張 亮

(江蘇省淮陰中學(xué)新城校區(qū)，江蘇 淮安 223001)

物理實(shí)驗(yàn)思維能力在學(xué)生的物理學(xué)習(xí)中發(fā)揮著重要作用，而培養(yǎng)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)思維，要依靠合理高效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本思路與方法，提升實(shí)驗(yàn)素養(yǎng).因此，從這個(gè)方向出發(fā)，本文主要圍繞設(shè)計(jì)方案、建立模型、歸納概括、聯(lián)系對比、聯(lián)系實(shí)際五種方法展開具體探討，有計(jì)劃、有意識地開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，進(jìn)行探究性物理課堂的建構(gòu)，讓學(xué)生在經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過程中培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)思維能力，建構(gòu)高品質(zhì)的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂.

1 全面分析，設(shè)計(jì)方案

建構(gòu)實(shí)驗(yàn)探究型物理課堂首先要針對相關(guān)章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行全面分析，設(shè)計(jì)出合理有效的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)施.因此，教師要綜合評估本節(jié)內(nèi)容是否適合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)是否具有安全性和可復(fù)制性，在此基礎(chǔ)上再通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及原理，掌握實(shí)驗(yàn)操作步驟，從而提升物理課堂實(shí)驗(yàn)的效率與教學(xué)質(zhì)量.

如在《人耳聽不到的聲音》這一節(jié)中，學(xué)生要學(xué)習(xí)到與超聲波、次聲波相關(guān)的物理知識，此時(shí)教師就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)條件的分析，仔細(xì)設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案.在這一節(jié)內(nèi)容中，學(xué)生要學(xué)習(xí)到聲音高于20000Hz的超聲波和低于20Hz的次聲波，教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)就要思考如何讓學(xué)生在聽不到的情況下了解什么是超聲波和次聲波.經(jīng)過仔細(xì)的思考和探索，教師可以設(shè)計(jì)兩端音頻讓學(xué)生進(jìn)行聽力分辨實(shí)驗(yàn)，一則聲音由正常頻率不斷增加，直至聲音超過20000Hz達(dá)到超聲波范圍，讓學(xué)生記下自己聽不到聲音的時(shí)刻；另一則聲音則由正常頻率不斷降低，直至聲音頻率降低至20Hz以內(nèi)，同樣讓學(xué)生記下自己聽不到的時(shí)刻，這樣學(xué)生就能夠了解到自己的聽力范圍是怎樣的，進(jìn)而理解超聲波和次聲波的概念.接著教師為了讓學(xué)生了解超聲波的具體作用，可以展示船只根據(jù)超聲波探測水下物體的原理，讓學(xué)生了解到超聲波在水中傳播距離遠(yuǎn)、穿透能力強(qiáng)、方向性好等特點(diǎn)，有條件的教師可以尋找超聲波清洗器在課堂上直接展示，讓學(xué)生們通過實(shí)驗(yàn)了解超聲波的具體功能.而對次聲波這類對人體產(chǎn)生損害的聲音，教師要告戒學(xué)生強(qiáng)烈的次聲波會(huì)導(dǎo)致人惡心、神經(jīng)錯(cuò)亂，更劇烈的次聲波甚至對龐大的建筑物都能造成破壞，讓學(xué)生了解次聲波的危害，這樣分析之后，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)和發(fā)展邏輯就清晰的呈現(xiàn)在了學(xué)生眼前，有利于幫助學(xué)生輕松地攻克這節(jié)課堂的教學(xué)重難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的三維目標(biāo).

教學(xué)中，尤其對于一些較難操作或者實(shí)驗(yàn)效果不明顯的實(shí)驗(yàn)可以盡早修正和改進(jìn)相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生能夠通過一次實(shí)驗(yàn)就觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象從而得出結(jié)論，增大實(shí)驗(yàn)的可視性與易懂性，幫助學(xué)生更好的理解物理原理，提升物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)實(shí)效性.

2 搜集數(shù)據(jù)，建立模型

進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)不僅要展示物理現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察能力，還要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的搜集.通過讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效收集整理，可以讓學(xué)生根據(jù)所獲信息及數(shù)據(jù)進(jìn)行合理推論，從而得出正確的結(jié)論，建立關(guān)于物理實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知模型，實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維能力與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ墓餐l(fā)展.

