趣味实验在高中物理教学中的运用

【摘要】传统物理教学往往采用抽象公式和文字来呈现知识，缺乏趣味性，造成学生学习的困难。随着现代教育理念的不断发展，教师们开始意识到教学效果与趣味性之间的关系。为了帮助学生更好地理解和学习物理知识，教师应该注重引入有趣的实验。通过将抽象概念具体化为趣味实验，学生能够直观地感受物理定律和原理，从而提高学习的积极性。

【关键词】趣味实验；高中物理；教学运用

在传统的高中物理教学中，教师通常采用文字板书和口头讲解的方式进行教学。然而，这种教学模式往往使学生停留在物理理论学习的表面，缺乏与实际应用的联系。长此以往，可能导致学生对物理学科产生畏难情绪。为了提高学生对物理学科的学习兴趣和学习效果，教师可引入趣味实验来丰富高中物理教学内容。趣味实验兼具趣味性和科学性，通过引人入胜的实验操作和直观感受，激发学生参与实验，将物理知识与实际生活联系起来。这种教学方法有助于激发学生的兴趣和好奇心，促使他们更深入地理解和掌握物理知识。

一、趣味实验设计原则

（一）目的性

在高中物理教学中，教师应结合物理实验教学要求，明确课程标准内容和物理实验目标，通过精心设计富有趣味性的物理实验，以提升教学质量［1］。趣味实验并非只为娱乐，缺乏明确的实验目标可能会导致学生忽视实验理论和教学内容。因此，在开展趣味实验之前，教师必须确立清晰的实验目标，并采用多种实验方式来提升实验的趣味性，通过实验提升学生的实践动手能力和物理学科综合素养。

（二）简易性

由于部分学校实验管理条件有限，学校的物理实验室缺乏足够的实验材料和设备。在物理实验教学过程中，学生仅能观察教师的实验演示，难以通过实际操作得出实验结论，这不利于他们探索精神和实践能力的培养。因此，在设计趣味实验教学时，教师应简化实验操作流程，并优先选择日常生活用品作为实验材料，以确保实验简明易懂。这种方式有利于学生理解物理原理，提升动手实践技能，加深对实验过程的印象。

（三）关联性

在设计趣味实验时，教师应充分考虑学生的地域和生活习惯的差异，采用学生熟悉的、与其有关联性的物品作为实验材料，以减少学生与物理学科之间的隔阂，提高实验参与度。此外，生活中诸多现象皆与物理学科存在紧密关联。因此，在设计实验时，教师应将物理实验与生活相结合，使学生在生活中学习物理知识，用物理知识解决生活中的问题，以此提升他们的思维创新能力。

（四）参与性

趣味实验旨在促进学生对物理知识的学习，并加深其对物理学科的理解。因此，在设计实验的过程中，教师应激发学生参与的积极性，使他们能够在实验中自主探索、发现并总结物理原理。学生的参与并非仅限于操作实验设备，更应赋予他们选择实验项目的权利。这样的教学方式有利于学生深度参与实验活动，把握实验背后的物理理论框架，学习多元实验方法，培养创新意识，提升沟通技能和实践能力，从而全面发展物理学科综合素养。

二、趣味实验在高中物理教学中的实施策略

（一）以趣味实验优化课堂导入

在教学实践中，富有趣味性的课堂导入可以迅速吸引学生的注意力，进而引发他们对实验背后物理原理的好奇和探索欲望。以人教版高中物理选择性必修一“光的折射”的教学为例。在开展教学时，教师应充分考虑学生对传统直接讲解方式可能感到乏味的情况。因此，在引入新知识内容之前，教师可以通过启发性手段激发学生的思维和学习兴趣。首先，教师可准备一个四面和底部不透光、顶部开口的容器和一个橡皮，并提出问题：“在不移动容器和橡皮的前提下，如何能在同一视角下观察到橡皮？”一些学生可能会建议在容器的顶部放置一面镜子，从镜子中观察橡皮。其次，教师可引导学生按照自己的思路进行实验。通过反复实践和探索，学生最终会发现一个令人惊奇的现象：往容器中注入水，当水的高度达到一定程度时，可以透过水面在同一视角下看到容器底部的橡皮。这时，学生自然会产生疑问，为何一开始看不到橡皮，但在放置镜子或者注入水后却能看到了呢？最后，教师可引导学生进行小组讨论，深入讨论这一现象背后的物理原理，从而引入本节课的主题“光的折射”。在此过程中，教师可以带领学生复习初中学习的“光的反射”相关知识，进而通过实验操作，更好地掌握相关物理概念。

