周月紅

物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，其以物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物質(zhì)之間的相互作用和運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律為研究對(duì)象，具有科學(xué)性、實(shí)用性、趣味性等特點(diǎn)——這是對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的最基本的認(rèn)識(shí)。而一旦實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)固化、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ交?，?shí)驗(yàn)所帶來(lái)的效果就會(huì)大打折扣，這不利于物理教學(xué)的深入開(kāi)展。從這個(gè)角度講，對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新，就成為了物理教師的一個(gè)重要使命，因此將創(chuàng)新視作初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的生命力也不為過(guò)。實(shí)驗(yàn)探究是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)要素之一，要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)，教師如果沒(méi)有實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新意識(shí)，顯然是不行的?；谶@樣的認(rèn)識(shí)，筆者下面從實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的價(jià)值、實(shí)現(xiàn)途徑與教學(xué)反思三個(gè)方面進(jìn)行闡述。

一、初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)新的價(jià)值

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的基礎(chǔ)是實(shí)驗(yàn)，過(guò)程在于創(chuàng)新，目標(biāo)在于促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)落地。具體地說(shuō)，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的價(jià)值體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：第一，從學(xué)生能力培養(yǎng)的角度來(lái)看，實(shí)驗(yàn)本身就能夠培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力；第二，教師在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng)中體現(xiàn)的創(chuàng)造思想和行為對(duì)學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)產(chǎn)生的潛移默化的作用也是不可估量的，這也是實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的獨(dú)特教育功能。事實(shí)也證明，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如果合理展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)演變與創(chuàng)新的過(guò)程，那么學(xué)生的思維就會(huì)隨著實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新而向新的知識(shí)領(lǐng)域延伸，這樣就為學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與能力培養(yǎng)奠定了重要的基礎(chǔ)。

“探究冰的熔化特點(diǎn)”是初中物理熱學(xué)知識(shí)中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的在于幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到晶體熔化時(shí)溫度是不變的，這個(gè)不變的熔化溫度就是該晶體的熔點(diǎn)。冰是最常見(jiàn)的晶體，也是熔化現(xiàn)象比較明顯的、學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)比較豐富的常見(jiàn)物質(zhì)。由于學(xué)生在生活中大都知道冰的熔點(diǎn)是0℃，而實(shí)驗(yàn)當(dāng)中如果冰的熔點(diǎn)不是0℃，那么實(shí)驗(yàn)的效果就要大打折扣。事實(shí)上，關(guān)于冰的熔化實(shí)驗(yàn)，好多年來(lái)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的重點(diǎn)之一就是如何控制冰的熔點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的過(guò)程中，思路不同，改進(jìn)的效果也不同，譬如有人提出提高水的純度來(lái)制冰等。但總體而言，改進(jìn)效果并不明顯，這說(shuō)明只從物質(zhì)本身嘗試改進(jìn)，效果是不佳的，要改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的效果，需要?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思路。

實(shí)際上，采用“雙重水浴法”（具體的創(chuàng)新過(guò)程在下一論述中闡述）完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生所觀察到的現(xiàn)象更加符合預(yù)期，這樣就有利于學(xué)生構(gòu)建起“冰的熔點(diǎn)是0℃”的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而上升為晶體熔化時(shí)溫度保持在熔點(diǎn)不變的認(rèn)識(shí)。

概括地說(shuō)，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)的價(jià)值在于可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生更好地建構(gòu)物理知識(shí)，幫助學(xué)生形成良好的知識(shí)體系，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。尤其值得一提的是，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新必須保證創(chuàng)新后的實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果有明顯的進(jìn)步，這來(lái)不得半點(diǎn)虛假。

二、初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)新的途徑

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的途徑是認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新價(jià)值后最需要思考的一點(diǎn)。筆者在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新過(guò)程中不能只有教師一個(gè)主體存在，引導(dǎo)學(xué)生共同參與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新是發(fā)揮創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)價(jià)值的最重要的選擇。

以“探究冰的熔化特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)為例，對(duì)冰的熔化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新的重點(diǎn)應(yīng)放在加熱的方式上。最初出現(xiàn)的用酒精燈直接加熱的方式已經(jīng)被摒棄了，取而代之的是用“水浴法”加熱，并且強(qiáng)調(diào)用攪拌器進(jìn)行攪拌，以確保受熱均勻。事實(shí)上，受熱均勻?qū)τ诒緦?shí)驗(yàn)而言是非常重要的，冰的熔化需要吸熱，冰熔化過(guò)程中雖然理論上是冰水混合物，但這個(gè)冰水混合物并非一個(gè)溫度分布均勻的整體，而是存在溫度梯度變化的，與試管接觸的地方因直接通過(guò)試管吸收外面水的熱量而溫度較高，溫度計(jì)所插的地方因熱傳遞需要一個(gè)過(guò)程而溫度相對(duì)較低；同時(shí)，試管外的水也存在溫度梯度，與試管接觸的地方的水溫較低，距離試管較遠(yuǎn)的地方的水溫較高，而水作為熱的不良導(dǎo)體，在熱傳遞的過(guò)程中也不能迅速達(dá)到冰熔化所需要的溫度平衡。此時(shí)盡管用了攪拌器，仍然會(huì)出現(xiàn)相同的現(xiàn)象。

