(diǎn)是打氣筒通過皮管與塞子連接，打氣的動(dòng)作較大，塞子的彈出有被帶動(dòng)拉出的影響。又繼續(xù)改進(jìn)，在瓶子的側(cè)端開口，如圖2（c）所示，排除影響。

2.1.2 融入生活元素

實(shí)驗(yàn)的情境往往過于嚴(yán)肅，并且與日常生活的實(shí)際脫離較遠(yuǎn)，學(xué)術(shù)味太濃，這在相當(dāng)程度上影響了學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣?？梢栽黾右恍W(xué)生熟悉的、與日常生活密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生有一種物理實(shí)驗(yàn)并不神秘，就在自己身邊的感覺，這對(duì)激發(fā)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣有著很好的作用。

如上述“做功改變內(nèi)能”的實(shí)驗(yàn)，除了利用實(shí)驗(yàn)室的器材外，也可指導(dǎo)學(xué)生在課下做相關(guān)的趣味實(shí)驗(yàn)。

2.1.3 拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

同一個(gè)實(shí)驗(yàn)可以證實(shí)不同原理，同一原理可以用不同實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)。

例如：“氣壓降低沸點(diǎn)降低”的實(shí)驗(yàn)。將燒瓶?jī)?nèi)裝有水，用酒精燈進(jìn)行加熱，待水沸騰后，撤掉酒精燈，水不再沸騰。實(shí)驗(yàn)的下一步驟是降低燒瓶?jī)?nèi)的氣壓，當(dāng)氣壓降低后，水會(huì)重新沸騰起來。降低氣壓的方法，可以有兩種，一種是用抽氣筒抽氣，另外一種是將燒瓶倒置，潑冷水，如圖3所示。

同時(shí)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)也可以用在液化放熱的實(shí)驗(yàn)中。

再如：分組實(shí)驗(yàn)“溫度計(jì)的使用”中，學(xué)生不僅體驗(yàn)溫度計(jì)的基本使用，而且還恰當(dāng)?shù)貙⒄舭l(fā)吸熱制冷的部分整合進(jìn)去。準(zhǔn)備裝有酒精的燒杯和適量棉花，用蘸有酒精的棉花包裹溫度計(jì)的玻璃泡，待觀察到示數(shù)降低后，拿開棉花，示數(shù)又會(huì)逐漸升高，這也體現(xiàn)了蒸發(fā)吸熱制冷的作用。

2.2 用科學(xué)方法串聯(lián)實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)行初中物理教材中的物理實(shí)驗(yàn)，都是配合教材內(nèi)容設(shè)置的，主要是為了幫助學(xué)生對(duì)教材的內(nèi)容加深理解，對(duì)實(shí)驗(yàn)的思想與方法討論較少。雖然在教學(xué)中已經(jīng)或多或少提及所運(yùn)用的科學(xué)方法，但由于教材是按知識(shí)系統(tǒng)排序的，方法的教育難免蜻蜓點(diǎn)水，加之方法的理解不可能一蹴而就。因此，往往對(duì)教材中重要的、常用的思想方法不甚明了，這也在一定程度上削弱了實(shí)驗(yàn)教學(xué)特有的教育價(jià)值。

為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，教師有必要引?dǎo)學(xué)生進(jìn)行必要的歸納與總結(jié)。在教學(xué)中，筆者利用科學(xué)方法串聯(lián)實(shí)驗(yàn)的做法，起到了較好的教學(xué)效果。具體的操作途徑是以某個(gè)科學(xué)方法為橫坐標(biāo)，不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為縱坐標(biāo)，進(jìn)行羅列，引導(dǎo)學(xué)生在對(duì)比中領(lǐng)悟方法的內(nèi)涵，體驗(yàn)科學(xué)方法的根基作用（如表1所示）。以“壓強(qiáng)和浮力”的知識(shí)為例，如表2所示。

2.3 應(yīng)用的融合設(shè)計(jì)與實(shí)施

2.3.1 嵌入使用原始物理問題

現(xiàn)象是物理學(xué)的根源，在課堂教學(xué)中恰當(dāng)“還原”科學(xué)問題的實(shí)際情景，可以增強(qiáng)知識(shí)應(yīng)用的靈活度和現(xiàn)實(shí)意義。原始物理問題呈現(xiàn)的是對(duì)現(xiàn)象的描述，而解決問題的模型或解題途徑是具有隱蔽性的或者非現(xiàn)成的，是需要學(xué)生去思考而尋求的。

將原始物理問題與課堂教學(xué)進(jìn)行融合設(shè)計(jì)，嵌入式使用，有利于學(xué)生形成清晰的物理概念和對(duì)物理規(guī)律的正確理解，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)體會(huì)思維方法，領(lǐng)悟物理思想，提高學(xué)生的科學(xué)思維能力和物理技能。

例如：在學(xué)習(xí)了《壓強(qiáng)和浮力》一章后，給出“魚缸換水”的問題，解決的過程需要調(diào)動(dòng)學(xué)生所有已學(xué)的相關(guān)知識(shí)，從物理抽象方法的使用到數(shù)學(xué)推導(dǎo)，模擬了解決實(shí)際問題的過程性體驗(yàn)。