通过趣味实验进行课堂导入，能够激发学生的学习兴趣和探索欲。这样的教学方法不仅有助于激发学生对于学习物理知识的主动性，还能帮助他们理解与实验相关的物理原理。在教学过程中，教师应注重引导学生思考，鼓励他们彼此交流并表达观点，以增强学习动力。

（二）以趣味实验分析生活现象

任何学科的学习都需要与生活密切相关，否则所掌握的知识容易变得虚无缥缈。生活中的各种现象都蕴含着丰富的物理原理。因此，在教学实践中，教师应巧妙地将课本内容与实际生活相互联系，运用趣味实验来分析生活现象。以人教版高中物理必修二“圆周运动”的教学为例。在学习“向心力”的相关内容后，学生或许可以解答“什么是向心力？向心力的作用有哪些？”等问题。然而，当教师询问“为什么火车在转弯处的轨道外侧比内侧高？”时，学生可能因为无法将理论知识与实际生活联系起来而无法回答。在这种情况下，教师可通过一些趣味实验，引导学生分析生活现象中的物理知识。首先，教师准备一辆小车、一个装有沙子的容器和一个有坡度的弧形木块，以进行实验。通过观察沙子的凹陷程度，学生能够推断沙子受到的力的大小，并推测小车受力的情况。随后，教师演示小车在沙子上进行直线运动，留下两道凹陷程度相近的痕迹，然后施加一个力使小车转弯。通过观察小车在沙子上转弯留下的痕迹，学生能够清晰地观察到外侧受力较大的情况。其次，教师提出问题：“如果速度加快，外侧与内侧受到的压力差会不会更大？”以此引导学生进行小组讨论，在学生得出结论的基础上，教师引导他们开展实验以验证所得结论的准确性。再次，教师继续提出问题：“为什么外侧的压力比内侧大？用什么方法能减少外侧的压力？”学生可结合圆周运动和向心力等知识进行分析，进而提出解决方案—通过提高外侧垫高来减少外侧所受的压力，以提供足够的向心力。最后，教师引导学生使用木块将小车垫高，并介绍火车转弯设计的相关知识，将物理理论与生活实践相结合，激发学生对生活现象的关注，并深入分析其中的物理原理。

通过开展趣味实验理解物理原理并解释生活中的现象，有利于学生将物理学习融入日常生活，逐渐消除对物理学科的隔阂。教师应鼓励学生关注物理现象并深入思考其中的物理原理，帮助他们认识到物理知识无处不在，从而加深其对物理知识的理解和记忆。

（三）以趣味实验助力概念理解

在高中物理教学中，部分概念内容较为抽象，学生难以仅凭文字表述加以理解。相较于传统的理论教学，实验可以为学生提供更直观的认识，帮助他们将抽象的理论知识转化为具体的实践经验。趣味实验能够让学生直观地感受物理原理的外在表现，结合实验过程，能够帮助学生更好地理解并记忆相关概念［2］。

以人教版高中物理必修三“磁场 磁感线”的教学为例。对于学生而言，磁场是一种较为抽象的概念，难以用肉眼观察或肢体触摸。学生往往难以通过简单语言描述磁场究竟是什么，以及如何利用磁感线表示磁场。因此，教师可利用可视化手段来加深学生对该知识的理解。首先，教师传授学生关于磁场和磁感线的物理原理知识，并引导学生思考磁铁的特性。通过联系日常生活经验，学生可能会意识到磁铁具有吸引铁物质的特性。其次，教师可提出问题：“如何用肉眼观察磁铁的磁场？”以此引导学生深入思考。为了使不可见的磁场可视化，学生提出使用铁粉的方法，并设计了一项实验。通过将铁粉置于磁铁周围并插入透明隔板，学生成功观察到铁粉在磁力作用下的变化过程。再次，学生进一步改进实验方法，他们将铁粉放置于透明盒子内，在盒子上方放置磁铁，以清晰地观察铁粉的变化情况。在此过程中，教师引导学生思考“铁粉变化后的形态是否遵循某种规律？”等问题。最后，通过实验探究，学生能够直观感受磁场的存在，并理解铁粉的形态反映了磁场的特性，同时初步了解磁场磁感线图象的表示方式及不同磁铁引起的磁场差异现象。

