开展家庭物理实验 提升物理学科素养

季秋霞

(江苏省南通市启秀中学 226000)

苏科版物理教材中每一节都有一个“生活、物理、社会”环节，这正是初中物理课程标准中从生活走向物理，从物理走向社会的缩影.家庭物理实验是让学生在家庭中自主选取器材独立完成简单的实验操作，是对课堂实验一个很好的补充.学生亲历科学探究的过程，学习科学探究的方法，使得他们的实践能力和创新意识得以培养，物理学科素养得以提升.

1 开展家庭物理实验的作用及意义

家庭物理实验对于初中学生的思维发展与动手能力提升有着很好的促进作用.首先，初中阶段的学生，思维方式逐渐从形象思维向抽象思维发展，但发展得较为缓慢.而物理作为一门不同于数学的理科，不仅需要学生有理性的思维模式，还需要学生有良好的动手操作能力.而开展家庭物理实验，可以锻炼学生的观察能力和动手能力，通过手脑并用，综合开发学生的抽象思维与物理思维.其次，实验就是从生活走向物理，从物理走向社会的途径，通过开展家庭物理实验，可以很好的考查学生课堂知识的掌握情况，也可以促进学生对课堂内容更深层次的理解，提高物理学习水平.

2 开展家庭物理实验的局限和应对措施

尽管家庭物理实验的作用及意义重大，但在农村寄宿制学校中实施起来仍困难重重，主要原因有以下几点：

2.1 时间有限，精力不足

平时寄宿在学校，周末在家时间短，而各门功课作业繁多，还有各种课外辅导班，学生完成作业时间已经很紧了，让他们独立设计实验并完成实验，可能会精力不足.针对这一困难，我对每周的物理作业进行了优化：用“做实验”代替“做实验题”.以实验操作代替书面作业，而物理书面作业相应地减少.

例【动手操作】探究电流与电阻关系的实验

器材：两节干电池、开关、电流表(0-0.6A)、电压表(0-3V)、滑动变阻器(20Ω，2A)，定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω)、导线若干.

(1)设计电路图

(2)设计数据记录表格

(3)进行实验并记录数据(控制导体两端电压为1V不变)

试一试：

a.先用5 Ω进行实验，记录好数据，断开开关，保持滑片的位置不变，用10 Ω的电阻替换5 Ω的电阻，闭合开关，要使电压表示数仍为1 V，应将滑片向____端移动.

b.断开开关，再用15 Ω替换10 Ω，继续实验时，移动滑片P，要使电压表示数仍为1V，能实现吗？

观察并记录这种情况下电压表示数的变化范围：

c.为了使这三个电阻都能为实验所用，应控制R两端的电压应不低于____V(保留一位小数)

d.在c的基础上再次实验，记录数据.

探究电流与电阻的关系是初中的一个重点实验，也比较难理解.做这类实验题，很多同学都是死记硬背，各个元件的用处以及实验过程中的注意事项都是混淆的，因此我将该实验设计为一道动手操作题，让学生周末作为家庭实验完成，一边做实验，一边思考.不仅要求学生记录实验数据，还鼓励学生将实验过程中出现的问题用文字记录下来，然后在班里集体讨论，碰撞出物理思维的火花.

图1 图2

火花一：有同学在实验的一开始就出现了问题：如图1所示，闭合开关后，无论怎么移动滑动变阻器，电压表、电流表始终无示数.这其实是很好的电路故障分析实例，我将他的问题在全班讨论，全班提出了各种判断电路故障的方法，不仅激发了学生们发现问题、解决问题的积极性，同时也增强了学生们学好物理的信心.

火花二：在上述实验操作过程中，其实按照预设的1V，15Ω是无法完成实验的.但是如图2所示，有同学15Ω也顺利测出了电流值.经过全班的分析检验，发现电源电压只有2.5V.为此我们不仅解决了这位同学的问题，也得出了如果要使实验顺利完成可以采用减小电源电压的方法.

2.2 经济有限，器材紧缺

部分物理器材价格昂贵，这对于农村学校的学生家庭而言，可能难以负担，所以我在设计家庭物理实验作业时，也将这类因素考虑进去.刘炳昇教授也曾说过“瓶瓶罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”.我们完全可以利用身边的器材完成一些简单的实验，既可以提高学生对物理课的学习兴趣，培养学生动手能力和实践能力，突出理论联系实际，加深对物理来源于生活，回到生活理念的理解.

