淺談初中物理開放性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的方向與方法

趙信智

(甘肅省慶陽市合水縣樂蟠初級(jí)中學(xué) 745400)

與傳統(tǒng)的初中物理實(shí)驗(yàn)相比，開放性實(shí)驗(yàn)擁有更高的靈活度和自由度，不再受到時(shí)間，空間以及地點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)器材，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法等多方面因素的限制.每一個(gè)學(xué)生都可以參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和形式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法.學(xué)生們可以通過自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，探究相應(yīng)的問題，嘗試新鮮的實(shí)驗(yàn)方法，得到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).經(jīng)過教學(xué)，實(shí)踐證明，開放性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行У嘏囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力，初中物理教師要根據(jù)具體的教學(xué)需要設(shè)計(jì)開放性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)策略，提升教學(xué)質(zhì)量.

1 初中物理開放性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的方向

在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，實(shí)驗(yàn)的方向和主題是最重要的標(biāo)簽，因此，在創(chuàng)設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)的過程中，教師首先要明確開放性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)設(shè)的方向，并根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容確定實(shí)驗(yàn)的領(lǐng)域，通常情況下，在初中物理教學(xué)的過程中，開放性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)設(shè)方向分為實(shí)驗(yàn)向生活開放、實(shí)驗(yàn)向生產(chǎn)科技開放、實(shí)驗(yàn)向?qū)W科交互開放三種.通過開放性實(shí)驗(yàn)，能夠有效的增加教學(xué)實(shí)驗(yàn)的深度和廣度，提升課堂的教學(xué)效率.

1.1 向生活開放

物理學(xué)科知識(shí)的最終來源是生活實(shí)踐，最終也將被應(yīng)用于生活實(shí)踐的過程中.將物理實(shí)驗(yàn)向生活方向開放是將課堂教學(xué)與學(xué)生日常生活有機(jī)聯(lián)合在一起的重要途徑，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從自己身邊的一點(diǎn)一滴小事作為切入點(diǎn)，結(jié)合自己的生活經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)一些取材方便，操作簡(jiǎn)單現(xiàn)象明顯的物理性試驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)學(xué)生們甚至可以在家中通過日常生活具進(jìn)行操作，學(xué)生們可以將家中的廢舊材料收集起來，設(shè)計(jì)相應(yīng)的開放性實(shí)驗(yàn)，將廢物再次利用，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地隨手進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，提升自身的物理核心素養(yǎng).

1.2 向行業(yè)生產(chǎn)開放

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，物理技術(shù)與各行各業(yè)的結(jié)合也越來越緊密，有越來越多的行業(yè)通過相應(yīng)的物理科技，提升了自身的綜合競(jìng)爭(zhēng)力.因此，在初中物理開放性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的過程中，也要實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)資源向生產(chǎn)和未來科技開放，開發(fā)與現(xiàn)代生產(chǎn)科技以及前沿科學(xué)技術(shù)相接軌的實(shí)驗(yàn)方向，做到與時(shí)俱進(jìn)，實(shí)現(xiàn)初中物理實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展相同步.教師可以根據(jù)實(shí)際的教學(xué)需要引入一些現(xiàn)代化的可生產(chǎn)科技材料，包括但不限于磁懸浮強(qiáng)磁鐵、低熔點(diǎn)合金、超導(dǎo)體等等，通過這樣的方式，能夠有效地激發(fā)班級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生了解現(xiàn)代物理科技的發(fā)展水平，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)投入到開放性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新活動(dòng)中，營(yíng)造良好的課堂學(xué)習(xí)氛圍.

