王愛(ài)生，丁長(zhǎng)泰

（1.前郭縣蒙古族中學(xué)，吉林松原131100；2.四平市第十七中學(xué)，吉林四平136000）

物理教學(xué)離不開實(shí)驗(yàn).從教師教學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)承載著物理知識(shí)，是呈現(xiàn)知識(shí)的手段.從學(xué)生學(xué)習(xí)的角度來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)為學(xué)習(xí)物理知識(shí)提供了方法，并能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)世界觀和創(chuàng)新思維.因此，實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與創(chuàng)新顯得尤為重要.本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，談?wù)勯_發(fā)自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)的幾種策略.

1 加，添加必要因素

為了提高演示實(shí)驗(yàn)的效果，可根據(jù)需要添加必要的實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)因素，如光的反射學(xué)習(xí)中只有反射規(guī)律的探討實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有反射現(xiàn)象的演示和欣賞，特別是“光路可逆”的知識(shí)點(diǎn)，教材只用了一句話代過(guò)，而在實(shí)際教學(xué)時(shí)，可以將較大的平面鏡立在講桌上，讓學(xué)生相互找同桌，這個(gè)實(shí)驗(yàn)很好地闡釋了光路可逆現(xiàn)象.在教授氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，教材的方法是教師將注射器的活塞抽出一半后，用手堵住出氣氣口，在注射器內(nèi)封住了一定質(zhì)量的空氣，活塞向外拉使注射器內(nèi)空氣的體積增大，活塞向內(nèi)壓使注射器內(nèi)空氣的體積縮小，通過(guò)手作用在活塞上力的方向，感受到體積越小，壓強(qiáng)越大；體積越大，壓強(qiáng)越小.而學(xué)生無(wú)法感受到注射器內(nèi)的壓強(qiáng)變化.若注射器內(nèi)放入比注射器內(nèi)徑小的充氣球，演示時(shí)，活塞向外拉，小氣球的體積明顯增大；反之，活塞向內(nèi)壓時(shí)，氣球的體積明顯減小.該實(shí)驗(yàn)可以形象直觀地說(shuō)明：一定質(zhì)量的氣體，溫度不變時(shí)，體積越小，壓強(qiáng)越大；體積越大，壓強(qiáng)越小.

2 減，減少繁雜

對(duì)于現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)，無(wú)論是器材，還是步驟，或是裝置組成等，都存在一些沒(méi)有必要或過(guò)于繁瑣的因素必須要精減.如：過(guò)去阿基米德實(shí)驗(yàn)中使用的溢水杯，實(shí)驗(yàn)繁雜，為此，可改用燒杯傾斜的裝置來(lái)完成.筆者認(rèn)為，這樣的處理依舊繁雜，主要是中間環(huán)節(jié)有1個(gè)接水的小桶.如果用質(zhì)量可以忽略的塑料袋直接接收從燒杯中溢出來(lái)的水，則物體在液體中減少的重力與物體排出在塑料袋中的液體的重量一樣.這種方法，在思維上更簡(jiǎn)捷明了，有利于對(duì)阿基米德原理認(rèn)識(shí)與理解.

3 簡(jiǎn)，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)

有些實(shí)驗(yàn)涉及器材較多，演示過(guò)程過(guò)于繁瑣，應(yīng)進(jìn)行改進(jìn)，擯棄復(fù)雜、不穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，選擇簡(jiǎn)單明快的實(shí)驗(yàn)裝置，將干凈利落的釋疑效果展示給學(xué)生.如在教授簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像的教學(xué)中，教材采用勻速拖動(dòng)擺動(dòng)的漏沙擺下方的木板的方法演示該現(xiàn)象，需要器材多，且漏有沙的木板只能水平放置，影響觀察.若利用廢棄的塑料飲料瓶和針頭自制一只較大的漏斗，教學(xué)時(shí)，教師提著振動(dòng)著的漏斗在學(xué)生座位過(guò)道中勻速走動(dòng)，在地面上就留下其振動(dòng)正弦圖像，方便地演示頻率、振幅、波長(zhǎng)等現(xiàn)象.實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)便直觀，讓教與學(xué)變得輕松易行.再如用如圖1所示的裝置[1]來(lái)演示離心現(xiàn)象的本質(zhì)，雖然效果好，但搬運(yùn)起來(lái)很麻煩，還要考慮用電安全等因素.后經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)制成簡(jiǎn)單的演示裝置，即找1個(gè)約180cm長(zhǎng)的軟透明塑料管，內(nèi)裝1個(gè)紅色鐵球和1個(gè)綠色的木球，在內(nèi)充滿水，再將管子的兩端用鉗子通過(guò)細(xì)鐵線擰緊.豎著時(shí)，木球在上面，鐵球在下面，這時(shí)用手握住塑料管中部，將鐵球一端向上對(duì)折，稍靜止，鐵球就下落到手處的位置.然后，握住中間的透明塑料管，繞豎直面高速旋轉(zhuǎn)約2min，停止時(shí)觀察到木球就落到了手握處，而鐵球離開了手握處，跑到了一端.

