核心素养导向下初中物理演示实验改进案例探究

摘 要：在初中物理实验教学中，演示实验能吸引學生的注意力，也能帮助学生加深对物理概念和实验规律的理解和掌握，能化抽象知识点为具体，化枯燥为生动，把研究的物理现象清楚地展示在学生面前，能引导学生观察，并让学生进行思考。一线教师应深入研究演示实验，通过改进演示实验，提高演示实验可视性和情境性，培养学生的核心素养。

关键词：核心素养;初中物理;演示实验

目前，物理演示实验课堂教学效率偏低，一方面，现用教材中演示实验内容与现有的演示实验器材不配套，另一方面，演示实验设备落后跟不上演示实验教学，实验装置在设计上存在缺陷影响到实验的效果，不能满足物理演示实验教学的要求，教师忽略了学生观察能力的培养，导致学生动手能力、观察能力、实践能力和创新能力较差，科学思维和实验探究能力得不到有效的培养。

随着教育部发布关于加强和改进中小学实验教学的意见实施，一线教师的物理教师越来越重视演示实验教学。笔者立足教学实情探索符合发展学生核心素养的物理演示实验，从物理演示实验改进入手，深度研究演示实验的改进，将传统演示实验教学与现代新兴科技进行有机结合，切实增强演示实验的趣味性和吸引力，鼓励师生自制演示实验教具和做课外实验，让师生在实验改进研究中深刻领会物理实验的本质，引导学生经历概念建构或探索规律的完整过程，促进学生相应能力的发展，让学生在演示实验改进过程中认识物理实验的价值及其与生活、社会、科技的联系，逐渐使学生成为创新型、复合型人才，使学生养成终身发展所需的必备品格与关键能力。

一、 改进物理演示实验，转变学生物理观念

物理演示实验是为了展示物理观念，揭示物理过程的发生，引导学生进行观察、思考、并配合教学内容而由教师操作示范的实验，它是物理教学中最富有活力的部分。通过演示实验的改进，可以简单生动地把抽象复杂的物理概念、规律生动直观地展示在学生面前，帮助学生在物理观念和物理知识之间建立联系，使学生理解运动与相互作用、能量等的基本认识;使物理概念和规律等在头脑中的提炼与升华;从物理学视角解释自然现象和解决实际问题。有效落实“物理观念”的培养。

案例1：电磁感应现象

1. 原型实验：把条形磁体插入（拨出）螺线管，观察灵敏电表计的指针变化。

缺点：这个演示实验不够新颖，不能给学生眼前一亮的感觉。

2. 改进演示实验

（1）实验器材：两个线圈、两条弹簧、两根条形磁体、两个带钩贴、两个支架、红蓝导线各一根、两个透明玻璃瓶。

（2）组装器材：用两根导线连接两个线圈形成并联，把两个线圈放在玻璃瓶上，在两个支架上分别挂两条弹簧，分别在两条磁体相反的磁极两端上贴稳两个钩。

（3）实验过程：在两个弹簧挂两条条形磁体，使磁极相反，先用手把左侧的条形拉入线圈中，然后放手，上方弹簧把左侧条形磁体拉上，在重力和弹力作用下，左侧条形磁体在线圈中上下切割磁感线，同时闭合线圈中产生电流，右侧线圈也有电流，使线圈产生磁场，磁场与条形磁体相互排斥作用，使条形磁体往上运动，在重力和弹力作用下，右侧条形磁体在线圈中上下切割磁感线，使线圈产生电流，左侧线圈也有电流，线圈产生磁磁极，磁极与条形磁体相互排斥，在重复性的能量转化，重复进行电磁感应和电流磁应。对此演示实验进行改进后，演示效果更直观形象，同时实验装置更简单方便，学生对此演示实验很感兴趣，调动了学生观察实验的积极性，激发了学生对实验的好奇心，培养了学生的物理观念。

二、 改进演示实验，培养学生的科学思维

教师本着演示实验操作简单化、实验材料生活化、实验制作低成本化等原则加以改进，切实增强了演示实验的趣味性和吸引力，开阔了学生的视野，提高了学生的观察能力和理解能力。引导学生创新设计演示实验方案，充分发挥了学生自己的主观能动性，并让每个学生能参与演示实验改进过程，培养学生的动手能力，培养学生对物理知识和原理的表述能力，培养学生的创新意识、创新精神和创新能力，潜移默化中培养了学生的科学思维。

