高中物理教学中融入趣味性实验的教学路径

■宁夏中卫市第一中学 马新平

与初中相比，高中物理课程无论是在知识的深度和广度上，还是在学习方法上都有很大的不同，为了增强学生学好物理的自信心，让学生有一个逐步适应和学会学习的过程，教师可以在教学中融入一些趣味性的实验，让学生动手操作，在实践活动中获得成功的体验，享受其中的乐趣，激发物理学习的热情，并引领学生在以后的生活中独立获取物理知识、探究物理规律、解决物理问题等，从而帮助学生完成学段的衔接跨度，提升物理学科成绩。

一、高中物理教学中融入趣味性实验的重要性

（一）由物理学科本身的性质决定

物理课程本身就是一门以实验为基础的自然科学课程，物理学的概念和规律都是通过前人的实验证明总结得出的，物理学的历史就是一部不断提出假设和猜想，并不断验证的实践发展史，所以物理学知识都蕴藏在实验操作中。高中物理学科所要求的学生实验，是让学生在已知的物理实验结论上，了解其原理、过程和结果进行的实践操作。

但是，物理学知识本身非常抽象，为了更好地让学生了解物理结论和原理、体验物理科学探究过程、激发学生的兴趣与热情，融入趣味性实验是一个有效的途径。

（二）培养学生跨学科思维

物理与化学、生物等课程相关联，具有基础性、实践性等特点，学习物理也能促使学生其他学科思维能力的发展，在物理学实验中训练的动手操作能力对其他学科的实验也会有所帮助。物理是理科的奠基性学科，其他学科所用到的实验操作方案或多或少都能在物理实验中体现，所以教师在引导学生自行设计物理探究方案、了解物理研究方法、养成物理思维习惯的同时，也能促使其他学科能力的提升。

（三）运用物理学科提升应用能力

初中物理课程中有一些动手实践操作的机会，但是实验设计较为简单，器材使用不多，教材中已经给出了实验方案，学生没有自己设计实验方案的机会，教师也没有这方面的意识。所以高中阶段，教师要鼓励学生针对教材中提出的物理问题，自行设计科学探究实验方案，帮助学生从物理学视角认识并解决生活中的实际问题，形成科学的思维观念。教师还可以创设贴近生活的场景，引导学生结合自身的生活经验进行知识迁移，以便在生活中真正遇到困难时能够正确应对。

（四）增强核心素养教育

物理课程会涉及物理学家的事迹，学习科学先辈的精神，教师可以引领学生了解我国物理领域最新的发现和技术手段，使学生形成严谨的科学态度和正确的价值观，增强学生的社会责任感和民族自豪感，建立文化自信，激发学生热爱祖国的情感，帮助学生树立科技强国的远大理想。物理学与其他学科有着紧密联系，学生通过了解物理学对环境、生态等方面的影响，有利于促进学科素养全面发展。

二、高中物理教学中融入趣味性实验的教学策略

（一）学生自主参与，提高实践操作能力

物理教材中本身就为学生设计了许多趣味性的实验，让学生动手操作。例如，在学习“加速度”相关知识时，在之前的实验设计中，一般是让学生利用传统工具进行实验操作，但随着技术的进步，教师可以运用DIS 系统测量小车加速度，作为教材中基础课程的延伸，让学生用多种实验方式验证同一原理。学生刚刚升入高中，进物理实验室的次数不多，经过之前的学习可能对测量加速度的原理还是很模糊，但是换一种方法就能够加深他们的学习印象，从而对知识有更深入的理解，激发学生的学习热情和动手实验的兴趣。

学生在之前的探究活动中已经学会使用位移传感器和光电门传感器，但是对利用数字化信息技术进行实验操作还比较陌生，因此本节拓展课思维跨越较大，超越了学生现有的知识水平，教师要进行适当引导，先进行演示实验，让学生了解本次探究的实验目的和实验原理，再让学生动手操作，进一步理解实验是用来说明什么问题以及怎样说明问题的。