舉個(gè)例子，在教學(xué)人教版初中物理九年級(jí)第十三章第二節(jié)《內(nèi)能》這一課時(shí)的過程中，教材中包含這樣一個(gè)通過做功改變物體內(nèi)能的實(shí)驗(yàn)，在一個(gè)配有活塞的厚玻璃筒里放一小團(tuán)硝化棉，接下來把活塞迅速的壓下去，讓學(xué)生觀察玻璃桶內(nèi)的現(xiàn)象.學(xué)生們會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著活塞逐漸下壓，棉球竟然被點(diǎn)燃了.而這就是通過壓縮空氣對(duì)物體做功，增加物體內(nèi)能，通過點(diǎn)燃棉球體現(xiàn)出來物體內(nèi)能增加的方式雖然實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象明顯，但是這個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)于教師用力的速度和力量都有很大要求，很多教師由于在實(shí)驗(yàn)過程中操作不當(dāng)以及實(shí)驗(yàn)器械老化等因素的影響，成功率比較低，無法做出快速用力做功的效果，無法點(diǎn)燃棉球.因此，教師可以通過相應(yīng)的方法對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一定的改進(jìn)，設(shè)計(jì)一個(gè)開放性的實(shí)驗(yàn)，棉團(tuán)的燃點(diǎn)比較高，教師可以將棉團(tuán)改成變溫粉，變溫粉對(duì)于溫度的要求較低，只需要溫度升高一點(diǎn)點(diǎn)變溫粉就會(huì)變色，而溫度降低一點(diǎn)變溫粉又會(huì)變回原色.教師可以用變溫粉來代替棉團(tuán)，并且通過同樣的方法對(duì)變溫粉做功，讓學(xué)生仔細(xì)觀察變溫粉的變化過程，感受到物體做功轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的原理.與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，這樣的物理開放性實(shí)驗(yàn)，對(duì)于教師降低了要求，也使實(shí)驗(yàn)變得更加簡(jiǎn)便，成功率高，節(jié)省了不必要的時(shí)間，為學(xué)生們提供了更長(zhǎng)的觀察時(shí)間能夠反復(fù)觀察實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，并進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的效果和原理.

1.3 向?qū)W科融合開放

在初中物理開放性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的過程中，教師也要注重實(shí)現(xiàn)物理學(xué)科與其他學(xué)科之間的相互滲透，將其作為實(shí)驗(yàn)的重要開設(shè)方向，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用物理解決現(xiàn)實(shí)生活中的問題，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的創(chuàng)新思維，提升學(xué)生們的創(chuàng)新能力.各學(xué)科之間的融合發(fā)展是近些年來教育改革的重點(diǎn)方向，而在開放性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的過程中，教師也要根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，選擇不同的學(xué)科進(jìn)行融合滲透，豐富課堂的教學(xué)內(nèi)容，提升課堂的教學(xué)效果.舉個(gè)例子，在九年級(jí)物理講解的過程中，《生活用電》這一章節(jié)，教師可以融入一些化學(xué)的知識(shí)，從化學(xué)的角度來看待日常化學(xué)物質(zhì)的制作過程，以及他們帶給自然界的污染，提升學(xué)生們的物理學(xué)習(xí)效率，促進(jìn)學(xué)生們核心素養(yǎng)的不斷發(fā)展.

2 開放性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的方法

2.1 改變實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)

要想創(chuàng)設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)，教師首先要做的就是將實(shí)驗(yàn)的自主權(quán)還給學(xué)生，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)全新的實(shí)驗(yàn)方案與步驟，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)主題設(shè)計(jì)相應(yīng)的新方法，并且通過網(wǎng)絡(luò)搜集相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)資料，分析實(shí)驗(yàn)過程中可能產(chǎn)生的多種情況，引導(dǎo)學(xué)生們養(yǎng)成從不同角度思考問題的良好習(xí)慣.