如在《物質(zhì)的三態(tài) 溫度的測量》這一節(jié)中，學(xué)生要學(xué)習(xí)到與水的物態(tài)變化相關(guān)的物理知識，教師此時(shí)在展開實(shí)驗(yàn)時(shí)就可以讓學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集，建立關(guān)于這一節(jié)內(nèi)容的認(rèn)知模型.在這一節(jié)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，要進(jìn)行燒杯中放入冰塊，加熱觀察冰塊變化的實(shí)驗(yàn)，而這一實(shí)驗(yàn)的根本原理在于冰塊吸收了火的熱量而熔化，教師為了讓學(xué)生清楚的了解是熱量在其中起到關(guān)鍵作用，就要讓學(xué)生進(jìn)行不同次數(shù)的加熱實(shí)驗(yàn)，搜集每次實(shí)驗(yàn)冰塊熔化的時(shí)間數(shù)據(jù).教師首先讓學(xué)生準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)器材，先將20g冰塊置于燒杯內(nèi)，接著點(diǎn)燃酒精燈，讓學(xué)生從酒精燈接觸燒杯底部開始計(jì)時(shí)，記錄下20g冰塊全部熔化的時(shí)間，接著讓學(xué)生增加冰塊的量，放入30g冰塊進(jìn)行時(shí)間的記錄，隨后再進(jìn)一步增加冰塊的量，逐漸以40g、50g進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集完畢后，教師詢問學(xué)生：“為什么不同量的冰塊全部熔化的時(shí)間不同？是什么在其中起到了關(guān)鍵作用？”學(xué)生此時(shí)就會(huì)想到，不同質(zhì)量冰塊全部熔化所需要的熱量不同，因此加熱的時(shí)間也不相同，通過比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出越多的冰塊熔化為水所需的熱量越多.完成這樣的過程后，學(xué)生就實(shí)現(xiàn)了在認(rèn)知中建立物態(tài)變化的思維模型，加深了對本節(jié)物理知識內(nèi)容的理解與掌握.

學(xué)生在這一過程中建立了對數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知模型，掌握了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的基本方法，并能夠?qū)⑦@種方法與知識遷移并運(yùn)用到新情景中去，可以有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維能力，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng).

3 歸納概括，發(fā)現(xiàn)規(guī)律

物理實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的基礎(chǔ)，也是學(xué)生理解及認(rèn)識物理規(guī)律的重要手段.進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)不僅要帶領(lǐng)學(xué)生運(yùn)用正確方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集，還要對實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象進(jìn)行歸納和概括，通過歸納概括讓學(xué)生理解課本中所提到的物理原理，實(shí)現(xiàn)對物理規(guī)律、原理的深度消化和吸收.

如在《平面鏡》這一節(jié)中，學(xué)生要學(xué)習(xí)到與平面鏡成像相關(guān)的物理知識，此時(shí)教師就可以讓學(xué)生根據(jù)平面鏡成像的實(shí)驗(yàn)歸納平面鏡成像特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)其成像規(guī)律.教師首先讓學(xué)生將實(shí)驗(yàn)道具茶色玻璃板放在一張方格紙上，準(zhǔn)備好幾組兩個(gè)相同的物體，教師告知學(xué)生，首先在玻璃板的一側(cè)放置一個(gè)物體，觀察其在平面鏡中的成像，當(dāng)學(xué)生觀察完平面鏡中像的位置后，再將相同的另一件物品放置在平面鏡中成像的位置，觀察兩個(gè)物品的位置和大小.在進(jìn)行完一件物品后，教師再讓學(xué)生更換其他物品進(jìn)行成像實(shí)驗(yàn)，此時(shí)詢問學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的總結(jié)：“大家通過歸納不同物品成像的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)了哪些規(guī)律？”學(xué)生此時(shí)就會(huì)回答教師：“由于被放置的兩個(gè)物體完全相同，因此平面鏡中所成像能與另一側(cè)物體重合，就說明平面鏡中所的像和原物體大小相等.”可見學(xué)生已經(jīng)基本建立起對平面鏡成像概念的認(rèn)識.那么，教師讓學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，再次放置物體，并用其鉛筆在方格紙上畫出平面鏡以及兩個(gè)物體的位置，用線條連接其兩個(gè)物體的位置，用刻度尺分別測出兩側(cè)物體到平面鏡的距離，進(jìn)行幾組這樣的測量后，教師繼續(xù)讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)論的歸納：“大家通過這樣的位置和距離測量得出了什么結(jié)論？”學(xué)生經(jīng)過思考后就會(huì)回答：“平面鏡所成像到平面鏡的距離相等，像與物相對于鏡面對稱.”這樣就實(shí)現(xiàn)了讓學(xué)生通過歸納概括發(fā)現(xiàn)物理知識和規(guī)律，取得了積極的教學(xué)效果.

4 聯(lián)系對比，拓展體系

在進(jìn)行完物理實(shí)驗(yàn)后，教師還要引導(dǎo)學(xué)生針對實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的物理規(guī)律進(jìn)行聯(lián)系和對比，讓學(xué)生不僅僅對此實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論進(jìn)行理解，還要聯(lián)系與之相關(guān)的物理知識，通過比較其相同點(diǎn)及不同點(diǎn)，加深學(xué)生對所學(xué)物理概念規(guī)律的理解，溝通不同知識內(nèi)容的相關(guān)聯(lián)系，最終形成相關(guān)聯(lián)的知識體系，從而實(shí)現(xiàn)視野的拓展，提高學(xué)生的科學(xué)思維能力.