進(jìn)一步分析其原因，本質(zhì)上還是因?yàn)樵嚬軆?nèi)外溫差較大，那么降低水浴法的水溫行不行呢？實(shí)踐表明效果并不明顯，因?yàn)槿绻麥夭钐?，熱傳遞效果就不明顯，那么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也不明顯。在這樣的背景下，一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)思路逐步浮出水面——雙重水浴法。

雙重水浴法是指用容器套容器的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最外層提供開(kāi)水，兩個(gè)容器之間加熱水。這樣的裝置有三個(gè)特點(diǎn)：一是最里面的容器（可以用金屬容器代替試管，這樣導(dǎo)熱性能更好）中放碎冰，因?yàn)樗楸浅＜?xì)，所以便于攪拌，這樣就可以保證試管內(nèi)的冰在熔化的過(guò)程中受熱均勻；二是最外面的容器中裝開(kāi)水，保證充足的熱量，從而不至于因?yàn)闊嵩床环€(wěn)定而影響實(shí)驗(yàn)效果；三是要控制兩個(gè)容器中間的熱水的溫度，這是最關(guān)鍵的一點(diǎn)，而要解決兩個(gè)容器間的水溫較高且溫差梯度較小，在創(chuàng)新的過(guò)程中曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)兩種方案，首先想到的是攪拌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這不僅使得熱量更快地散失到空氣中，而且不能保證溫度均勻，后來(lái)有學(xué)生突發(fā)奇想，提出了另一種方案，他說(shuō)既然金屬容易導(dǎo)熱，那么可以在兩個(gè)容器中間的水中轉(zhuǎn)上一圈金屬清潔球——這是一個(gè)非常了不起的創(chuàng)意，因?yàn)榍鍧嵡蛴山饘僦瞥?，其圍住里面的金屬容器的時(shí)候，通過(guò)自身的良好導(dǎo)熱性能，既保證了兩個(gè)容器之間的水溫溫差梯度較小，也保證了能夠?qū)锩娼饘偃萜髦械谋峁┓€(wěn)定的熱量，這樣就保證了冰在熔化的時(shí)候，吸熱是穩(wěn)定的。事實(shí)也證明，通過(guò)這樣的雙重水浴法，冰在熔化過(guò)程中溫度計(jì)的示數(shù)確實(shí)能夠在0℃附近，誤差極小，實(shí)驗(yàn)效果極好。

三、初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)新的反思

反思初中物理教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，還有很多可以挖掘的地方。

從實(shí)驗(yàn)地位的角度來(lái)看，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)思路與步驟的超越，這種超越更多體現(xiàn)在對(duì)實(shí)驗(yàn)盲點(diǎn)的探究上。比如上述“探究冰的熔化特點(diǎn)”這一實(shí)驗(yàn)中，雙重水浴法是好多人想不到的，那怎么就會(huì)有一些人想到了這個(gè)方法呢？這是因?yàn)樗麄冊(cè)趯?duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了裝冰的容器周?chē)臏囟忍荻仁怯绊憸囟扔?jì)測(cè)量結(jié)果的一個(gè)重要原因，才有了創(chuàng)新思路。

從物理教學(xué)的角度來(lái)看，物理實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)中的重要組成部分，同時(shí)也是物理科學(xué)探究的重要思想和方法，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要的意義。新的課程要求更加重視物理實(shí)驗(yàn)，還要求加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新。顯然，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新有助于優(yōu)化教學(xué)方法，有助于提高初中物理課堂的教學(xué)效率。

從學(xué)生思維的角度來(lái)看，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)可以很好地將學(xué)生的注意力集中在實(shí)驗(yàn)本身，進(jìn)而集中在物理知識(shí)的學(xué)習(xí)與運(yùn)用中，有助于學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)的原理，這對(duì)于初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)非常重要的補(bǔ)充。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)只強(qiáng)調(diào)看到現(xiàn)象，得出結(jié)論，至于為什么這么做實(shí)驗(yàn)，很少有教師帶領(lǐng)學(xué)生去研究。而在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的過(guò)程中，學(xué)生無(wú)法回避實(shí)驗(yàn)的原理，無(wú)法回避實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，因而物理教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，實(shí)際上能夠更好地吸引學(xué)生的思維參與，從而達(dá)成知識(shí)的高效建構(gòu)與運(yùn)用，并促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的落地。

總之，創(chuàng)新是初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的生命力，教師在教學(xué)過(guò)程中要本著實(shí)事求是的原則，積極引導(dǎo)學(xué)生共同參與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新過(guò)程，高效完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭保社，李金鳳.淺談初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新[J].中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備，2015（25）.

[2]黃國(guó)雄.中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究[J].物理教師，1996（12）.

[3]戴國(guó)成.基于核心素養(yǎng)的物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性探討[J].物理教師，2016（12）.

[4]劉炳升，陳杰.繼承傳統(tǒng)開(kāi)拓創(chuàng)新——新課程理念下物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的問(wèn)題（一）[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2006（1）.

[5]劉炳升，陳杰.新課程理念下物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的問(wèn)題（二）——實(shí)驗(yàn)技術(shù)的創(chuàng)新及其與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段的關(guān)系[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2006（2）.