绽放家庭实验魅力 点燃创新思维火花

张虎岗

摘 要：物理是一门以观察和实验为基础的学科，实验是学习物理知识的重要途径，而家庭实验是利用生活中容易得到的寻常物品完成教材中实验探究。它不仅解决了学校教学仪器不足的问题，更有利于学生创新思维能力的形成。

关键词：家庭实验；创新思维；实验探究；实验设计；生活用品

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1009-010X（2012）01-0016-02

一、问题的提出

笔者在与同行的交流中发现了一个值得深思的现象：很多物理教师都习惯于使用实验室中现成的实验器材进行探究实验，而往往忽略了教材所提倡的“家庭实验室”的功能。对一些学生分组实验，不让学生做的一个重要借口就是“实验室中器材不充足”，或者“实验室中没有实验器材”。不可否认，实验室中提供的现成的实验器材具有很多优点，比如设计合理、操作方便、现象明显等。但是，这些现成的“完美”器材也可能带来不可忽视的弊端，它会导致学生思维的僵化，学生的实验设计能力难以得到有效的培养，创新思维能力也难以提高。显然，这对培养创新型人才是非常不利的。

其实这个问题很早就引起了一些专家的注意，比如朱正元教授就提出过“坛坛罐罐做实验”的理念，教科版物理教材中“家庭实验室”也很好地体现了这一理念。“家庭实验室”不仅仅是为了解决学校教学仪器的不足，更是致力于学生实验设计能力的提高、创新思维的发展。以家庭实验室为平台，积极倡导学生进行家庭实验，不仅能帮助学生建立基本概念、理解物理规律、养成探究精神，更能培养学生实验设计能力，促进学生创新思维能力的发展。

二、实验设计简述

依据教材“建立家庭实验室”的要求，我在设计“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验时，设计了如下的家庭实验：

（一）实验目的

探究影响滑动摩擦力大小的因素。

（二）实验材料

啤酒瓶1个、弹簧测力计1个、沙子适量、毛巾1条、物理课本1本、细线1根。

（三）实验过程

1.将物理课本平放在水平桌面上，啤酒瓶放在课本上，手握弹簧测力计拉动啤酒瓶缓慢向右做匀速直线运动，并记下此时弹簧测力计的示数F1，如图1所示。

图1

2.将啤酒瓶中倒入适量的沙子，并将沙子晃平。然后，用弹簧测力计拉动啤酒瓶继续按原来的方向和速度做匀速直线运动，记下弹簧测力计示数F2，如图2所示；

图2

3.将毛巾平铺在物理课本上，再把啤酒瓶放在毛巾上，用弹簧测力计拉动啤酒瓶向右做匀速直线运动，速度快慢与上两次实验相同，记下弹簧测力的示数F3，如图3所示；

图3

（四）实验说明

比较1、2两次实验中弹簧测力计的示数，可以探究滑动摩擦力与压力的关系；比较1、3两次实验中弹簧测力计示数，可以探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。

（五）进一步的实验活动

1.应用现有器材认识三种摩擦；2.探究滑动摩擦力与物体运动速度、运动方向、接触面积等因素是否有关；3.比较滑动摩擦力与滚动摩擦力的大小。

（六）实验注意事项

1.实验前先将弹簧测力计指针调零，将啤酒瓶瓶口用细线拴紧，细线的另一端系在弹簧测力计的挂钩上；2.为保持物体做匀速直线运动，可以在实验前，先练习使用弹簧测力计拉动啤酒瓶做匀速直线运动。

三、家庭实验在学生创新思维形成中的作用

经过第二天的调查发现，进行家庭实验的同学基本上都按要求完成了任务，根据记录的实验数据得出正确的结果。经过与在课堂上使用现成器材完成的实验比较发现：该家庭实验与课堂上使用现成器材完成的实验，实验数据比较接近，实验结果比较一致。但是，在家庭实验中，由于实验仪器的变化，使实验出现了细微的差别，如由于瓶中所加沙子多少不同，使用的毛巾粗糙程度不同，导致记录的实验数据也大小不同，虽然最终都得出了正确结论，但相对用时较长。这么说，是不是家庭实验不可取呢？其实恰恰相反，学生纷纷反映这次家庭实验让他们印象深刻，从中收获很大。可以说，家庭实验极大地激发了学生的创新思维能力。

