湖北省武漢市江夏區(qū)五里界中學(xué)(430200) 譚 衡

物理是一門以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。在物理課的教學(xué)中要讓學(xué)生弄清物理學(xué)的本質(zhì)，學(xué)會(huì)物理學(xué)習(xí)的過程與方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，開發(fā)學(xué)生的思維，都要建立在物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上。學(xué)生通過物理實(shí)驗(yàn)和觀察身邊有趣的物理現(xiàn)象，逐漸對物理產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)，從而帶著問題、帶著思考，去發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、解決問題。

物理的概念和規(guī)律大多是在實(shí)驗(yàn)、觀察、分析、推理的過程中建立起來的。學(xué)生只有在實(shí)驗(yàn)中才會(huì)經(jīng)歷知識(shí)的獲取過程，從而建立物理概念和規(guī)律。學(xué)生才會(huì)靈活運(yùn)用所獲得的知識(shí)去解決相關(guān)的物理問題。如果脫離了實(shí)驗(yàn)，學(xué)生獲得的只是空洞的物理知識(shí)，時(shí)間一長，學(xué)生大腦中的這些結(jié)論性的概念和規(guī)律就會(huì)慢慢淡化，甚至遺忘，知識(shí)與應(yīng)用就會(huì)脫節(jié)。

1 運(yùn)用實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)和興趣

在自己的物理課教學(xué)中，將學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)放在首位，注重引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的樂趣。

筆者從“教育云”里下載了互動(dòng)課堂和高效課堂軟件，將其運(yùn)用到課堂教學(xué)中，使仿真實(shí)驗(yàn)與演示實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來。筆者曾運(yùn)用“教育云”軟件在學(xué)校上了一節(jié)展示課，這節(jié)課的內(nèi)容是“探究凸透鏡成像的規(guī)律”，運(yùn)用“教育云”中的仿真實(shí)驗(yàn)先給學(xué)生示范，再讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程與原來相比顯得得心應(yīng)手，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論更為準(zhǔn)確。在傳統(tǒng)教學(xué)手段的基礎(chǔ)上，利用“教育云”與學(xué)科知識(shí)有機(jī)整合，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增加了課堂容量，提高了課堂教學(xué)效率。

2 運(yùn)用實(shí)驗(yàn)上好物理第一課

給人的第一印象是至關(guān)重要的，第一次與陌生人見面，會(huì)在他人腦海里烙下深深的記憶，如果你第一次給人印象不好，在以后的相處中會(huì)很難改變別人對你的看法。同樣，如果教師在課前不精心準(zhǔn)備第一節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，匆匆忙忙、隨隨便便就進(jìn)入教室給學(xué)生上課，教師在學(xué)生心中的形象就會(huì)大打折扣，教師的神圣和威信也將毀于一旦。如果教師認(rèn)真?zhèn)浜玫谝还?jié)課，上好第一節(jié)課，學(xué)生就會(huì)喜歡你、接納你、認(rèn)可你，會(huì)永遠(yuǎn)把你當(dāng)作他的導(dǎo)師和朋友，俗話說得好：“良好的開端是成功的一半”。

8年級(jí)上學(xué)期物理的第一節(jié)課是“科學(xué)之旅”，不是簡單教學(xué)生物理知識(shí)，而是讓學(xué)生了解什么是物理，物理所研究的對象，師生一起探討物理學(xué)習(xí)的方法，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。課前，教師精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，課中以有趣的物理實(shí)驗(yàn)為平臺(tái)，讓學(xué)生去觀察實(shí)驗(yàn)，感受到自然現(xiàn)象的神奇和奧妙，帶著問題走進(jìn)物理課中來，從而對學(xué)習(xí)產(chǎn)生內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力。

課前，筆者按力、熱、聲、光、電、磁學(xué)科準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，精心設(shè)計(jì)簡單而又有趣的實(shí)驗(yàn)。課中，按照準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)、個(gè)體實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過觀察、動(dòng)手、動(dòng)腦認(rèn)識(shí)到物理是有趣的，是研究力、熱、聲、光、電、磁等現(xiàn)象的自然科學(xué)。再通過列舉物理知識(shí)應(yīng)用的實(shí)例讓學(xué)生明確物理是有用的。告訴學(xué)生要想學(xué)好物理必須掌握學(xué)習(xí)方法，學(xué)習(xí)方法應(yīng)注意3個(gè)方面：①重視觀察和實(shí)驗(yàn);②勤于思考，著重理解;③聯(lián)系實(shí)際，聯(lián)系社會(huì)。最后讓學(xué)生通過閱讀“伽利略擺動(dòng)的研究”原理讓學(xué)生了解科學(xué)探究的步驟：提出問題、猜想或假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析和論證、評(píng)估、交流。