魚缸換水問題：生活中有一個(gè)簡(jiǎn)便的給魚缸換水的方法：用一根較長的軟管，將其一端沒入魚缸內(nèi)的水面下，在另一端用嘴吸，待水充滿軟管后將這一端在缸外立即放下，使出水口下垂并低于魚缸內(nèi)的水面，水就會(huì)自動(dòng)流出。針對(duì)水通過軟管“翻越”魚缸邊沿自動(dòng)流出的現(xiàn)象，請(qǐng)運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)推導(dǎo)出相關(guān)表達(dá)式，并進(jìn)行解釋。

2.3.2 課外實(shí)驗(yàn)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中考物理實(shí)驗(yàn)的考查，注重由課內(nèi)向課外遷移，部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是學(xué)生沒有實(shí)踐過的，但是實(shí)驗(yàn)的分析過程與課內(nèi)相同，即過程性考查。教師要在課堂教學(xué)中注意引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)結(jié)論得出的過程，恰當(dāng)融入課外實(shí)驗(yàn)，使分析能力得到遷移。

例如：在“比熱容”一課，教材在分析了吸放熱本領(lǐng)的物理量后還提到了物質(zhì)的導(dǎo)熱性，這為學(xué)生提供了很好的課外遷移素材。將2016年北京市物理中考的一道比熱容題恰當(dāng)融入，模擬實(shí)驗(yàn)過程，重點(diǎn)練習(xí)分析方法的應(yīng)用。

這個(gè)問題恰恰考查了本節(jié)課的兩個(gè)核心：一是定義物理量的方法，比熱容衡量的是物質(zhì)的吸放熱性質(zhì)，本題中的物理量k用來衡量導(dǎo)熱性能，定義方式可進(jìn)行類比遷移；二是圖像分析能力，對(duì)于比熱容實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)曲線，與題目中的曲線相似，分析方法相同。當(dāng)然，兩者都是對(duì)物理量?jī)?nèi)涵、實(shí)驗(yàn)分析的應(yīng)用。

3 實(shí)施建議

3.1 根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的調(diào)整

不同班級(jí)的學(xué)生，接受知識(shí)的水平不同，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，也要有的放矢地進(jìn)行剪裁或增容。例如：在學(xué)習(xí)《壓強(qiáng)和浮力》一章的內(nèi)容時(shí)，《壓強(qiáng)》一節(jié)的學(xué)習(xí)，對(duì)于接受能力較強(qiáng)的班級(jí)，可以補(bǔ)充了解密度均勻、高度相同、粗細(xì)均勻的物體在平面上產(chǎn)生的壓強(qiáng)與其底面積無關(guān)。這樣，在液體壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)液體壓強(qiáng)的大小與液體的高度和密度有關(guān)，而與液體的多少無關(guān)的認(rèn)識(shí)起到了鋪墊作用，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出也有了一個(gè)說服作用。

3.2 逐步拓展學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的空間

初中物理教學(xué)是啟蒙的時(shí)期，所以學(xué)生剛剛接觸物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要教師示范實(shí)驗(yàn)過程、教授儀器使用規(guī)則和實(shí)驗(yàn)分析方法等。待到一定時(shí)段后，可以逐步放開，讓學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，能夠更有效地發(fā)展創(chuàng)造精神和創(chuàng)新能力。

例如：在測(cè)量性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了刻度尺的使用，在后續(xù)使用電流表、電壓表時(shí)，只需要提前印發(fā)使用說明，學(xué)生自主進(jìn)行閱讀和實(shí)驗(yàn)。在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生已經(jīng)熟悉基本的探究環(huán)節(jié)，在進(jìn)行新的探究實(shí)驗(yàn)中時(shí)，可以將重點(diǎn)放在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和評(píng)估方面。這樣既學(xué)習(xí)了新測(cè)量?jī)x器的使用，也提高了閱讀理解、數(shù)據(jù)分析等能力，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的寬松度。

3.3 通過課堂對(duì)話升華學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的精神需要

教學(xué)的本質(zhì)是師生交往的過程，是師生通過課堂對(duì)話在交往與溝通活動(dòng)中共同創(chuàng)造意義的過程。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的好與差，在很大程度上取決于參與教學(xué)活動(dòng)的人。實(shí)驗(yàn)中師生的角色是否投入，師生的情感交流是否融洽，學(xué)生是否愉快地投入實(shí)驗(yàn)的全過程，并升華到自己精神的需要是檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。

例如：在“探究串并聯(lián)電路的電流和電壓關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，筆者先設(shè)計(jì)了一系列問題：“串聯(lián)電路中電流經(jīng)過用電器電流會(huì)減少嗎？”“串聯(lián)電路中電流經(jīng)過用電器電流不會(huì)減少，而用電器是耗電的，矛盾嗎？”“上述實(shí)驗(yàn)中，每組只進(jìn)行了一次測(cè)量，各個(gè)組的燈泡規(guī)格相同，得出的結(jié)論偶然性的幾率很大。為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性，你該怎樣做？”這些問題恰恰是學(xué)生認(rèn)知的矛盾之處，欲言又止，需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證才能得出結(jié)論，促使學(xué)生自始至終都興趣盎然、精神飽滿地投入實(shí)驗(yàn)，尋找答案。

參考文獻(xiàn)：

[1]喬際平，邢紅軍.物理教育心理學(xué)[M].南寧：廣西教育出版社，2003.

[2]邢紅軍，陳清梅.對(duì)原始物理問題教學(xué)的思考[J].中國教育學(xué)刊，2006（8）：67-69.

（欄目編輯 王柏廬）