李國坤

摘要：物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。實驗教學(xué)可以直觀展示實驗現(xiàn)象和規(guī)律，以實踐論證能夠更好得出結(jié)論，以層進式探究能夠引導(dǎo)疑問推理，以形象的實驗演示便于建立物理模型，從而幫助學(xué)生構(gòu)建起科學(xué)觀念，培養(yǎng)科學(xué)思維能力。

關(guān)鍵詞：科學(xué)觀念;物理實驗設(shè)計

科學(xué)觀念是以科學(xué)角度思考生活問題，探討和研究物理現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系?？茖W(xué)觀念主要包括實踐論證、疑問推理以及模型建立。初中物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗作為物理教學(xué)中的重要科學(xué)探究手段，對學(xué)生學(xué)好物理起著至關(guān)重要的作用。

一、以實驗進行實踐論證，建構(gòu)科學(xué)觀念

實踐是檢驗真理的唯一標準。物理課堂教學(xué)過程中，凡是能采用實驗證明的，絕對不能口頭講述，甚至以動畫和視頻替代。只有讓學(xué)生身臨其境的進行實踐論證，才會有強烈的視覺沖擊和深度體驗，才能夠完成科學(xué)觀念的建構(gòu)。

案例一：《光的反射定律》的實踐論證過程

在探究光的反射定律時，如何歸納出反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)這一個規(guī)律是這節(jié)課的一個難點。以往的演示實驗器材（圖1）只能探究光在某一個平面內(nèi)的情況，缺乏普遍意義，而且實驗現(xiàn)象不明顯。

為此，教者改進了實驗器材（圖2），利用半圓形透明玻璃罩（充滿煙霧），將實驗現(xiàn)象從二維的平面現(xiàn)象拓展到三維立體模型，可以很方便地從多角度選取入射光線，學(xué)生能夠非常清晰直觀地觀察到反射光線，進而掌握了反射光和入射光的“共面”特征，并且通過實踐論證，輕松的理解“法線”引入的意義，“法線”為確定“共面、等角、異側(cè)”，起到關(guān)鍵性作用，幫助學(xué)生尋找實驗規(guī)律，再次建立起物理模型，構(gòu)建起科學(xué)觀念。

二、以實驗展開疑問推理，建構(gòu)科學(xué)觀念

為了讓學(xué)生積極參加探究活動，教師要精心設(shè)計實驗，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，因勢利導(dǎo)學(xué)生完成科學(xué)探究，讓學(xué)生在物理探究中觸發(fā)深度思維，并且能夠釋疑解惑，進行邏輯推理，尋找物理規(guī)律，最終構(gòu)建起科學(xué)觀念，提升科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。

案例二：《牛頓第一定律》的疑問推理過程

如圖3，A為小球，B是斜面，C是不同材料的水平面，D是實驗桌

實驗步驟：

（1）C為棉布，將小球A從斜面的某一高度靜止釋放，記下小球釋放的位置和停下的位置;

（2）把C換成粗糙的紙張，再將小球A從斜面的同一高度靜止釋放，記下小球釋放的位置和停下的位置;

（3）把C換成較光滑的紙張，再將小球A從斜面的同一高度靜止釋放，記下小球釋放的位置和停下的位置;

（4）把C換成玻璃。

當(dāng)學(xué)生做到第三步時，學(xué)生已經(jīng)初步認識到粗糙程度越小，小球滾得越遠，做到第4步時，小球滾出了桌面。在做完試驗后，教者問到這個現(xiàn)象說明了什么？學(xué)生回答摩擦力越小，小球滾得越遠，教者再追問若斜面絕對光滑呢？學(xué)生恍然而悟，小球?qū)⒁恢边\動下去，此時小球沒有受到摩擦力的作用。

這樣一個實驗過程，引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)象到本質(zhì)，最終得出了力與運動之間的關(guān)系，同時也構(gòu)建起科學(xué)觀念，提升了科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。

三、以實驗建立物理模型，建構(gòu)科學(xué)觀念

初中學(xué)生思維正處于形象思維向抽象思維過渡的階段，在很大程度上，學(xué)生仍舊憑主觀經(jīng)驗分析事物，不善于抽象思維和理論推理。心理學(xué)研究也表明：人們認識事物存在著知覺優(yōu)先的傾向。這就要求教師必須給學(xué)生提供足夠的感性材料和活動體驗，加強演示實驗配合教學(xué)內(nèi)容，將抽象的物理概念建立起物理模型，引導(dǎo)學(xué)生觀察思考，并使之正確認識物理事實，幫助其更好地構(gòu)建起科學(xué)觀念。

案例三：《電阻》建立物理模型

如圖4，2個礦泉水瓶，用燒杯取水，倒入2個礦泉水瓶中，觀察比較水流過礦泉水瓶的快慢，水流快慢不一樣是什么原因？學(xué)生思考，展示第2圖，是在A、B瓶中分別填塞棉布和泡沫，它們對水的阻礙作用不一樣。

在第一次教學(xué)時，教者直接給出了電阻的概念，但教學(xué)效果不佳。于是經(jīng)過課后教學(xué)反思，選取身邊的常見物品，設(shè)計了上述演示實驗，學(xué)生觀察之后，很快建立起“電阻”的物理模型，順利構(gòu)建起電阻的概念，實驗的教學(xué)效果立竿見影。

通過演示實驗，學(xué)生親眼所見，發(fā)現(xiàn)水都能從A、B兩個礦泉水瓶中流過，但在A中流速較慢，B中流速較快。兩個瓶都能讓水經(jīng)過，為什么流速不同呢？因為兩個瓶中的物體對水流的阻礙作用不同，A瓶中的棉布對水的阻礙作用大，所以水流慢，B瓶中的泡沫對水的阻礙作用較小，所以水流較快。根據(jù)類比的思想，學(xué)生也理解了導(dǎo)體在導(dǎo)電的同時，對電流也有阻礙作用，阻礙作用越大，電流就越小。于是學(xué)生就順其自然的構(gòu)建起電阻的科學(xué)觀念。

物理實驗在課堂教學(xué)中的重要性不言而喻，它對構(gòu)建學(xué)生的科學(xué)觀念，進而培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)至關(guān)重要。

（作者單位：無錫市梅里中學(xué)，江蘇 無錫214000）