上完這節(jié)課后，從學(xué)生的表情可以看出，學(xué)生是喜歡物理這門新課的，對物理課教師也產(chǎn)生了好感。這節(jié)課雖然不涉及到物理考試的內(nèi)容，但通過大量的有趣實(shí)驗(yàn)可以把學(xué)生的興趣引入到探索科學(xué)奧秘的殿堂中來，能讓學(xué)生對物理課程產(chǎn)生好感。

3 教會(huì)學(xué)生運(yùn)用各種實(shí)驗(yàn)方法探究物理規(guī)律

在初中物理學(xué)習(xí)階段，常用到的物理實(shí)驗(yàn)方法有：控制變量法、模型法、推理法、類比法、轉(zhuǎn)換法、等效替代法等。

3.1 控制變量法

控制變量法是在研究某個(gè)物理量與多個(gè)物理變量間的關(guān)系時(shí)，每次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，從而研究被改變的這個(gè)因素對被研究物理量的影響。在物理學(xué)中用得十分普遍，初中物理課中大多數(shù)的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)都會(huì)用到這種方法。

3.2 模型法

模型法是通過模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法。模型法借助于與原型相似的物質(zhì)模型或抽象反映原型本質(zhì)的思想模型,間接地研究客體原形的性質(zhì)和規(guī)律。借助模型能方便我們解釋那些難以直接觀察到的事物的內(nèi)部構(gòu)造、事物的變化以及事物之間的關(guān)系，將抽象的問題直觀化。例如光線磁感線、力的示意圖、電路圖等都是在建立物理概念過程抽象出反映原型本質(zhì)的一種思想模型。

3.3 推理法

推理法是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上經(jīng)過概括、抽象、推理得出規(guī)律的一種研究問題的方法，但得出的某些規(guī)律卻又不能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證，又稱理想實(shí)驗(yàn)法。例如真空不能傳聲、分子的運(yùn)動(dòng)、牛頓第一定律、電荷的種類等采用就是這種研究方法。

3.4 類比法

類比法是根據(jù)兩個(gè)(或兩類)對象之間在某些方面的相同或相似而推出它們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。運(yùn)用物理類比思維可以把陌生的對象和熟悉的對象進(jìn)行對比，把未知的東西和已知的東西相對比。這樣可使學(xué)生能動(dòng)地認(rèn)識(shí)、理解并掌握知識(shí)。物理世界中的物理現(xiàn)象和物理過程形形色色，事物屬性及其相互關(guān)系也多種多樣，對于不同的事物應(yīng)采用不同的類比方法。例如可將水流的形成跟電流的形成相類比、宏觀物體的運(yùn)動(dòng)與分子運(yùn)動(dòng)相類比、機(jī)械能與內(nèi)能相類比等。

3.5 轉(zhuǎn)換法

指在保證效果相同的前提下，將不可見、不易見的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成可見、易見的現(xiàn)象；將陌生、復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)換成熟悉、簡單的問題；將難以測量或測準(zhǔn)的物理量轉(zhuǎn)換為能夠測量或測準(zhǔn)的物理量的方法。初中物理在研究概念規(guī)律實(shí)驗(yàn)中多處應(yīng)用了這種方法,例如物體發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變可證明一些物體受到了力的作用，馬德堡半球?qū)嶒?yàn)可證明大氣壓的存在等。

3.6 等效替代法

等效替代法是在保證某種效果(特性和關(guān)系)相同的前提下，將實(shí)際的、復(fù)雜的物理問題和物理過程轉(zhuǎn)化為等效的、簡單的、易于研究的物理問題和物理過程來研究和處理的方法。例如排水法、分力與合力、串并聯(lián)的分電阻與總電阻、用電阻箱的電阻來代替待測電阻等。

以上這些方法是研究物理問題不可缺少的，掌握這些方法是學(xué)生探究物理規(guī)律、建立物理概念的法寶。

4 在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立物理概念和規(guī)律

物理學(xué)中的每個(gè)概念和規(guī)律都是建立在事實(shí)或?qū)嶒?yàn)基礎(chǔ)上的，必須弄清它建立的過程，知道結(jié)果而不清楚其過程，在運(yùn)用概念和規(guī)律時(shí)，只會(huì)生搬硬套，當(dāng)問題發(fā)生變化和知識(shí)遷移時(shí)，學(xué)生就會(huì)束手無策。

