王茂東

物理實驗教學方式轉(zhuǎn)變的幾點嘗試

王茂東

初中階段的學生，由于年齡特征、心理特點決定了他們對嘗試練習、動手操作等實驗有著濃厚的興趣。作為物理教師，就應該緊緊抓住這一積極因素，努力發(fā)揮教師在實驗教學過程中的組織、引領、指導作用，最大限度地使學生以極大的熱情投入到物理學習中，以學生為中心，以實驗為主導，以新穎為亮點，從而提升物理學科的品位，提高學生的科學素養(yǎng)。結(jié)合平時的教學活動，筆者在具體的實驗過程中，著力從以下4個方面變革實驗的教學方式。

一、創(chuàng)設問題情境，變教師演示為學生展示

富有新意的情境創(chuàng)設，可以大大調(diào)動學生在課堂上的主觀能動性，讓學生能夠在課堂上帶著問題去學習。以教材中的演示實驗為例，如果教師一味地自己在課堂上操作，坐在座位上的學生有可能因為距離遠、視角偏等原因，觀察到的實驗現(xiàn)象不夠清楚；再者，學生由于自己沒有親身體驗演示操作的過程，體會也不會深刻。這樣，在實施教學過程時，學生往往會感到教師的演示實驗是走過場，效率會大大下降。針對此種情形，筆者在具體的演示實驗教學中，一改教師在講臺上進行單一的演示為學生自己在教師指導下的演示、交流、展示，具體表現(xiàn)為兩大形式：

(1)給定器材，分組演示。在物理演示實驗中，有很多器材是實驗室或者學生身邊的學習用品，教師如果能將這些器材回歸到學生中，通過問題創(chuàng)設教學情境，讓學生帶著問題去演示、操作，那么可以收到意想不到的良好效果。如在學習“壓力作用效果大小與哪些因素有關”時，教材中是讓教師把壓力小桌的桌面和四條腿分別放在泡沫上，觀察桌面和四條腿陷入泡沫的深度，從而得出壓強大小與受力面積的關系。這樣的實驗方式，學生很難觀察到明顯的現(xiàn)象。在教學中，筆者做了一定的調(diào)整：通過課件展示出兩個體重差不多的小孩在雪地上行走的情形，一個是用雪橇，能行走如飛；一個是直接在雪地上步履蹣跚的蝸行。讓學生從感官上對壓力作用效果與受力面積的關系有初步認識。讓學生用自己的兩個手指分別按在已經(jīng)削好的鉛筆的兩端進行感受，再讓兩個學生一組，用手掌和手指按在氣球上，觀察手掌和手指陷入的深度。這樣結(jié)合學生自己的演示操作，讓學生切身體會到了“壓力一定時，受力面積越小壓力作用效果越明顯”的理論。這樣的變化，讓學生經(jīng)歷了從感官到感受，從感受到體驗的過程，提高了學習的積極性，為更好地學習壓強知識打下了基礎。

(2)自備器材，交流合作。在實驗室器材有限的情況下，如果教師僅憑一次或兩次演示，很難讓學生認識物理現(xiàn)象，理解物理知識。所以有必要讓學生從生活中尋找器材，自備一些實驗材料，在教師的引導、指導下，自主演示，小組交流，提高實驗的效果，進一步強化物理知識。例如筆者在教學《大氣壓》這一節(jié)時，為了演示“大氣壓的存在和大小”，課前讓學生根據(jù)要求收集一些器材，如玻璃杯、雞蛋、紙片、注射器、塑料掛衣鉤、易拉罐、橡皮泥等，課上利用在大試管中裝有水和小試管，將其倒置過來，發(fā)現(xiàn)水在向下流出時小試管卻在大試管中徐徐上升的現(xiàn)象，激發(fā)學生興趣，然后調(diào)動學生的熱情：“老師剛才用大小試管證明了大氣壓的存在，你們能用自己帶來的器材進行實驗嗎？”此時，學生早已按捺不住了，這時安排學生以小組為單位進行實驗。在進行交流時，發(fā)現(xiàn)學生運用自備器材進行實驗的方法還真多，真正達到了讓學生在“學中活動，活動中學”的目的。