案例2：液体压强与深度的关系

1. 原型实验：在同一瓶中钻三个孔，a孔在上，b孔在下，c孔最下，装满水后，观察哪个孔喷的水最远，液体压强与深度的关的演示实验，部分教师采用一个大矿泉水瓶子钻三个不同高度的孔，把水倒入瓶子里，观察水三个孔子射出水的远近，通过射出水的远近来说明压强的大小与液体珠深度有关。

缺点：三个孔同时流出水，学生不能快速地观察到实验的现象，水就流完了，同时学生出现混乱，不容易使学生分析出错误的原因。

2. 改进实验

（1）实验器材：一支大功率绿光激光笔、两个透明矿泉水瓶、一根透明管、一个铁架台支架、一把一米刻度尺。

（2）器材组装：将两个透明矿泉水瓶口用胶水粘住来增加水的深度，在矿泉水瓶下方钻一个孔，将一根透明管插入瓶孔，并用热熔胶密封好，用试管夹夹稳激光笔，在透明管口竖直下方放一把一米刻度尺。

（3）实验过程：把矿泉水瓶子放在讲台上，调整激光笔，使光束从矿泉水瓶一侧穿过透明管中心，快速装满水，此时可以清晰地看到一束绿光从另一侧射入水中进入白色的观察到水流出管的水是绿色，光在水中形成的不断反射，随着水深度减少，瓶子里射出这条绿水慢慢变短，可以从一米刻度尺中可以看到示数，让生观察的瓶子里射出绿水也变慢慢变近的原因是水的深度减小。

三、 改进物理演示实验，提高学生科学探究能力

演示实验教学改进是国家课程方案和课程标准规定的重要内容，也是落实立德树人根本任务、提高学生综合素质的重要途径，演示实验的改进需要师生进行前期的精心设计、协同合作、反复试验、改进更新，这样可极大地提高师生的动手能力、思维能力、自主探究能力及创新能力，使师生的许多奇思妙想在演示实验的改进与自制创新演示实验中得以产生和实现，从有效地培养学生的科学探究能力。

案例3：光在同种均匀介质和不均匀介质路径

1. 原型演示實验：在长方形玻璃缸中装满水，部分老师会选择在玻璃缸一侧放入浓盐水，然后，大功率激光笔从侧面射入水中，观察发光在液体中的传播路径。

缺点：由于浓盐水很快会往下沉，扩散速度很快，学生没有办法观察到实验过程，导致演示实验效果较差。

2. 改进演示实验

（1）实验器材：一支大功率绿光激光笔、长方形玻璃缸、调制好的硫代硫酸钠溶液、一个漏斗、一根胶管。

（2）器材组装：将长方形玻璃缸放在讲台上，在玻璃缸中装满水，用胶管套漏斗。

（3）实验过程：在玻璃缸右侧放入带胶管的漏斗，使胶管端口接近玻璃缸底部，往漏斗中倒入调制好的硫代硫酸钠溶液，慢慢抽出漏斗，过30秒钟后，等到硫代硫酸钠溶液小局部的扩散后，用激光笔从左侧上方开始慢慢往下移动，射入液体中，观察到光在上半部分液体中沿直线传播，继续往下移动激光笔照射液体中时，会清晰地观察到光束发生了弯曲，发生弯曲的地方正是刚才倒入硫代硫酸钠溶液的地方，通过来回的几次对比现象，学生可以观察到光在同种均匀介质和不均匀介质路径，实验效果比较明显，因此，可以说明光的传播路径是有条件的，光在同种均匀介质是沿直线传播的。此演示实验着眼于引导学生科学探究能力，促使学生对物理知识进行融合，帮助学生逐渐形成终身学习能力。

