浅谈初中物理开放性实验创设的方向与方法

赵信智

(甘肃省庆阳市合水县乐蟠初级中学 745400)

与传统的初中物理实验相比，开放性实验拥有更高的灵活度和自由度，不再受到时间，空间以及地点，实验器材，实验内容和实验方法等多方面因素的限制.每一个学生都可以参与到实验设计的过程中，自主设计实验的内容和形式创新实验方法.学生们可以通过自主设计的实验，探究相应的问题，尝试新鲜的实验方法，得到相应的实验数据.经过教学，实践证明，开放性实验能够有效地培养学生的创新意识与创新能力，初中物理教师要根据具体的教学需要设计开放性实验的教学策略，提升教学质量.

1 初中物理开放性实验创设的方向

在初中物理实验教学的过程中，实验的方向和主题是最重要的标签，因此，在创设开放性实验的过程中，教师首先要明确开放性实验的创设的方向，并根据具体的教学内容确定实验的领域，通常情况下，在初中物理教学的过程中，开放性实验的创设方向分为实验向生活开放、实验向生产科技开放、实验向学科交互开放三种.通过开放性实验，能够有效的增加教学实验的深度和广度，提升课堂的教学效率.

1.1 向生活开放

物理学科知识的最终来源是生活实践，最终也将被应用于生活实践的过程中.将物理实验向生活方向开放是将课堂教学与学生日常生活有机联合在一起的重要途径，教师可以引导学生从自己身边的一点一滴小事作为切入点，结合自己的生活经验设计一些取材方便，操作简单现象明显的物理性试验，这些实验学生们甚至可以在家中通过日常生活具进行操作，学生们可以将家中的废旧材料收集起来，设计相应的开放性实验，将废物再次利用，实现随时随地随手进行物理实验，提升自身的物理核心素养.

1.2 向行业生产开放

随着我国科学技术水平的不断发展，物理技术与各行各业的结合也越来越紧密，有越来越多的行业通过相应的物理科技，提升了自身的综合竞争力.因此，在初中物理开放性实验创设的过程中，也要实现实验资源向生产和未来科技开放，开发与现代生产科技以及前沿科学技术相接轨的实验方向，做到与时俱进，实现初中物理实验与现代社会发展相同步.教师可以根据实际的教学需要引入一些现代化的可生产科技材料，包括但不限于磁悬浮强磁铁、低熔点合金、超导体等等，通过这样的方式，能够有效地激发班级学生的学习兴趣，引导学生了解现代物理科技的发展水平，促进学生主动投入到开放性实验的创新活动中，营造良好的课堂学习氛围.

举个例子，在教学人教版初中物理九年级第十三章第二节《内能》这一课时的过程中，教材中包含这样一个通过做功改变物体内能的实验，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，接下来把活塞迅速的压下去，让学生观察玻璃桶内的现象.学生们会发现随着活塞逐渐下压，棉球竟然被点燃了.而这就是通过压缩空气对物体做功，增加物体内能，通过点燃棉球体现出来物体内能增加的方式虽然实验的现象明显，但是这个实验对于教师用力的速度和力量都有很大要求，很多教师由于在实验过程中操作不当以及实验器械老化等因素的影响，成功率比较低，无法做出快速用力做功的效果，无法点燃棉球.因此，教师可以通过相应的方法对这个实验进行一定的改进，设计一个开放性的实验，棉团的燃点比较高，教师可以将棉团改成变温粉，变温粉对于温度的要求较低，只需要温度升高一点点变温粉就会变色，而温度降低一点变温粉又会变回原色.教师可以用变温粉来代替棉团，并且通过同样的方法对变温粉做功，让学生仔细观察变温粉的变化过程，感受到物体做功转化成内能的原理.与传统的教学模式相比，这样的物理开放性实验，对于教师降低了要求，也使实验变得更加简便，成功率高，节省了不必要的时间，为学生们提供了更长的观察时间能够反复观察实验的现象，并进行多次实验，验证实验的效果和原理.

1.3 向学科融合开放

在初中物理开放性实验创设的过程中，教师也要注重实现物理学科与其他学科之间的相互渗透，将其作为实验的重要开设方向，引导学生运用物理解决现实生活中的问题，培养学生养成良好的创新思维，提升学生们的创新能力.各学科之间的融合发展是近些年来教育改革的重点方向，而在开放性实验创设的过程中，教师也要根据具体的实验内容，选择不同的学科进行融合渗透，丰富课堂的教学内容，提升课堂的教学效果.举个例子，在九年级物理讲解的过程中，《生活用电》这一章节，教师可以融入一些化学的知识，从化学的角度来看待日常化学物质的制作过程，以及他们带给自然界的污染，提升学生们的物理学习效率，促进学生们核心素养的不断发展.

2 开放性实验创设的方法

2.1 改变实验设计创设开放性实验

要想创设开放性实验，教师首先要做的就是将实验的自主权还给学生，由学生自行设计全新的实验方案与步骤，鼓励学生根据具体的实验主题设计相应的新方法，并且通过网络搜集相应的实验资料，分析实验过程中可能产生的多种情况，引导学生们养成从不同角度思考问题的良好习惯.