當然，變教師演示實驗為學生自主實驗的形式還有多種，但不管怎樣，進行演示實驗的最終目的還是要調(diào)動學生的學習積極性，讓學生以飽滿的熱情、高漲的興致投身到課堂教學中。

二、激發(fā)學生興趣，變驗證實驗為探究實驗

物理課程標準強調(diào)：物理實驗教學應立足于學生的實際，采取積極有效的教學方式，讓學生在活動中獲得知識、技能，發(fā)展能力。初中物理教材中的不少學生實驗都是以驗證性為主的，驗證性實驗從教學要求與目的來看，只要求教師講明實驗目的，給出實驗器材和步驟以及實驗的方法和注意點，讓學生根據(jù)教師列出的教學清單“照方抓藥”。這樣的教學形式，學生也能夠掌握實驗的方法，明確實驗的結(jié)論，但由于學生沒有經(jīng)歷猜想、假設、探究的過程，學習物理的興趣會大打折扣，可能過不長時間也就遺忘了。所以，從調(diào)動學生學習熱情、提高學生合作能力的角度出發(fā)，教師很有必要在實驗教學中立足于教材、學生以及教師自身實際，積極采取以“自主、合作、探究”為主要學習方式的教學模式，同時在實施中要把握好“度”，不能唯形式花俏而探究。在進行探究性實驗教學過程中，教師要通過問題的引入，讓學生在教師的指導下運用實驗器材進行自主實驗，分析比較現(xiàn)象，收集處理數(shù)據(jù)，尋找規(guī)律。物理實驗教學中有很多探究的素材，關鍵是教師對其理解、剪裁、運用的能力。

例如“比較兩個不同規(guī)格的燈泡的亮度”的實驗，筆者在上課開始先讓學生回憶生活中所使用的白熾燈泡的種類，然后出示“220 V 100 W”和“220 V 40 W”兩種規(guī)格的白熾燈泡，問：“這兩個燈泡哪個更亮呢?”(提出問題)，學生討論、交流、匯報自己的不同看法，有認為100 W的更亮的，也有認為40 W的燈泡更亮(猜想假設)的。這時將相同意見的學生編為一組，組織他們利用手邊的器材進行合作，自主實驗，分別測量兩個燈泡在不同電路中的電功率，并將觀察的現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)記錄在實驗報告上(設計實驗、收集數(shù)據(jù))，分析討論自己小組的實驗數(shù)據(jù)，運用學過的物理公式進行論證(分析論證)，再次讓兩個小組的學生將實驗的方法、分析得出的結(jié)論以及理論論證的理由展示給全班學生(交流評估)，最后讓學生得出燈泡的亮度取決于實際電功率而不是額定電功率的結(jié)論(總結(jié)結(jié)論)。學生經(jīng)歷了這樣一系列的探究過程，親身體會了實驗探究的設計、概括、總結(jié)，感受到了實驗的成功，對實驗結(jié)論形成了非常深刻的印象。

所以從某種意義上講，探究性實驗對培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和能力是大有益處的，特別是對學生理解概念、規(guī)律，形成技能起著重要作用，作為物理教師切不可忽略這一點。

三、突出能力訓練，變課內(nèi)實驗為課外實驗

物理實驗中，能力訓練主要表現(xiàn)在觀察實驗現(xiàn)象的能力、分析數(shù)據(jù)概括的能力、動手操作的能力、交流合作的能力以及實驗創(chuàng)新的能力，而交流合作能力和實驗創(chuàng)新能力又是能力訓練中的核心。如果教師僅憑借課堂45分鐘的教學時間，學生很難在短時間內(nèi)具備這些能力，這就要求教師在實施實驗教學過程中，大膽放手讓學生做，開拓學生進行實驗的時間和空間，讓他們充分利用好課余時間，采用結(jié)對小組的形式，激勵合作創(chuàng)新，挖掘潛在能力，充分發(fā)揮出學生自身的能力。