四、 改进物理演示实验，培养学生科学的态度与责任

在课堂教学中，教师要引导学生在原有演示实验的基础上进行改进，有效地组织学生开展好基础性实验和拓展性实验，注重加强演示实验教学与多学科融合教育，丰富演示实验教学实施形式，在综合运用观察、观测、模拟、体验、设计、制作、调查等多种演示实验方式的基础上，切实增强实验教学的趣味性和吸引力，提高演示实验教学质量和效果。从而真正提高学生科学素养、实践素养、问题解决能力，真正培养学生科学的学习方法。

案例4：探究水的沸点与气压的关系

1. 原型演示实验：先用注射器给正在沸腾的水打气加压，观察水是否还能继续沸腾。紧接着，用注射器

对刚停止沸腾的水抽气减压，观察水能否重新沸腾。当教师用注射器给烧瓶内正在沸腾的水打气加压时，学生会观察到正在沸腾的水停止了沸腾，学生会提出疑问：水停止沸腾是由于增大烧瓶内的气压导致水的温度降低，还是水的温度保持不变？当教师用注射器给烧瓶内正在沸腾的水抽气减压时，学生会观察到刚停止沸腾的水重新沸腾，此时学生会提出疑问：水重新沸腾是由于减小烧瓶内的气压导致水的温度上升，还是水的温度保持不变？

缺点：教材中原型演示实验没有显示出烧瓶内水温度的变化情况，同时，演示实验过程也没有显示出烧瓶内气压变化情况，这使学生在观察演示实验过程中没有获取相关的数据，导致学生对气压影响水沸腾产生多个疑问。

2. 改进演示实验

（1）实验装置

（2）实验器材：平底烧瓶、橡胶塞，两条20cm长的橡胶软管、酒精灯、石棉网、医用注射器500mL和30mL各一个、探头数字温度计、80℃热水、红色墨水。

（3）器材组装：在橡胶塞中间钻三个孔，分别在三个孔内插入电子温度计的探头和两根玻璃管，用热熔胶把橡胶塞三个孔的缝密封好，在两根胶管两端口分别套住两根玻璃管和两个注射器，在白板上

用热胶将30mL的注射器固定住，在注射器两侧用红色线标出，将红色指针粘在注射器活塞推柄上，把探头数字温度计显示屏固定在白板上。

（4）实验过程：在橡皮塞上钻三孔，在三孔中分别装入探头数显温度计、玻璃管，用热熔胶密封好橡皮塞上的三孔，以免因气密性不好造成实验效果的不明显或者失败。分别用橡胶软管套住500mL和30mL的注射器，把30mL注射器固定在白板上，并在注射器两边标出红色刻度，用红色指针粘注射器活塞推柄上，通过红色指针上下运动来显示气压的变化。将探头数显温度计固定在白板上，让学生通过读取示数知道瓶内水的温度。为了减少加热的时间，提高实验的效率，将85℃的开水倒入烧瓶中，并滴入几滴红色墨水，提高实验的可视性。用酒精灯对平底烧瓶里的水进行加热，使其沸腾，并记下温度（注意温度计不要碰到平底烧瓶的瓶壁）。用注射器对瓶内打气减压，观察平底烧瓶中的现象，观察此刻温度计的示数，同时观察气压变化情况。移走酒精灯，待水停止沸腾后

1分钟左右，用500mL注射器对瓶进行抽气减压，在向外抽气的过程中，观察平底烧瓶中的现象，观察此刻温度计的示数，同时，观察30mL的注射器活塞推柄上红色指针上下运动，显示气压的变化情况，学生对实验过程很感兴趣，学生细心的观察实验的现象，在数据分析中得出实验的结论，同时培养了学生的科学创新精神，学生敢于动手进行实验的改进，培养了学生的科学态度。

总之，通过演示实验的改进，使抽象枯燥的知识变得生动有趣，增强了演示实验的趣味性，激发了学生创新潜能，激励了学生的好奇心，引领学生进行大胆地自制演示实验教具和演示实验改进。从而激发了学生探索物理知识的欲望，有效培养了学生的物理观念，提升了学生的科学思维和探究能力，正确地培养了学生科学态度与责任感，培养了学生物理核心素养。

参考文献：

[1]黄如金.利用日常生活用品改进初中物理演示实验的可操作性案例研究[J].神州，2017（36）：71.

作者简介：黄灵万，广东省清远市，广东省清远市连山壮族瑶族自治县民族中学。