尋找物理規(guī)律主要是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的,如探究電流與電壓、電阻的關(guān)系得出歐姆定律。在實(shí)驗(yàn)探究過程中，通過提出問題、猜想或假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析論證、評(píng)估交流得出物理規(guī)律。

在研究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，控制電阻一定，通過移動(dòng)滑動(dòng)變阻器改變定值電阻兩端的電壓與電流，并記錄3次電流表的示數(shù)及電壓表的示數(shù)，通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出：電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比。在研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，控制電壓一定，改變接入電路中的電阻，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器來控制導(dǎo)體兩端的電壓一定，并記錄接入電路中的電阻值及對應(yīng)的電流值，分析3次接入電路中的電阻及對應(yīng)的電流，可得出：電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。

5 通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力

教師是帶著學(xué)生走向知識(shí)，而不是帶知識(shí)走向?qū)W生；學(xué)生是帶著問題去探究，而不是帶著結(jié)論去學(xué)習(xí)。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上進(jìn)行科學(xué)的探究：提出問題、大膽猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手操作、收集信息、分析推理、探究發(fā)現(xiàn)、交流合作。

以知識(shí)為主線，以探究過程為載體，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有知識(shí)和情景大膽猜想，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過猜想怎樣觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、收集實(shí)驗(yàn)信息，怎樣分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，怎樣準(zhǔn)確表述實(shí)驗(yàn)結(jié)論，怎樣應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)論解釋生活中的物理問題，如何交流合作與評(píng)價(jià)。

在“摩擦力”一課的教學(xué)中，探究滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)。不是教師僅僅做實(shí)驗(yàn)給學(xué)生看，而是在教師的引導(dǎo)下，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，讓學(xué)生進(jìn)行猜想和假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，觀察與實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，在科學(xué)探究與合作交流中得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。學(xué)生在探究活動(dòng)中，會(huì)生成教師預(yù)設(shè)之外的問題。在實(shí)驗(yàn)過程中，對學(xué)生提出的質(zhì)疑進(jìn)行引導(dǎo)，不斷讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，將知識(shí)與技能內(nèi)化為學(xué)生的能力。

6 通過實(shí)驗(yàn)探究的過程啟迪學(xué)生的思維創(chuàng)新

6.1 啟發(fā)想象

物理概念、物理模型的建立都要有豐富的想象力。如“運(yùn)動(dòng)和靜止的相對性”需要學(xué)生有一定的空間想象能力和時(shí)空觀才能深入理解。再如演示奧斯特實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)，學(xué)生通過分析，推理能想象到通電導(dǎo)線的周圍存在著磁場。這需要教師在物理教學(xué)中用形象、生動(dòng)、直觀的語言，啟發(fā)學(xué)生想象。通過實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛶椭鷮W(xué)生想象，提高學(xué)生的想象力。

6.2 創(chuàng)設(shè)探索的情境

教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)與教材內(nèi)容相關(guān)的情境，讓學(xué)生在情境中產(chǎn)生各種疑問和設(shè)想，引導(dǎo)學(xué)生在親自體驗(yàn)中探求新知，開發(fā)潛能。

在“密度”一節(jié)教學(xué)中，先讓學(xué)生回憶天平測固體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)，接著提出：“體積相同的銅塊、鐵塊、鋁塊它們的質(zhì)量相等嗎？”再提出：“質(zhì)量相等的煤油和水，它們的體積相等嗎？”讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證，有的學(xué)生會(huì)意識(shí)到這是不同物質(zhì)存在著的一種差異。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，分析發(fā)現(xiàn)：M鐵1/V鐵1=M鐵2/V鐵2，M鐵1/V鐵1≠M(fèi)酒/V酒，這說明了同種物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值是一個(gè)定值，不同物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值一般不同。物質(zhì)間的差異可以用質(zhì)量與體積的比值來區(qū)別。這樣學(xué)生就能深刻理解密度概念的建立過程。學(xué)生獲得知識(shí)是主動(dòng)的、愉快的、積極的，有利于學(xué)生思維能力的開發(fā)和創(chuàng)新。

7 運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段突破學(xué)生的疑惑

在電壓表的教學(xué)中，除了讓學(xué)生認(rèn)識(shí)電壓表以外，學(xué)生難以理解和弄清的是：電壓表在電路中可看作一個(gè)什么樣的模型？它串接在電路中會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？如何通過電壓表來檢測電路中的故障？這些都是學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的難點(diǎn)、疑惑點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)，也是在考試中對學(xué)生能力考查的一個(gè)重點(diǎn)和熱點(diǎn)，教學(xué)中應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)手段來加以突破。