圖1 對(duì)比式離心現(xiàn)象演示裝置

4 代，替代策略

用其他學(xué)科的實(shí)驗(yàn)代替已有的物理實(shí)驗(yàn)，或用其他生活用品代替實(shí)驗(yàn)器材，有時(shí)會(huì)起到意想不到的效果，如用化學(xué)的氨氣使酚醛變紅，代替演示分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)材料；用廉價(jià)的材料代替昂貴的材料，如高壓氣筒代替氣墊；用新的材料或儀器代替舊的材料或儀器，如用無(wú)毒的硫代硫酸鈉代替有毒奈，精確的火花儀代替不穩(wěn)定的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等.

5 創(chuàng)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

歌德說(shuō)過(guò)：“凡是值得思考的事情，沒(méi)有不是被人思考過(guò)的；我們必須做的只是試圖重新加以思考而已.”我們所說(shuō)的創(chuàng)新分為2種，一種是在已有的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)在性能上更加優(yōu)化.如：對(duì)外做功物體內(nèi)能減少的實(shí)驗(yàn)，按著教材中的方法，現(xiàn)象不明顯，更重要的是怕玻璃瓶爆炸傷著學(xué)生.為此，在一透明飲料瓶瓶蓋上安裝自行車打氣的單向閥門.這樣既解決了原裝置氣壓不夠、現(xiàn)象不明顯等問(wèn)題，又避免了安全隱患.另一種創(chuàng)新是獨(dú)立思考、探索、實(shí)驗(yàn)，逐漸形成自己個(gè)性的東西，甚至是教材中沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，能很好地彌補(bǔ)教材中的空白.例如，筆者研制了外觀簡(jiǎn)捷的顯壓浮子[2]，彌補(bǔ)了一些實(shí)驗(yàn)裝置不能直接顯示浸在水中的物體上下表面所處的壓強(qiáng)不同的不足，從而能直觀形象地說(shuō)明了浮力產(chǎn)生的原因.

6 微，微型化實(shí)驗(yàn)

微型實(shí)驗(yàn)節(jié)約藥品、節(jié)約時(shí)間、操作安全、污染少，學(xué)生可以自己動(dòng)手制作儀器，自行實(shí)驗(yàn)，在對(duì)學(xué)生進(jìn)行“綠色實(shí)驗(yàn)”的滲透教學(xué)中具有不可忽視的作用.如觀察水的沸騰實(shí)驗(yàn)，可將原來(lái)的燒杯，換成試管，則加熱時(shí)間大大縮短.節(jié)約課堂時(shí)間又節(jié)約酒精.把碘封閉在約10cm長(zhǎng)的玻璃管中，可以重復(fù)地演示碘的升華與凝華，而且對(duì)環(huán)境無(wú)污染.

7 比，對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

對(duì)比法是區(qū)別事物的首要方法，即把要研究的事物或現(xiàn)象和另一事物或現(xiàn)象聯(lián)系在一起，在一定的條件下加以比較，從而確定它們的異同點(diǎn)，達(dá)到認(rèn)識(shí)事物和現(xiàn)象的目的.圖2所示是“對(duì)比式液體電阻實(shí)驗(yàn)裝置”示意圖[3].該實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)在于：一是注射器中的液體長(zhǎng)短、粗細(xì)類似于固體模型，符合學(xué)生的思維習(xí)慣，因此該實(shí)驗(yàn)裝置具有直觀形象性，而且能比較方便地改變液柱的長(zhǎng)短、粗細(xì)與溫度，同時(shí)采用2個(gè)電流計(jì)在觀察示數(shù)大小時(shí)具有對(duì)比性，說(shuō)服力強(qiáng)；二是電極板用銅板制作是為了在通電時(shí)金屬在電解中不易發(fā)生化學(xué)置換反應(yīng)，有助于電極板的穩(wěn)定性和長(zhǎng)期使用；三是關(guān)于歐姆定律教材中明確提及到歐姆定律也適用于液體（電解質(zhì)），卻沒(méi)有提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，而該實(shí)驗(yàn)裝置也能適合通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在液體中歐姆定律成立.