在高中物理实验教学中，通过多种感知方式，如视觉、嗅觉、触觉等，并结合趣味实验使学生直接感知物理现象，有利于学生理解复杂的物理知识，激发学习兴趣，提高教学效果。

（四）以趣味实验探究物理规律

高中物理学习的有效性与深度探索物理规律密不可分。传统物理实验教学常常受限于传统实验范式，缺乏创新和变革的元素。学生通常扮演实验执行者的角色，导致他们缺乏探索精神，因此难以真正领会科学探索的乐趣。这种重复且单调的实验环境会使学生感到疲倦，从而降低其对物理学习的兴趣和动力。有趣的实验可以激发学生的好奇心，促使他们积极参与实验并收获深入探究物理规律的乐趣，从而提高对物理学知识的理解能力。

以人教版高中物理必修一“自由落体运动”的教学为例。通过教师的讲授，学生能够理解相关物理概念。然而，一些学生可能会产生疑问，即为何不同重量的物品的下落速度却是相同的。教师可通过趣味实验的方式引导学生主动探究这一问题。首先，教师准备不同尺寸的石块和若干纸条，演示同一高度下石块的自由落体运动实验。学生观察石块的下落速度并进行多次实验，从而确认石块的下落速度恒定。在石块和纸条的下落实验中，学生注意到纸条的下落速度较慢，进而引发疑问：“为何纸条下落速度较慢？不同物体自由落体运动的速度是否存在差异？”其次，教师可以借助实验过程，引导学生深入理解物体在自由落体运动中受到空气阻力影响的情况。由于纸条的质量较小但表面积较大，因此它所受到的空气阻力比石头更大，从而导致纸条下落速度较慢。再次，教师可引导学生自主设计实验步骤，利用现有材料验证纸条与石块的下落速度是否相同。有的学生建议将长条形容器抽成真空以消除空气阻力，从而比较纸条和石块的下落速度；有的学生认为可将纸条和石块绑在一起，其重量必然大于石块本身，借此推断新整体的自由落体速度可能会大于石块本身的速度，并随后进行验证。最后，在实验验证的过程中，学生可能会面临各种问题或遇到实验失败的情况。然而，这些挑战为学生提供了宝贵的实践机会，有助于他们主动思考并培养解决问题的能力。当遇到问题时，学生应首先检查之前的操作是否存在偏差，然后分析问题产生的原因，并据此思考解决方案。通过这种自主思考和问题解决的实验经历，学生将在未来的物理学习中受益匪浅，能够克服许多困难。实验失败使学生意识到任何事物都需要时间积累和努力，同时也能够接受失败是学习和成长的一部分，从而不断实现自我完善。

与传统物理实验相比，趣味实验所需器材更为常见，操作更加简便。在趣味实验中，学生不仅能够观察教师的操作过程，还能参与实验的各个环节，如材料准备、步骤操作、数据分析、结论总结和失败思考等。通过这种方式，学生能够深入理解实验原理，掌握物理知识和基本概念，从而激发学习物理的兴趣和动力，提升物理学科素养。此外，通过观察材料变化并动手实践，学生能够提高抗挫折能力，促进创新思维的培养。

结语

综上所述，趣味实验教学在提升高中物理教学魅力、激发学生学习动力方面具有重要作用。国际上，趣味实验教学已被广泛采纳并证明有效。因此，我国高中物理教育应当借鉴国际经验，结合本国实际情况，积极推动趣味实验教学的发展，以更好满足新时代学生的学习需求［3］。在教学实践中，教师应根据学生的实际情况灵活开展趣味实验，引导他们探索创新，将理论知识与实践经验相结合，以促进学生对物理原理的深入理解。

【参考文献】

［1］王婷丽.趣味物理实验在高中物理教学中的应用研究［J］.中学课程辅导，2023（2）：33-35.

［2］夏光辉.生活化教学“唤醒”高中物理课堂［J］.数理天地（高中版），2023（2）：14-16.

［3］游昉群.趣味物理实验在高中物理教学中的应用［J］.高考，2024（7）：102-105.