（一）家庭实验让学生感受到了实验的新颖性

什么是新颖性？简单地说，就是“与别人看到同样的东西却能想出不同的事物”。小小啤酒瓶变成实验器材，很容易激发起学生强烈的兴趣，恨不得马上能亲自动手操作。调查发现，学生在进行家庭实验时，情绪高涨，仿佛在进行一次探险活动。家庭实验形式不拘常规，既让学生感受到了实验的新颖性，又不会因难度过大而使学生望而却步，属于“跳一跳摘到果子”的情景。

（二）家庭实验让学生体会到思维的变通性

俗话说：条条大路通罗马。思维开阔，不拘泥于一个思路，此路不通，另找出路，绝不会“坐以待毙”。在安排家庭实验时，我问同学们，若没有弹簧测力计你们还能完成实验吗？有同学说，可以用橡皮筋代替弹簧测力计，通过比较橡皮筋伸长的长度也可以比较摩擦力的大小。我又问，那有没有其他的材料能代替酒瓶呢？没想到，这一问更是引来了同学们的热烈响应。有说用易拉罐的，有说用矿泉水瓶的，有说用杏仁露瓶的；还有同学说可以用书本、用文具盒、用黑板擦等等。学生每说出一种物品，就增加了完成实验的一次机会。相信，通过这节的实验，如果没有实验室的器材，学生就会主动寻找替代器材进行实验了。

（三）家庭实验引发了学生思维的流畅性

流畅就是畅通无阻。思维的流畅性就是指思维灵敏迅速，能够触类旁通，能在短时间表达更多的概念。例如，在本次实验中，同学们完成既定的实验后，大多数又自主地完成了“进一步的探究活动”。例如，在探究“滑动摩擦力与接触面积大小的关系”时，由于酒瓶难以像木块一样通过平放或侧放改变接触面积，而成为一个难点。但是一些同学开动脑筋，想到了下面的办法：

将啤酒瓶放在毛巾上，使啤酒瓶底部探出课本适当距离，再用弹簧测力计匀速拉动啤酒瓶向右做匀速直线运动，观察弹簧测力计的示数的变化，如图4所示。

图4

值得一提的是，“比较滑动摩擦力与滚动摩擦力的大小”的实验中，学生非常简便地完成了实验。实验过程如下：

（1）将啤酒瓶平放在水平桌面上用力向瓶底吹气，瓶不动，如图5所示；

图5 图6

（2）再用力从啤酒瓶侧面向瓶吹气，瓶慢慢向前滚动，如图6所示。

这次实验活动，使同学们直观地感觉到：滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多。这是采用实验室提供的现成器材（木块）所无法完成的。

（四）家庭实验能培养学生思维的精细性

所谓精细性，就是在现有的基础上弥补不足，做到“精益求精”。例如，在实验中，有的同学发现在拉动酒瓶时，书本、毛巾很容易随桌面一起移动，为此他们用透明胶带将课本固定在桌面上，并将毛巾固定在课本上，很好地解决了这一难题；再比如，他们还发现拉动弹簧测力计，很难使测力计做匀速运动。对此，根据运动和静止的相对性，他们在实验时使啤酒瓶和弹簧测力计保持静止，向后匀速拉动物理课本，更容易使物体做“匀速直线运动”。

可以说，这次探究影响滑动摩擦力大小因素的家庭实验成功，不仅使学生体会到家庭实验也能完成教材实验，而且这些家庭实验更贴近生活、更加有趣、更加新颖、更加独特。由于没有课堂上老师的“现场指导”，没有教学时间的限制，学生在进行实验操作时，更加“从容”，有更多的思考时间，更能发挥自己的想象力，极大地激发了学生的创新思维能力。

这次家庭实验活动的成功也给了我很大的启发，让我再一次感触到，在教学中要充分相信学生的能力，敢于放飞他们，只有这样，他们才能在科学探究的天空自由的飞翔。同时，结合这次探索，在今后的教学中还可以进一步地尝试把这样的家庭实验搬到课堂上，和正规器材进行的实验同场“竞技”，相信那时的课堂一定会更加丰富多彩。