2.1.1 发散实验

在初中物理的教学过程中，通常情况下教材会为每一个具体的实验主题提供1至2个不同的实验方法，但其实就一个物理原理来讲，可以运用不同的方法进行多个实验，从不同的角度来探讨实验的发生过程，即使是同样的原理，运用相同的素材在不同条件下通过不一样的操作方法，也可能会产生完全不同的效果.教师可以引导学生就某一个实验作为出发点，开启自己的发散性思维，设计不同的开放性实验.举个例子，有时候一支铅笔可以做很多个实验，包括但不限于寻找物体的重心、研究物体的摩擦力、静电实验、导体和绝缘体对比等多个不同领域，不同类别的物理实验，教师要引导学生养成发散性的思维，并以此作为开放性实验的切入点，培养学生在夯实基础的同时养成良好的实验思维模式.

2.1.2 对比实验

在初中物理教学实验的过程中，为了使实验的结果更加具有说服力，通常会涉及一些对比实验，或者是对照组等方法来强调实验的结果.在初学物理的时期，为了探究声音和频率之间的关系，教师要引导学生在运用钢尺进行波动实验的时候，反复改变钢尺伸出桌面的长度，比较钢尺振动的快慢，与其发生音调之间的关系.而到了九年级，实验的内容更加复杂，很多实验都设置了专门的对照组来反映实验的现象.举个例子，在探究分子的扩散现象时，教师在班级中用两个烧杯分别装了半杯热水和半杯冷水，接下来，教师可以请一名学生走到讲台上来两只滴管同时在这两杯中滴入一滴墨水，并观察烧杯中的现象.学生们会观察到，当墨水进入到杯中，迅速的在杯中散开，由于两杯水的温度不同其扩散的速度也不完全相同，学生们会很清晰的看到，在热水中的墨水扩散的较快，而冷水中的墨水的扩散速度相比慢了很多.通过这样的开放性实验，能够一目了然的让学生观察到实验的现象，了解不同实验现象产生的原因，对于学生物理核心素养的发展具有至关重要的促进作用.这个实验的显著特点是操作方法简便，实验器材比较简单，学生们在家中也能完成相应的物理实验，教师可以由此作为开放性实验的切入点，引导学生查阅资料，了解更多分子热运动的知识，让学生自己设计一些其他类型的分子运动实验，并且设置一定的对照组，论述并证明如何保障实验对照组只受到单一因素的影响.通过这样的方式能够有效地培养学生们的实验思维，提升学生们的逻辑推理能力，促进学生们物理核心素养的不断发展.

2.1.3 模拟实验

模拟实验是初中物理实验教学过程中必不可少的一部分.在初中物理的教材中，涉及到许多方方面面的实验，很多实验由于现实条件等因素的限制不能够一一在课堂上进行演示.因此，教师可以通过相关方式进行网络模拟设计，将一些生活中很难见到的自然现象或者是社会生产中高科技的物理实验引入课堂.包括但不限于模拟电动机的工作流程、望远镜、显微镜、磁悬浮等，现象和技术都可以引入到课堂中，让学生们了解这些生活中的器械和现象是怎样工作的，促进学生们想象能力的不断开发，探究实验的过程，促进学生物理学习效率的逐步提升.

2.1.4 变式实验

与发散性实验不同，变式实验指的是运用同样的原理根据现有的实验器材转换操作方式，或者更换实验中的某一个环节器材或者条件，探寻不同的实验方法和现象，得出相应的实验结论.变式实验一直是物理中考中重点考察的部分，根据不同的变式实验描述相应的实验情境，引导学生探讨在该实验情境下的现象和原理.举个例子，在教学九年级第十六章第3节《电阻》这一课时的时候，书中所给的是通过伏安法来测电阻，测量电阻中通过电流以及两端电压，计算导体的电阻.教师可以基于伏安法将其进行一定的改编，从最基础的只有一个电流表和已知电阻的安阻法，只有电压表和一已知电阻测电阻的伏阻法，利用滑动变阻器和电流表测电阻的安滑法、利用滑动变阻器和电压表测电阻的伏滑法、利用滑动变阻器替换被测电阻使通过电流相等测电阻的替换法.而学生可以根据不同的变式实验，画出相应的电路图计算不同的电阻，教师可以结合串联并联等多种方式，引导学生掌握相应的电流，电阻等计算方法，提升学生们的物理学习效率.

2.2 改变实验器材创设开放性实验

在初中物理的教学过程中，主要教学领域分为力热光电四个部分，但其实每一个领域的物理实验内容、器材、方法和步骤都大同小异，很多实验的操作方法都十分类似，这样的实验教学方式严重限制了学生们的想象空间，所采取的仪器或者实验器具的操作方式都十分有限，将学生们的思维空间和方式都固定在具体的器材和工具上，因此，教师在设计开放性实验的时候，调动学生尽可能地引入不同种类的实验器材，从实验的空间，环境，资源等方向灵活多变，引导学生充分发挥自身的想象力，开发学生的潜能，鼓励学生通过翻阅书籍上网查阅资料等方式收集不同实验的方法，运用实验器材带动开放性实验的有效落实.

综上所述，在初中物理的教学过程中，开放性实验能够有效地培养学生的物理核心素养，提升学生的实验探究能力.初中物理教师要科学引导学生在提出问题、分析问题和解决问题的过程中养成良好的物理思维模式，为日后更深层次的物理学习打下坚实的基础.