圖2 “對(duì)比式液體電阻實(shí)驗(yàn)裝置”示意圖

8 改，改變實(shí)驗(yàn)因素

變化是創(chuàng)新的一種有效方法，愛(ài)迪生的燈絲，就是改變了材料獲得成功的.變化有很多種，各有優(yōu)勢(shì).尺寸上的放大或縮小，有利于觀察.筆者曾經(jīng)在一次實(shí)驗(yàn)參展中看到特大的游標(biāo)卡尺模型和豐滿水電站模型，就是在這樣的理論前提下形成的.另外，還有位置上變化和動(dòng)靜變化，如圖3所示的“恒質(zhì)式”液體壓強(qiáng)演示器[4].還有，形狀的變化，有利于造型和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化；數(shù)目的變化，有利于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的豐滿等.

9 合，組合優(yōu)化

組合是指按照一定的技術(shù)原理和儀器功能，把某些技術(shù)特征和功能進(jìn)行新的組合，構(gòu)成新的技術(shù)方案的思維策略.它有原理的組合、功能的組合、技術(shù)的組合等.如：利用木塊與彈簧秤的組合使得做摩擦力大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和斜面的機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)都方便多了.還有溫度計(jì)與改進(jìn)的止水夾結(jié)合時(shí)，夾子的一端夾在燒杯上，另一端夾在溫度計(jì)上，這樣不用手持溫度計(jì)，解放了手，又便于觀察溫度.

10 明，增加可見(jiàn)度

演示實(shí)驗(yàn)除了科學(xué)性以外，較為重要的指標(biāo)就是可見(jiàn)度了.通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的研究和課堂中的實(shí)踐，總結(jié)了如下的幾種增加可見(jiàn)度的方法.背景襯托法，一般要求實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象彩色與背景彩色有較大的反差，會(huì)引起較強(qiáng)的視覺(jué)印象.如，演示光通過(guò)路線實(shí)驗(yàn)中，可噴有煙霧.平面鏡反射法，有些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象接近講桌面發(fā)生，稍遠(yuǎn)的學(xué)生看不見(jiàn).如用旋轉(zhuǎn)的陀螺做色光合成的實(shí)驗(yàn)，若將豎立著的平面鏡反射給學(xué)生看，使平面轉(zhuǎn)化為豎直面，不同位置的學(xué)生都能看清.放大法，借助工具把實(shí)驗(yàn)中微小現(xiàn)象進(jìn)行放大處理.如，用賀年片的音響作用來(lái)放大微弱電流的存在.標(biāo)記法，在實(shí)驗(yàn)器材上附加標(biāo)記使觀察更加直觀.如，皮球從高空下落，再?gòu)椘饡r(shí)有形變的觀察，由于瞬間完成無(wú)法看得見(jiàn).若將球面上涂黑色的圓斑，就可說(shuō)明有形變的過(guò)程.增加可見(jiàn)度的方法，還有改變速度法、投影法、顏色變化法等.

[1] 王愛(ài)生，楊慧杰.對(duì)比式離心現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)裝置[J].物理實(shí)驗(yàn)，2007，37（6）：37－38，41.

[2] 王愛(ài)生，佟巖.“顯壓浮子”實(shí)驗(yàn)裝置[J].物理實(shí)驗(yàn)，2006，26（2）：25－26.

[3] 王愛(ài)生，楊文強(qiáng).對(duì)比式液體電阻演示器[J].物理實(shí)驗(yàn)，2008，28（3）：26－27，44.

[4] 王愛(ài)生，佟巖.“恒質(zhì)式”液體壓強(qiáng)演示器[J].物理通報(bào)，2006（11）：56－57.