挖掘实验内涵 关注实验设计

王红斌

物理作为一门以实验为基础的学科，大多数的假设与猜想、结论与定律都需要相应的实验来证明.在物理实验教学中，不仅能培养学生观察、分析和解决问题的能力，还能起到穿针引线的作用，帮助学生理解物理概念和巩固所学知识，促使学生从复杂的现象中得出规律.随着新课改的深入发展，物理实验在教学过程中的作用和地位日益突出，实验已成为物理教学中必不可少的环节.良好的实验设计，不仅能激发学生的学习兴趣，而且能优化学生的学习和认知过程.

一、演示实验注重层次分明，逐步深入

在初中物理教学中，经常出现一系列的演示实验，目的在于通过大量实验引导学生观察、分析得出结论.从学生的认知规律出发，教师对这些演示实验在设计上注意层次分明，逐步深入，培养学生的学习能力.例如，在讲“空气的‘力量”时，课本第一个探究实验是“冷水浇铁皮罐”，这个实验的原理涉及热胀冷缩、液化、内外气压.对于初学大气压的学生来说，理解这个复杂现象具有一定难度.这个实验不适合放在大气压引入阶段，最好后移，作为综合类的问题让学生分析.把第一个探究实验换为用抽气机将饮料瓶中的空气抽出，饮料瓶被压扁，效果明显，能使学生直接感知大气压的存在.第二个实验为“马德堡半球实验”（或者“吸盘实验”）.在第一个实验的基础上，学生对该现象的解释水到渠成，容易认识到“抽气”或“挤压吸盘”的目的都是为了减小内部气压，使内部气压小于外界大气压，大气压将两半球紧紧压住.第三个实验是“覆杯实验”.让学生通过观察分析得出：大气向各个方向都有压强.同时，提出问题：大气压到底有多大，能支撑多高的水柱？第四个实验应该引入“大气压大约能支撑10m高水柱”的实验视频，让学生感知大气压的大小，并发现在室内用水做实验的难度，进而引出要想使液柱的高度变小，便于操作，就必须选用密度大的液体水银，从而引出第五个实验“托里拆利实验”.

二、探究实验重视让学生学会根据实验目的设计实验与选择器材

“重要的不是获得知识，而是发展思维能力，教育给予人的无非是当一切学过的东西都遗忘掉的时候所剩下的东西”.物理学习最大的意义在于掌握科学的研究方法.只有学会根据实验目的設计实验，学生的思维能力才能得到发展.例如，在讲“探究电流做功与哪些因素有关”实验时，课本直接给出两个实验装置说明是依据电流热效应设计的.教师要引导学生思考：如何测量电功？一是电能表；二是将电功转换成其他量进行测量，即电流做功使物体内能增大，温度升高，温度变化的大小在一定程度上能够反映出电功的多少，从而选择温度计作为测量工具.在这个实验中，还应强调实验设计的巧妙，将在不同电路中调节控制电流或电压一定变为把两种被研究物体串联或并联在电路中，既能达到控制变量的目的，又操作简单，对比观察效果好，从而使学生感受到实验设计的重要性.

三、鼓励学生勇于尝试

在一些实验中，学生往往会产生不同的方法.这时教师应鼓励学生发散思维，勇于尝试.例如，在讲“流体压强与流速关系”时，教师可以引入一个趣味实验，即用一个玻璃漏斗，如何不让一个乒乓球落下.学生首先想到的是用漏斗支持球，利用了二力平衡的知识；其次是对漏斗吸气，运用到大气压的相关知识；进而引发学生好奇，吸气可以不让球落下，吹气的结果是否会相反呢？这样的实验设计，不但能调动学生的探究热情，还能将不同知识纵向对比，有利于学生建构知识体系.

四、紧密联系生活实际

物理实验的目的在于探究、解决问题，因此实验的选择与设计要注重与生活生产紧密联系，使学生感受到物理就在身边，认识到学习科学知识能为生活服务.例如，在讲“密度计”时，教师可以设计实验：将相同的密度计放在水和盐水中，让学生观察对比.一是从密度计刻度“下大上小”来判断液体密度大小；二是从漂浮条件和阿基米德原理角度思考，当浮力不变时，排开液体体积越小，对应液体密度越大，同时解释为什么密度计刻度“下大上小”；三是加入第二组实验，将同一只玩具船放在水和盐水中，记录吃水线，将总是漂浮的密度计与总是漂浮的轮船相关联，揭露其相同的原理本质，从而将密度计刻度与轮船在不同密度的水或海水中吃水线上下位置不同联系在一起，解决轮船从江到海的变化这一教学难点，并将密度计、轮船归纳总结，形成模型.

总之，在物理教学中，教师要挖掘实验内涵，关注实验设计，演示实验注重层次分明、逐步深入，探究实验重视让学生学会根据实验目的设计实验与选择器材，鼓励学生勇于尝试，紧密联系生活实际.endprint