例谈初中物理实验设计的新思路

顾建新

物理教学离不开实验的演示和操作，然而实际教学中，部分学校受实验条件的限制，很多实验无法开展.物理教师有必要积极整合资源，拓展思路，结合现有条件构思易于进行的实验来推进教学效率提升.笔者认为以下方法值得在教学中推广.

一、整合资源，重组实验

针对现在教材上的有关演示实验和学生实验的设计，实验室大都相应地配置了实验器材，以满足教学的需要.而教师在进行教学设计的过程中，按照教材上的安排进行实验教学，就让教师形成了一个思维定势：书上安排什么实验，课上就做什么实验；书上的实验用到了什么器材，教学实验就用什么器材.这在一定程度上，导致教学形式趋于僵化，也向学生渗透了“按部就班”读死书的错误理念.此外课本的实验资源毕竟有限，单纯呈现教材上的实验，无意中也限制了学生的思维.因此，教师在课本实验之外，对实验室的现有器材进行整合，通过重新搭配演示出新的实验情境会给学生耳目一新的感觉.

案例1 通过实验证明“大气压的存在”，教师通常会配合视频、图片和课件等形式，介绍马德堡半球实验，希望学生藉此构建大气压的概念.但是就初中生心理特点来讲，他们只有对直接感知和体验的东西才会有更加深刻的印象.因此，如果教师能够将此类实验复制到课堂上，直接呈现在学生的身边，相信直观的体验能够更为有效地帮助学生来构建认知.实验室没有现成的马德堡半球实验演示装置，教师可以对实验室中现有设备进行改造，比如运用演示声音传播规律的玻璃罩和抽气机，再配合使用空的塑料瓶子即可.具体操作：①将挤压掉部分空气的空塑料瓶子盖紧瓶盖后放置在玻璃罩中，并将抽气机与玻璃罩连接（如图1所示）；②启动抽气机，将玻璃罩中的空气逐渐往外抽，让学生观察内部被压扁的塑料瓶所发生的变化（学生会发现塑料瓶会逐渐鼓起来，提醒学生思考原因）；③关闭抽气机，打开进气阀门，让学生观察此刻塑料瓶的变化（学生会看到塑料瓶再次被压扁，提问：什么力压扁了瓶子呢？）通过这样一组实验，学生能直观地发现大气压的存在，而整个实验的安排只是将实验室原有器材改变用途，即实现了很好的效果.

二、发掘素材，自制实验

实验室的资源毕竟还是有限的，教师要设计更多的实验拓展学生的眼界，发展学生的思维，就需要积极地进行自制实验的研究.自制实验一方面能节约学校教学经费，弥补实验资源不足，另外一方面，教师从生活中选择素材来构建实验，可以拉近物理实验与学生生活的距离，让学生感受到物理研究是如此之亲切，从而激起他们动手操作的欲望，让他们也能带着物理思维走进生活，认识世界.

案例2 《光的折射》一节的教学中，笔者就用学生生活周边的器材构思了两个实验：①下课时，布置学生将自己的水杯倒满水做好准备，课堂导入环节，让学生将铅笔、刻度尺等物品插在水中，引导学生从上面观察对应物品插在水中之后的场景（部分同学的杯子如果是透明的，更可以引导学生从侧面来观察铅笔和刻度尺在水中的形状），提问：到底是什么原因导致相关物体被“折断”；②准备一只高度为1米为宜，口径适中的塑料容器，将其盛满水，并将一块画着一条鱼的泡沫板放在水中（如图2所示），再给学生提供一根头部固定长针的杆子，让学生进行模拟叉鱼的游戏，看谁能更快更准地将针插在鱼身上.这样的比赛能成功带动课堂的氛围，学生在一次次尝试中，会惊讶地发现：明明瞄准了鱼，却总是叉不到.屡次的失败让他们不断思索问题所在，最终他们在思考和讨论中，会发掘折射现象在其中的作用.

案例3 “判断滑动摩擦力的方向”是初中学生物理学习过程中的一大难点，其原因在于，学生缺乏有关相对运动的感知.为了丰富学生相关的感性体验，笔者借助生活中常见的牙刷构思了这样一组实验：①将手指压在牙刷的毛上，并用力往后擦，刷毛会在彼此作用力的影响下，往后倒，进而让学生思考并回答：为什么刷毛发生往后的形变？（学生在对答案进行组织的过程中，会逐渐接受“刷毛弯曲的方向正是其受力方向”这一说法）；②在引导学生对如图3所示水平地面上正在滑动的物体进行摩擦力方向进行判断时，教师可以用牙刷来代替这一物块在水平面上滑动（如图4所示），引导学生观察牙刷在向左滑动的过程中，刷毛弯曲的方向朝着哪一侧.学生会很快认识到这一过程中滑动摩擦力向右，与相对运动方向相反.

总之，实验是初中生物理知识探究的基础，是教师进行教学的有效手段，灵活地运用演示实验，可以为物理教学带来意想不到的效果.正如爱因斯坦所说：“兴趣是学生最好的老师”，我们通过实验环节的优化能够有效地激发学生内在的物理学习兴趣，无论是课堂上进行演示实验的优化，还是优化分组实验，优化实验的重要功能之一就是能成功激起学生的学习兴趣，并将兴趣转化为学生内在的学习原动力，使学生形成非常强烈的求知欲，进而积极自主地去学习，使学生开启主动学习的模式，实现知之→乐知→好之这一系列的转变.