2.1.1 發(fā)散實(shí)驗(yàn)

在初中物理的教學(xué)過程中，通常情況下教材會(huì)為每一個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)主題提供1至2個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)方法，但其實(shí)就一個(gè)物理原理來講，可以運(yùn)用不同的方法進(jìn)行多個(gè)實(shí)驗(yàn)，從不同的角度來探討實(shí)驗(yàn)的發(fā)生過程，即使是同樣的原理，運(yùn)用相同的素材在不同條件下通過不一樣的操作方法，也可能會(huì)產(chǎn)生完全不同的效果.教師可以引導(dǎo)學(xué)生就某一個(gè)實(shí)驗(yàn)作為出發(fā)點(diǎn)，開啟自己的發(fā)散性思維，設(shè)計(jì)不同的開放性實(shí)驗(yàn).舉個(gè)例子，有時(shí)候一支鉛筆可以做很多個(gè)實(shí)驗(yàn)，包括但不限于尋找物體的重心、研究物體的摩擦力、靜電實(shí)驗(yàn)、導(dǎo)體和絕緣體對(duì)比等多個(gè)不同領(lǐng)域，不同類別的物理實(shí)驗(yàn)，教師要引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成發(fā)散性的思維，并以此作為開放性實(shí)驗(yàn)的切入點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生在夯實(shí)基礎(chǔ)的同時(shí)養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)思維模式.

2.1.2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

在初中物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中，為了使實(shí)驗(yàn)的結(jié)果更加具有說服力，通常會(huì)涉及一些對(duì)比實(shí)驗(yàn)，或者是對(duì)照組等方法來強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果.在初學(xué)物理的時(shí)期，為了探究聲音和頻率之間的關(guān)系，教師要引導(dǎo)學(xué)生在運(yùn)用鋼尺進(jìn)行波動(dòng)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，反復(fù)改變鋼尺伸出桌面的長(zhǎng)度，比較鋼尺振動(dòng)的快慢，與其發(fā)生音調(diào)之間的關(guān)系.而到了九年級(jí)，實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容更加復(fù)雜，很多實(shí)驗(yàn)都設(shè)置了專門的對(duì)照組來反映實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象.舉個(gè)例子，在探究分子的擴(kuò)散現(xiàn)象時(shí)，教師在班級(jí)中用兩個(gè)燒杯分別裝了半杯熱水和半杯冷水，接下來，教師可以請(qǐng)一名學(xué)生走到講臺(tái)上來兩只滴管同時(shí)在這兩杯中滴入一滴墨水，并觀察燒杯中的現(xiàn)象.學(xué)生們會(huì)觀察到，當(dāng)墨水進(jìn)入到杯中，迅速的在杯中散開，由于兩杯水的溫度不同其擴(kuò)散的速度也不完全相同，學(xué)生們會(huì)很清晰的看到，在熱水中的墨水?dāng)U散的較快，而冷水中的墨水的擴(kuò)散速度相比慢了很多.通過這樣的開放性實(shí)驗(yàn)，能夠一目了然的讓學(xué)生觀察到實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，了解不同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，對(duì)于學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展具有至關(guān)重要的促進(jìn)作用.這個(gè)實(shí)驗(yàn)的顯著特點(diǎn)是操作方法簡(jiǎn)便，實(shí)驗(yàn)器材比較簡(jiǎn)單，學(xué)生們?cè)诩抑幸材芡瓿上鄳?yīng)的物理實(shí)驗(yàn)，教師可以由此作為開放性實(shí)驗(yàn)的切入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，了解更多分子熱運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)一些其他類型的分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，并且設(shè)置一定的對(duì)照組，論述并證明如何保障實(shí)驗(yàn)對(duì)照組只受到單一因素的影響.通過這樣的方式能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)思維，提升學(xué)生們的邏輯推理能力，促進(jìn)學(xué)生們物理核心素養(yǎng)的不斷發(fā)展.