如在《物質(zhì)的物理屬性》這一節(jié)中，學(xué)生要學(xué)習(xí)到與物質(zhì)的物理性質(zhì)相關(guān)的知識，此時(shí)教師就可以讓學(xué)生針對物體的質(zhì)量、密度、體積等特點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)系和對比，讓學(xué)生進(jìn)行知識體系的拓展.教師首先讓學(xué)生進(jìn)行物質(zhì)的稱重實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)完成后教師詢問學(xué)生：“為什么同樣重量的物體大小不同？為什么同樣大小的物體質(zhì)量又存在不同？”學(xué)生此時(shí)就會(huì)開始思考其中的原因，教師繼續(xù)提醒學(xué)生：“1kg棉花和1kg鐵塊的質(zhì)量、體積相同嗎？”學(xué)生想到1kg是一個(gè)重量單位，因此1kg棉花和1kg鐵塊的質(zhì)量必然相同，但同時(shí)又想到棉花質(zhì)地很輕，因此1kg棉花的體積要比鐵塊大得多，學(xué)生雖然知道這一現(xiàn)象，卻不了解其中的具體原因，此時(shí)就要教師引入密度的概念讓學(xué)生進(jìn)行聯(lián)系，從而拓展學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)：“我們剛提到的問題其實(shí)都可以用一個(gè)概念進(jìn)行解釋，那就是密度，不同的物體有不同的密度，當(dāng)物體的密度較大時(shí)，同樣的體積其重量也較大，當(dāng)物體的密度較小時(shí)，同體積下其質(zhì)量也較輕.”接著教師就可以引出密度公示的概念：物質(zhì)的密度等于質(zhì)量除以體積，讓學(xué)生根據(jù)這一公式將剛才實(shí)驗(yàn)中物體的密度進(jìn)行測算，進(jìn)行完這樣的聯(lián)系對比后，學(xué)生關(guān)于物體的物理屬性這一塊的知識就更加完善，學(xué)生能夠自動(dòng)將質(zhì)量和密度體積聯(lián)系起來，形成了完整的結(jié)構(gòu)體系.

5 聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們不僅要引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，加深對物理理論知識的理解和掌握，同時(shí)也要善于將物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)踐活動(dòng)聯(lián)系起來，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)知識的樂趣，在動(dòng)手實(shí)踐中驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)思維能力的發(fā)展與提升.

如在《家庭電路電流過大的原因》這一節(jié)中，由于這節(jié)內(nèi)容與生活的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，教師通過實(shí)驗(yàn)的方式可以幫助學(xué)生理解短路是造成家庭電路電流過大的原因之一，同時(shí)電路中的總電流隨用電器總功率的增大而增大，用電器總功率過大是造成家庭電路電流過大的另一原因.具體到教學(xué)過程中，教師可先讓學(xué)生回想自己家中有沒有出現(xiàn)過保險(xiǎn)絲被燒斷的情況，并讓回答“有”的學(xué)生說明是在什么情況下被燒斷的，由此引入新課：保險(xiǎn)絲被燒斷，說明電路中的電流過大，那么是什么原因引起家庭電路中的電流過大的呢？接著，教師可在課堂上演示短路實(shí)驗(yàn)，出示家庭電路示教板，接通電源時(shí)燈會(huì)亮，然后把示教板尾部的火線零線搭接在一起，造成短路，這時(shí)給示教板通電會(huì)聽到“啪”的一聲響，保險(xiǎn)盒火花一閃，燈并未被點(diǎn)亮.教師可拔出保險(xiǎn)盒蓋展示給保險(xiǎn)絲已被熔斷，再給保險(xiǎn)盒蓋換好保險(xiǎn)絲后再通電，燈又重新亮起.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)短路現(xiàn)象并分析短路的危險(xiǎn)和哪些情況下會(huì)發(fā)生短路，學(xué)生結(jié)合實(shí)際回答到如裝修電路時(shí)不小心使火線和零線直接連通；燈座、插座的兩個(gè)接線柱接線不好，而使火線與零線相碰等都會(huì)引起短路，并得出發(fā)生短路是電路中電流過大的一個(gè)原因，在日常生活中一定要注意安全用電，避免發(fā)生短路，取得了積極的教學(xué)效果.有了這個(gè)鋪墊之后，教師再帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行用電器總功率過大的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生得出家庭電路用電器總功率過大是電路中電流過大的另一個(gè)原因，家庭電路中不宜同時(shí)使用幾個(gè)大功率的用電器.

總而言之，物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科.以上方法可以有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維能力，進(jìn)行探究性物理課堂的有效構(gòu)建，具有積極的教學(xué)效果，是教師在具體的物理教學(xué)實(shí)踐中可以關(guān)注的方向.同時(shí)，在今后的物理教學(xué)中，我們教師可以針對這一領(lǐng)域展開更深層次的研究，探索出更加高效可行的方法促進(jìn)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提升初中物理課堂的教學(xué)有效性.