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“微實驗室”，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)的物理微實驗，實驗設(shè)計要“小中見大”，實驗器材要“壇壇罐罐”，實驗探索要“究其本源”，實驗應(yīng)用要“回歸本真”。

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

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

物理微實驗，是指師生借助身邊常見的生活器材，設(shè)計出來的針對性物理小實驗。在初中物理教學(xué)中開展“微實驗”，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)。本文對指向探究能力提升的初中物理“微實驗室”的構(gòu)建策略進(jìn)行分析。

一、物理微實驗對提高學(xué)生科學(xué)探究能力的重要價值

初中物理是一門實驗性課程。但實際教學(xué)中，部分教師不重視開展物理實驗，或者選用的實驗儀器過于復(fù)雜，導(dǎo)致學(xué)生較難透徹理解復(fù)雜的物理知識。開發(fā)物理微實驗，以取材方便、靈活自由的物理微實驗為抓手，充分利用身邊的物品，通過師生共同提出問題、設(shè)計實驗、動手實驗、論證評估、分享實驗成果，讓學(xué)生體驗物理知識生成過程，實現(xiàn)碎片學(xué)習(xí)、泛在實驗，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)通過物理微實驗的開發(fā)和應(yīng)用，把探究能力提升真正落實到課堂教學(xué)中。

二、初中物理“微實驗”的構(gòu)建策略

1.實驗設(shè)計要“小中見大”

麥克斯韋說：一個物理實驗做得越簡單，學(xué)生越熟悉，就越能透徹地說明問題。因此，微實驗一定要短小精悍。例如，浮力這部分知識既抽象難度又大，尤其是浮力的產(chǎn)生原因是教學(xué)難點。部分教師在講這部分內(nèi)容時，往往一帶而過，并不做深入解釋，這不利于學(xué)生探究能力的培養(yǎng)。為此，教師可借助飲料瓶設(shè)計小實驗突破這一教學(xué)難點。教師可取一個飲料瓶，瓶口朝下，將瓶底剪掉，放入一個乒乓球，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。而用手堵住瓶口，就可以讓水流向乒乓球的下方，乒乓球上下兩個面都會受到水的壓力，在兩方面的水的壓力的共同作用下就能浮起來。針對這個現(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，這個水壓差就是浮力。然后，教師可以進(jìn)一步拓展：在乒乓球下方系上紅線，當(dāng)乒乓球浮起來時，紅線被扯直，最終乒乓球靜止在水面，傾斜容器，紅線的方向不變。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，作用在一條直線上，抽象的浮力方向通過一條可見的紅線就能表現(xiàn)出來。這樣，可以使復(fù)雜的理論知識變得簡單形象，降低學(xué)生的理解難度。

2.實驗器材要“壇壇罐罐”

在物理微實驗中，實驗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，教師只進(jìn)行理論講解，學(xué)生的印象并不深刻。為此，教師可點燃一根蚊香，放在飲料瓶中，3分鐘后將蚊香取出，這時煙霧充滿整個飲料瓶，然后蓋好瓶蓋（或者在飲料瓶內(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)生理解光是直線傳播的。又如，在教學(xué)“凸透鏡成像規(guī)律”時，往往需要在實驗室利用一節(jié)課把凸透鏡成像規(guī)律的實驗?zāi)M出來。由于涉及光具座、蠟燭、光屏等實驗器材的使用以及一些凸透鏡成像需要用的物距、像距、焦距等物理知識的鋪墊，教師往往為了節(jié)省時間把探究實驗改為演示實驗，而后再通過兩三節(jié)課把凸透鏡成像規(guī)律進(jìn)行歸納讓學(xué)生熟記。其實利用一瓶水和一個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)備一個圓形的飲料瓶，里面裝上水，就組成了一個簡易的凸透鏡，再拿一張白色的卡紙，上面畫上朝右的箭頭，靠近飲料瓶，通過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)雜的分組實驗變成學(xué)生隨時可做的小實驗，使枯燥的學(xué)習(xí)變得有趣，現(xiàn)象直觀明顯。

3.實驗探索要“究其本源”

現(xiàn)代教育學(xué)家波利亞說：學(xué)習(xí)任何知識的最佳途徑都是自己發(fā)現(xiàn)，因為這種發(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)生通過自己設(shè)計和制作微實驗，不僅可以掌握實驗方法和技巧，而且可以通過觀察實驗現(xiàn)象思考規(guī)律，分析其中蘊(yùn)含的物理知識，引發(fā)深度思考。同時，學(xué)生可以在體驗物理知識生成的過程中達(dá)到內(nèi)心的愉悅和滿足，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)希羅實驗。通過親自動手實驗，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)往塑料杯中倒入少量清水后，處于頂端的吸管開始朝上噴水。同時，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，整個裝置中的水停止流動，但這個裝置吸管里的水噴出的高度很低。經(jīng)過多次選擇不同粗細(xì)的吸管進(jìn)行對比實驗，學(xué)生就會發(fā)現(xiàn)上面的吸管用圓珠筆筆芯代替效果會更好。最后，學(xué)生可歸納出此實驗需要注意的事項：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，而且培養(yǎng)了學(xué)生的自主探究能力。

4.實驗應(yīng)用要“回歸本真”

物理知識既來源于生活，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。教師可通過物理微實驗，讓學(xué)生在感受與體驗生活中物理知識的同時，運用物理知識解決實際問題，從而讓學(xué)生經(jīng)歷“見物思理”到“學(xué)以致用”的過程。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，飲料瓶中的水就會順著吸管上升最終以噴霧狀噴出，這個實驗運用了流體壓強(qiáng)和流速的知識。兩根吸管都插入飲料瓶的水中，通過一個吸管向瓶內(nèi)吹氣，飲料瓶中的水就會順著另一個吸管上升最終以噴霧狀噴出，這里又運用了氣體壓強(qiáng)的知識。同樣的飲料瓶和吸管在學(xué)生的手里變成了兩個不一樣的噴霧器。又如，教學(xué)壓強(qiáng)的知識后，教師可以讓學(xué)生利用飲料瓶創(chuàng)設(shè)很多種給花自動澆水的裝置。學(xué)生在花托中放入花盆和一個裝滿水的飲料瓶，當(dāng)花托中的水面下降、飲料瓶的瓶口露出時，氣體進(jìn)入到瓶中，水就會流出，瓶口封上，水則會停止流動，當(dāng)花吸水液面下降、露出瓶口時，水又會流出。這樣，自動澆水裝置就誕生了。