通過實(shí)驗(yàn)演示，讓學(xué)生理解電壓表可看作是斷開的開關(guān)：電壓表的內(nèi)阻大約在幾千歐左右，電壓表接入電路中通過它的電流幾乎為零。在分析電路的連接方式時(shí)，可把電壓表看作一個(gè)斷開的開關(guān)，來判斷出串聯(lián)電路和并聯(lián)電路。在確定電壓表所測電壓時(shí)只需觀察電壓表并接在哪一部分電路中，來判斷電壓表所測的是哪一部分電壓。在連接電路時(shí)，無論是連接串聯(lián)電路還是連接并聯(lián)電路，首先將其他原件連接好，最后根據(jù)要求去連接電壓表。在電路的計(jì)算中，通常情況下通過電壓表的電流可忽略不計(jì)。對以上知識(shí)學(xué)生只有通過實(shí)驗(yàn)去觀察、體驗(yàn)，才能理解、掌握。

探究電壓表的使用規(guī)則時(shí)，教師有意識(shí)地與學(xué)生一起去探究電壓表串聯(lián)在電路中出現(xiàn)的現(xiàn)象。電壓表串聯(lián)在電路中時(shí)學(xué)生會(huì)觀察到小燈泡不亮、電流表無示數(shù)、電壓表有示數(shù)，且電壓表的示數(shù)幾乎接近電源電壓。再將電壓表并聯(lián)在某一電燈兩端，觀察電壓表的示數(shù)，在此基礎(chǔ)上得出電壓表要與被測電路并聯(lián)的規(guī)則。絕對不允許不經(jīng)過用電器將電流表的正負(fù)接線柱直接接在電源兩極上，而電壓表的正負(fù)接線柱可直接接在電源兩極上，讓學(xué)生弄清原因。其原因是：電流表的內(nèi)阻很小，與導(dǎo)線的電阻差不多幾乎為零，電路中的電流很大，會(huì)燒壞電流表，而電壓表的內(nèi)阻很大，通過電壓表的電流幾乎為零，不會(huì)損壞電壓表。

運(yùn)用電壓表檢測電路中的故障：當(dāng)電路中某一部分電路發(fā)生斷路時(shí)，電壓表并接在斷開電路的兩端時(shí)，相當(dāng)于將電壓表串聯(lián)接入了電路中，電壓表會(huì)有示數(shù)，指示的電壓幾乎等于電源的電壓，由此可以判斷與電壓表并接的那一部分電路發(fā)生了斷路。當(dāng)某一部分電路發(fā)生短路時(shí)，電壓表并接在短路部分的兩端，電壓表的示數(shù)為零，因?yàn)槎搪返牟糠窒喈?dāng)于導(dǎo)線。

讓學(xué)生在分組實(shí)驗(yàn)中去獲得感性認(rèn)識(shí)，教師在黑板上講實(shí)驗(yàn)是不能替代演示實(shí)驗(yàn)及學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)中會(huì)發(fā)現(xiàn)問題，出現(xiàn)各種電路故障，當(dāng)學(xué)生遇到故障時(shí)，就會(huì)主動(dòng)進(jìn)行分析、探討來排除故障，將物理知識(shí)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有機(jī)結(jié)合起來，就會(huì)真正去理解電壓表和電流表的使用規(guī)則了。

8 將仿真實(shí)驗(yàn)與信息技術(shù)有機(jī)整合

筆者將高效課堂、互動(dòng)課堂等軟件及自己制作的PPT課件與電子白板有機(jī)結(jié)合在一起，在電子白板上調(diào)用各種素材進(jìn)行課堂教學(xué)，電子白板集傳統(tǒng)的黑板、計(jì)算機(jī)、投影儀等功能于一體，使教學(xué)過程更加便捷。在上“流體的壓強(qiáng)與流速關(guān)系”一節(jié)課時(shí)，分析升力產(chǎn)生的原因，傳統(tǒng)的方法是讓學(xué)生看課本中的文字圖片，大多數(shù)學(xué)生難以理解和表述升力產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)。利用“教育云”空間中的動(dòng)畫和視頻，學(xué)生一看就清楚了。

利用光的反射和折射現(xiàn)象的Flash多媒體課件，讓學(xué)生會(huì)識(shí)圖、會(huì)讀圖、會(huì)畫圖，教學(xué)直觀性更強(qiáng)，學(xué)生對知識(shí)的理解更加清楚透徹。

以上是筆者對物理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)應(yīng)用中的一些做法，理論支撐和研究的深度還不夠。但實(shí)踐證明：這些實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于教學(xué)，確實(shí)能取得良好的教學(xué)效果，能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提升學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)的能力。