基于上述觀點，要將課內(nèi)實驗向課外實驗進行延伸，通常有兩種方式：

(1)課前實驗。所謂課前實驗，就是讓學生通過對課本中相關知識的預習，了解物理實驗需要注意的問題、需要的器材、使用的方法，通過小組合作形式，進行相關實驗的嘗試操作，讓小組各成員間達成一定的共識。如在學習“電路的連接”時，筆者就在課前將要預習的知識要點以提綱的形式下發(fā)給每一位學生，并且給每個小組發(fā)放一定的實驗器材，如電池、小燈泡、導線、開關等，讓他們課下利用這些器材組裝電路，討論電路的連接究竟有幾種。通過課前學生間的自主探究，發(fā)現(xiàn)有不少學生在實驗過程中發(fā)現(xiàn)了很多的問題，有將兩燈泡串聯(lián)、并聯(lián)的，也有將燈泡組成電路后，由于出現(xiàn)了局部短路或電源短路而導致燈泡不能發(fā)光的情形，還有學生利用自己設計的電路探究了串并聯(lián)電路的特點。這些課前實驗，為課堂上進行“電路的連接”內(nèi)容的學習，積累了很好的素材，為教師在課堂教學中采取有效、能動的教學方式提供了強有力的依據(jù)和保障；更為重要的是，由于學生在課前經(jīng)歷了小組各成員間的交流、討論，學生之間的合作意識進一步加強，互幫互學的學習氛圍也很容易形成。

(2)課后實驗。課后實驗是在學生已經(jīng)掌握了相關的物理知識后，利用身邊器材，如生活用品、學習材料、測量工具等對課本中的實驗進行拓展和延伸，提高學生動手動腦的能力。這樣的實驗安排有助于強化物理知識，發(fā)展學生的創(chuàng)新能力，更好地鞏固技能和技巧，提升學生的科學素養(yǎng)。如在學習了“液體的沸騰”后，筆者安排學生利用學習用品—紙做成紙鍋，觀察用紙鍋將水燒沸騰時的現(xiàn)象，從而讓學生理解液體在沸騰時吸收熱量溫度不變這一難點，同時也讓學生通過分析比較得出“紙的著火點比水的沸點高”這一個知識點；學習了“浮力及利用”后，讓學生利用雪碧瓶和小塑料瓶制成“浮沉子”，通過自己的實驗操作體會物體所受到的重力和浮力大小是決定物體浮沉的條件，同時也能認識到改變物體重力比改變浮力更可行，從而強化了潛水艇的工作原理；學習了“摩擦力”后，讓學生利用身邊的大米、筷子和碗做“筷子提米”實驗，使學生明確該實驗成功的注意事項，結(jié)合實驗，學生感受到了摩擦力的神奇，鞏固了增大和減小摩擦力在實際生活中的應用，從而使學生感受到物理就在我們的身邊，極大地激發(fā)了學生學習的興趣和熱情。

總之，“從生活走向物理，從物理走向社會”是課改教學的全新理念。所以讓學生在課前、課后進行有的放矢的實驗嘗試，讓他們結(jié)合所學物理知識和生活實際，開展小組間的實驗技能比賽，也不乏是實驗教學中一個有效嘗試。

四、運用多種策略，變單一實驗為多元實驗

物理教材中的很多實驗都具有單一性，往往是就某一問題組織實驗教學，學生在進行實驗過程中常常會出現(xiàn)就實驗研究實驗，分析、總結(jié)、概括實驗結(jié)論時，思維很容易僵化，發(fā)散思維、創(chuàng)新思維就會被扼殺，大大削弱了實驗教學的功能。作為物理教師，不能站在學生的角度考慮問題，而應該從教材出發(fā)，縱觀整個教材的編排體系，在實驗教學中充分運用多種策略，調(diào)動學生已有的知識儲備，挖掘出單一實驗中所蘊藏的深刻內(nèi)涵，變單一型實驗為多元化實驗，這樣才能提高學生綜合解決問題的能力。