实验一：探究液体压强与深度的关系

将一矿泉水瓶底部切掉，蒙上橡皮膜后缓慢浸入水中，仔细观察橡皮膜的形变程度，发现随着深度的增加，橡皮膜向上凸起的越发明显，多次实验后得出实验结果：液体密度相同时，深度越大，液体压强越大.

实验二：探究液体压强与密度的关系

将上述自制器材，分别浸入清水，饱和浓盐水中的同一深度处，这边考查了学生对于控制变量法的掌握，通过比较发现同一深度处液体密度越大，液体压强也越大.

实验三：探究液体压强与方向的关系

将上述自制器材进行改进，将矿泉水瓶的上端也切掉，变成一个上下粗细均匀的圆柱体，上端也蒙上同样材质的橡皮膜，将其横着放入同种液体中，观察发现在同一深度处，无论矿泉水瓶如何放置，左右两端形变程度相同，从而得出液体压强与方向无关的结论.

2.3 能力有限，缺乏自信

出于安全考虑，不建议学生周末集中在一起合作交流完成家庭物理实验.因此，家庭物理实验绝大部分都是学生一个人独立完成.一些学生的能力足够支撑他独立完成家庭物理实验，而还有部分学生由于动手能力或物理能力有限，没有了小组内的合作与交流，导致操作过程中的一些问题无法得到及时解决，实验失败甚至产生挫败感，不利于对物理学习兴趣的培养.针对此现象，要多鼓励学生.

例：【动手操作】测电阻的实验

图3

A类：在测量阻值约为5Ω的定值电阻Rx的实验中，用如图3甲所示的器材进行实验，电源电压保持不变.

(1) 连接电路时，开关应____．请用笔画线代替导线，将图3甲所示的实物电路连接完整，要求：滑动变阻器的滑片向右滑动时，连入电路的电阻变小．

(2) 闭合开关后，发现电流表指针不动，电压表示数为电源电压，故障原因是____(Rx短路/Rx断路)．

(3) 改正错误后，小明改变Rx两端的电压和电流．两次测得的电阻值分别为R1=5.1Ω，R2=5.3Ω.第三次测量时，电压表示数为1.5V，电流表示数如图3乙所示，则R3=____Ω，实验测得值应为Rx=____Ω

(4) 若不添加其他器材，利用如图3甲所示电路还可完成的电学实验有：____(写出一个即可)．

B类：利用电流表、已知阻值的定值电阻R0和恒压电源，同样可以测出未知电阻Rx的阻值，如图4甲所示．

(1) 闭合开关____，测出通过已知电阻R0的电流I0.

(2)____．[模仿(1)写出必要的操作内容及对应物理量]

(3) 则电阻Rx=____.(用已知和测出的物理量符号表示)

(4) 小芳设计了另一种方案，也测出了Rx的电阻，电路图如图4乙所示，测量步骤如下：

图4

①当开关____时，电流表读数为I1；

②当开关S1、S2都闭合时，电流表读数为I2；

③待测电阻Rx=____． (用已知和测出的物理量符号表示)

学生可以根据自己的实际能力，选择能够完成的题目去动手操作.这样即锻炼了学生的动手能力，也保护了学生的自尊心，提升学生的成就感，让每一个学生都能参与到家庭物理实验中，并有所收获，增强学生学好物理的信心.

3 开展家庭物理实验的评价方式

越来越多的物理老师已经意识到家庭实验的重要性，并且把家庭实验归入教学的管理中，但以考试成绩为主要表现方式的终结性评价，并不适用家庭物理实验.家庭物理实验的评价应该突出过程评价，重心应转向关注学生探究的过程，立足于促进学生的发展，即重视形成性评价.

3.1 汇报小结

教师编写家庭实验报告，要求学生实验前将实验原理、器材的选择、实验的设计填入报告，实验后将实验过程中出现的问题、实验的结论再次整理填入报告.教师检查批改后，根据实际情况进行点评，对存在的问题提出改正意见，并提出注意事项；对学生的在实验报告中提出的问题及时做出解答，或组织学生再次实验，以找到答案.

3.2 设计展览

鼓励学生在实验的基础上撰写小论文，将实验上升为理论.加深学生对物理知识的理解，并对学生的论文进行评选，挑选优秀的论文在班级图书角展示.发挥榜样的作用，鼓励学生不断探索，在实验中找真理，在实验中求发展.

家庭物理实验在提高学生物理科学素养方面起着不可忽视的作用，是课堂教学的必要补充.因此克服各类困难，开展家庭物理实验，不仅能提高教学质量，而且对学生实践能力、创新精神的培养起着重要的作用.