2.1.3 模擬實(shí)驗(yàn)

模擬實(shí)驗(yàn)是初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中必不可少的一部分.在初中物理的教材中，涉及到許多方方面面的實(shí)驗(yàn)，很多實(shí)驗(yàn)由于現(xiàn)實(shí)條件等因素的限制不能夠一一在課堂上進(jìn)行演示.因此，教師可以通過相關(guān)方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模擬設(shè)計(jì)，將一些生活中很難見到的自然現(xiàn)象或者是社會(huì)生產(chǎn)中高科技的物理實(shí)驗(yàn)引入課堂.包括但不限于模擬電動(dòng)機(jī)的工作流程、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、磁懸浮等，現(xiàn)象和技術(shù)都可以引入到課堂中，讓學(xué)生們了解這些生活中的器械和現(xiàn)象是怎樣工作的，促進(jìn)學(xué)生們想象能力的不斷開發(fā)，探究實(shí)驗(yàn)的過程，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)習(xí)效率的逐步提升.

2.1.4 變式實(shí)驗(yàn)

與發(fā)散性實(shí)驗(yàn)不同，變式實(shí)驗(yàn)指的是運(yùn)用同樣的原理根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材轉(zhuǎn)換操作方式，或者更換實(shí)驗(yàn)中的某一個(gè)環(huán)節(jié)器材或者條件，探尋不同的實(shí)驗(yàn)方法和現(xiàn)象，得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論.變式實(shí)驗(yàn)一直是物理中考中重點(diǎn)考察的部分，根據(jù)不同的變式實(shí)驗(yàn)描述相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)情境，引導(dǎo)學(xué)生探討在該實(shí)驗(yàn)情境下的現(xiàn)象和原理.舉個(gè)例子，在教學(xué)九年級(jí)第十六章第3節(jié)《電阻》這一課時(shí)的時(shí)候，書中所給的是通過伏安法來測(cè)電阻，測(cè)量電阻中通過電流以及兩端電壓，計(jì)算導(dǎo)體的電阻.教師可以基于伏安法將其進(jìn)行一定的改編，從最基礎(chǔ)的只有一個(gè)電流表和已知電阻的安阻法，只有電壓表和一已知電阻測(cè)電阻的伏阻法，利用滑動(dòng)變阻器和電流表測(cè)電阻的安滑法、利用滑動(dòng)變阻器和電壓表測(cè)電阻的伏滑法、利用滑動(dòng)變阻器替換被測(cè)電阻使通過電流相等測(cè)電阻的替換法.而學(xué)生可以根據(jù)不同的變式實(shí)驗(yàn)，畫出相應(yīng)的電路圖計(jì)算不同的電阻，教師可以結(jié)合串聯(lián)并聯(lián)等多種方式，引導(dǎo)學(xué)生掌握相應(yīng)的電流，電阻等計(jì)算方法，提升學(xué)生們的物理學(xué)習(xí)效率.

2.2 改變實(shí)驗(yàn)器材創(chuàng)設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)

在初中物理的教學(xué)過程中，主要教學(xué)領(lǐng)域分為力熱光電四個(gè)部分，但其實(shí)每一個(gè)領(lǐng)域的物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、器材、方法和步驟都大同小異，很多實(shí)驗(yàn)的操作方法都十分類似，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式嚴(yán)重限制了學(xué)生們的想象空間，所采取的儀器或者實(shí)驗(yàn)器具的操作方式都十分有限，將學(xué)生們的思維空間和方式都固定在具體的器材和工具上，因此，教師在設(shè)計(jì)開放性實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，調(diào)動(dòng)學(xué)生盡可能地引入不同種類的實(shí)驗(yàn)器材，從實(shí)驗(yàn)的空間，環(huán)境，資源等方向靈活多變，引導(dǎo)學(xué)生充分發(fā)揮自身的想象力，開發(fā)學(xué)生的潛能，鼓勵(lì)學(xué)生通過翻閱書籍上網(wǎng)查閱資料等方式收集不同實(shí)驗(yàn)的方法，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)器材帶動(dòng)開放性實(shí)驗(yàn)的有效落實(shí).

綜上所述，在初中物理的教學(xué)過程中，開放性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行У嘏囵B(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力.初中物理教師要科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生在提出問題、分析問題和解決問題的過程中養(yǎng)成良好的物理思維模式，為日后更深層次的物理學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).