如在教學完“影響導體電阻大小的因素”的實驗后，基于學生通過實驗的研究知道了“導體的溫度升高時其電阻會增大”這個知識要點，于是筆者將該實驗進行了適當?shù)卣{(diào)整，在原來的電路旁邊再并聯(lián)一個與之相同的實驗電路，只是將白熾燈的燈絲換成了玻璃，用酒精燈分別加熱燈絲和玻璃，讓學生觀察實驗現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)前者電路電流表的示數(shù)會逐漸變小，后者電路中電流表的示數(shù)會逐漸變大，然后分析比較得出兩個不同的結(jié)論：前者說明導體的電阻大小與溫度有關，后者說明了絕緣體和導體之間并沒有絕對的界限。這樣多元化的實驗讓學生不僅比較、分析了兩個容易混淆的實驗，更為重要的是，又進一步鞏固了并聯(lián)電路特點的物理知識，起到了一石二鳥的作用。

再有，在運用生活器材進行多元化實驗時，一定要讓學生放下包袱，大膽想象，利用現(xiàn)有的知識積累，學會由此及彼，舉一反三，這樣才能培養(yǎng)學生聯(lián)系生活實際解決問題的能力和創(chuàng)新能力。這樣的實驗教學在初三復習期間顯得尤為重要。例如，筆者在中考實驗專題復習時，就以醫(yī)用塑料注射器為例，讓學生聯(lián)系已經(jīng)學過的聲學、力學、熱學、電學知識進行思考，想想可以做哪些實驗。如在聲學方面，可從聲音的產(chǎn)生、音調(diào)與哪些因素有關進行思考；力學方面，可從影響壓強大小的因素、估測大氣壓、比較滑動摩擦和滾動摩擦的大小以及改變物體浮沉的方法(自制潛水艇模型)等方面考慮，并指導學生利用課余時間進行嘗試。通過學生的交流，發(fā)現(xiàn)不少學生都能總結(jié)出很多富有新意的實驗。這種運用多種策略、多元化的實驗安排，使學生的思維不會束縛在某一個范圍內(nèi)，也就克服了思維定勢的影響，從而大大增強了思維的深刻和廣度，拉近了物理學與生活的聯(lián)系，讓學生深刻地感受到科學的真實性，感受到科學和社會、科學和日常生活的關系。而且，這種多元化的實驗所呈現(xiàn)出的物理現(xiàn)象更容易引起學生的注意，引發(fā)認知的興趣和欲望，并且這些實驗各自表現(xiàn)出的“改變”“放大”“借用”“替代”等創(chuàng)新技巧，對保持學生的好奇心、培養(yǎng)學生終身的探索樂趣、實踐能力以及創(chuàng)新意識，無疑是一種有效的途徑。

綜上所述，在物理實驗教學過程中，教師要立足于教材和學生實際，以學生已有知識、經(jīng)驗為基礎，注重提高學生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力；通過變換實驗教學方式，以凸顯學生本位、提升學科品位為物理實驗教學的長期目標，以提高學生的科學素養(yǎng)為最終目標。只有這樣，物理實驗教學才會更有生命力。物理教師只有具備了這種目標意識，我們的物理實驗教學才會結(jié)出豐碩的成果。

[1] 全日制義務教育物理課程標準(實驗稿)[S].2002.

[2] 韓紅彬.淺談中學物理實驗教學改革[J].成才之路,2010,18:27.

[3] 汪信群.關于中學物理實驗教學的幾點體會與思考[J].中學理科園地,2006,1.

[4] 張庭埔.開放性物理實驗教學初探[J].江西教育:綜合版,2009,6.

2011-10-14

王茂東，本科，中教一級，教研組組長。

江蘇省寶應縣夏集中學。