教师可以将学生分成2～3 人一组，通过小组合作的方式培养学生的合作意识。首先，学生利用通用软件和位移传感器测量小车的加速度，学生已经学会加速度的公式，因此教师可以鼓励学生利用已学的理论知识对实验装置进行改造，让学生自己设计实验方案，提高学生制定科学探究计划的能力，动手测量已学的物理量，体现学生在教学中的主体性。由于本次实验难度较大，教师要指导学生设计和改装，学生设计出实验方案后，教师要对其可行性进行评估，引导学生逐渐形成探究思维，掌握实验方法。

其次，为了保证实验结果的准确性，教师要提醒学生多次测量求平均值，将测量出来的数据进行小组间分享交流，如果得出的测量结果与其他小组不同，那么就要思考实验过程中哪里出现了差错，并共同提出解决办法。最后，教师可以为学生布置课后思考作业：如果要测量实际物体的自由落体加速度，应如何设计实验方案？让学生有意识地将物理知识应用到实际生活中，遇到问题从物理学的角度思考。

（二）实验抛体运动，体会验证的重要性

古希腊学者亚里士多德的观点是质量大的小球下落速度更快，而传说伽利略做了比萨斜塔实验，推翻了这个观点。教师也可以模仿比萨斜塔实验，将石块和纸片同时抛出，而石块先落地，从而引导学生思考并得出结论，这样的结果是由于受到空气阻力的影响导致的，然后引出真空实验教学，让学生观察总结影响自由落体运动的因素。教师可以为学生普及伽利略验证自己猜想的过程，让学生讨论伽利略对自由落体运动的研究方法，理解任何推理都需要实验验证，体会科学研究方法对科学发展的意义，从而激发学生探究科学的热情。

高空抛物除了能融入自由落体的趣味性实验之外，还可以使用弹簧，为胡克定律的学习打下基础。教师取出两个体积和质量相同的小球，将一个小球连接在学生小时候都玩过的彩色弹簧圈上，另一个小球连接一根细绳，同时下落，让学生思考哪个小球先落地。根据伽利略实验，学生可能认为会同时着地，但是当教师站在凳子上将两个小球同时抛下，学生会发现没有装弹簧的小球先着地。教师可以在二楼或者三楼将连接弹簧的小球再次抛下，让学生在楼下观察，这时学生发现装有弹簧的小球在空中短暂悬停，因为松手后的一小段时间内，弹簧的形变还来不及传递到下方，弹簧仍处于拉伸状态，因此弹簧仍然能拉住小球，当弹簧收缩之后，小球才能迅速落地。

（三）模拟工具设备，了解工作原理

物理来源于对生活的思考，生活中的许多现象都包含着物理知识，教师要善于引导学生在生活中发现物理知识，将课堂中的一些物理问题与生活中的物理知识相结合，并进行趣味性实验，学生在直观观察和体验后就能有所发现，从而更好地理解物理知识。

例如，在学习“离心力和向心力”相关知识时，首先，教师可以让学生自己骑自行车，感受高速转弯时受力点是否会发生偏移；公交车转弯时，为什么乘客都会朝一个方向倾斜，并让学生观察公路拐弯处的倾斜情况，或铁路拐弯处两条铁轨的高度差异，思考为什么这样设计，如果不按照这样的设计方式会带来什么样的隐患，从而将生活中的现象和问题引入物理教学中。

其次，教师可以拿来一个水桶，让学生将桶身扎许多大小相同、分布均匀的小孔，在桶里放一件被水浸湿的衣服，用两根绳子将桶吊在空中，几个学生合作将两根绳子顺着同一方向缠绕，在缠绕过程中注意防止松手，以免水桶提前运动，影响实验的美观。缠绕到一定程度时，保证松开手水桶能够保持一定时间的高速旋转，学生可以观察到水桶在高速旋转时，会有水被甩出来，并且被甩出的水是以圆弧形进行运动，如果水桶速度在一定的范围内保持足够长的时间，那么就能将衣服中的水全部甩干，这就是洗衣机脱干衣物的工作原理。学生虽然平时都使用过洗衣机，但是并不知道洗衣机脱水应用了物理学中的离心力原理。由于衣物与水的质量不同，洗衣机做离心运动时速度就会不同，从而使水与衣物分离，达到甩干衣物的目的。

教师利用这样的趣味性实验活动让学生理解离心力，从而更好地投入离心力的学习。水滴被甩出来时呈圆弧形，会在地上形成一个好看的类似太阳的圆圈，许多艺术家也借用这样的方式绘制成一幅幅画作，教师可以在多媒体上展示这些艺术成果，鼓励学生用类似的方法制作出具有收藏意义的作品。

（四）使物理贴近学生生活，联系社会实际

日常生活实际中含有大量的物理知识，教师在教学中可以利用与学生生活联系密切的素材，让学生在生活中发现问题，并运用所学的物理知识去解决生活中的问题。

例如，在“电磁波”相关内容教学中，教师可以将微波炉融入一些趣味性实验。首先，教师为学生讲解微波炉的原理，微波炉是一种高频率的电磁炉，可以以每秒24亿次的频率产生振动，这种微波可以穿透食物内部，从而引起食物中水分子的运动，水分子在运动过程中产生大量的热量，于是食物就被加热了。

其次，教师提出问题，你们知道哪些物品是不能放到微波炉中加热的吗？学生可能知道不能把纯净水、锡纸、板栗、葡萄、鸡蛋等物品放入微波炉加热，但是并不知道其中的原理。由于食物爆炸会有一定的危险，教师就可以借助多媒体为学生播放相关的科普视频，让学生观看这些食品在微波炉中加热后发生的现象，并从物理的专业角度向学生解释这些现象发生的原因。如锡纸是金属制品，在微波炉的电磁场中会大量生热，甚至产生电火花，所以只要是金属就不能放入微波炉中加热；没有开口的板栗属于密闭空间，直接放入微波炉加热，水蒸气会使内部压力急剧增大，从而引发爆炸；水放入微波炉加热之后，拿出来看没有视觉上的问题，但是水本身会处于“过热”状态，一旦加入其他物质，水就会沸腾起来；葡萄含有水分和盐类等物质，相当于含有大量电解质的封闭水球，当与微波炉发生电磁共振效应之后，会产生高温等离子体，就会自燃；油脂多的肉制品也不能放入微波炉加热等。学生不仅在观看视频时普及了生活常识，还学习到了物理知识，有效巩固了电磁波的相关知识。

微波炉除了有存在危险的一面，也有便利生活的一面，教师可以让学生使用微波炉加热馒头或包子，学生会发现，直接加热的话，馒头会变得又干又硬，但是如果在馒头上喷点饮用水，并将馒头放在盛有水的杯子上面，加热出来的馒头就会又松又软。还有放久受潮重新加热又变酥脆的饼干或薯片、喷水直接加热的玉米等。教师将这些操作教给学生，并将加热后的食物分给学生品尝，在分享美食的同时，向学生解释，由于微波炉加热是由内向外的，所以食物中的水分容易丢失，食物就会变硬。然后教师可以鼓励学生踊跃发言，说说自己在生活中发现的微波炉小妙招或者不能放进微波炉加热的食物，从而在物理趣味性实验中学会微波炉的工作原理以及微波炉的正确使用方式等，真正做到物理知识从生活中来，到生活中去。

（五）设计相关小型趣味性实验作业

在物理教学中，教师可以带领学生体验趣味性的小实验，也可以设计一些可以激发学生兴趣的预习作业和课后作业。例如，让学生坐电梯体验失重和超重的感觉。当电梯上升，准备运行时，我们会感觉自己的身体在极短时间内先变重，然后变轻，当电梯匀速上行时，就会有在平地上的感觉了；让学生预习“静电”相关知识，调查日常生活和生产中利用静电摩擦的事例，如脱衣服时会有火花产生并发出噼里啪啦的声音，用梳子在头发上摩擦几下，就能用静电将头发吸起来；让学生调查生活住房，观察房子的承重墙和力学结构等，从而增强学生在生活中学习物理知识的兴趣。

三、结语

综上所述，教师要不断挖掘物理教材中的探究实验，结合最新的科学技术手段进行创新设计，带领学生领略前沿的科学技术，培养学生的科学意识。另外，教师在课堂教学和课后作业中设计有趣的教学环节，丰富教学内容，时常让学生体会到物理课程的新鲜感，在日常生活中发现物理知识，学会从物理的角度去分析和解决问题，将物理知识迁移到实际生活中去，这样才能有效提升学生的物理学习兴趣，强化学生对物理知识的理解，为我国培养物理高端人才。