谈初中物理教材对物理实验的一些探索

谈初中物理教材对物理实验的一些探索

于爱民

于爱民

□实验是物理学发展的科学基础，是把物理表象、物理情景上升到物理概念、规律的重要途径，也是学习物理的有效方法。新课标教材非常重视实验，力求通过实验探究引入概念，得出规律，通过实验检验猜想，通过实验培养兴趣和能力，体现初中物理教学以实验为基础的特点。在教科版初中物理教材中，我们从形式、内容到思想都对实验进行了一些新的探索。

□1增强物理实验的趣味性，形成系列化的趣味实验

□物理实验可以激发学生学习物理的兴趣。但做了物理实验，就一定能够激发和保持学生的学习兴趣吗？这是一个很值得思考的问题。国内外的各种调查显示，很多中学生对物理学习的兴趣正在明显降低，虽然导致这一状况的原因比较复杂，但过分强调物理实验的“学术化”、忽略物理实验的趣味性是其中的一个重要原因。为此，在教科版初中物理教材中，我们创设了许多“趣味实验”，并注意积累、总结，使趣味实验系列化、多样化。

□例如，在“透过透镜看世界”（八年级上册）一节，学生通过两片不同焦距的凸透镜的自由组合，“发明”了望远镜和显微镜，使学生感受到“好玩的”物理学。八年级上册“在光的世界里”一章中，利用牙膏盒、纸片和凸透镜设计了照相机系列：“自制针孔照相机”、“自制带透镜的照相机”、“自制投影仪”、“近视眼模型”等有趣实验，使学生在“玩”的过程中形成了对光的应用的系统认识。

□在九年级上册，通过小台灯系列：“自制小台灯”、“改造你的小台灯”、“制作亮度连续变化的小台灯”、“测量小台灯的电功率”等实验。使学生认识了电路、电阻、滑动变阻器、电功率等概念。

□2创设问题情境，突出实验的生活化、社会化

□物理情景是蕴含物理知识和物理思想方法的情境，是物理知识产生的背景，是发现和提出物理问题的重要前提。只有当创设的物理情景进入学生的“最近发展区”，并且在内容上具有“挑战性和探索性”时，学生才能在已有认知的基础上萌发创新欲望，积极与同学、教师互动合作，提出问题、探究问题、解决问题，从而不断发展和完善自己的知识结构与创新能力。为此，我们创设了许多生活化情景，设计出与此相关的实验探究，不仅使我们的教学内容更真实、亲切，更能体现“从生活走向物理”的理念。更重要的是，这些贴近生活、贴近社会的问题情景对实验设计还具有指导作用。

□3重视实验方法的教育，关注物理学史上原创性实验思想的挖掘

□曾有人说过，动手能力实际上也体现动脑能力，做实验时你先要深入地动脑思考，才能更好地动手。所以，实验教学不仅是“做中学”，还同时是“思中学”，只有重视实验方法的教育，实验思想的渗透，才能有效把握实验的关键。

□物理学发展史上有许多著名的实验，其中巧妙的物理思想，独到的处理问题的方法，精心设计的仪器装置，完善合理的实验安排，高超的测量技术，无懈可击的分析推理，对后续的科学发展产生了不可磨灭的影响，是一笔宝贵的思想财富。所以，在教材编写中我们高度重视对这些实验从方法上进行深入挖掘。

□传统教材得到阿基米德原理的实验方法是“排水法”，即把物体排开的水收集起来称量一下，就会发现它的重量刚好等于浮力的大小。这个实验确实很普通，也很巧妙，但学生很难自己设计得出来。为此，我们研究了阿基米德发现这个定律的思想，设计了把一小袋水浸入水中的小实验（八年级下册），由此启发学生进行理论推导，得出阿基米德原理，然后用排水法进行验证。

□4引进数字化实验和虚拟实验，使学生在体验中学习物理

□数字化实验，是以计算机为核心搭载各种传感器构成的实验平台。它以强大的技术优势促成良好的教学效果，让学生更快捷、准确地获得实验数据，更简便、直观地处理数据，从而节省宝贵的教学时间，把更多的时间用于讨论、探究。可以说，在数字化实验中，数字技术是围绕知识的发现，而非知识的传授展开的，数字技术在其中扮演着“研发工具”的角色，直接优化了师生的实验探究过程。

□虚拟实验是利用计算机及相应的应用软件来模拟实验仪器、实验环境，以人机对话的方式来实现实验的过程。它具有内容丰富，操作简单，能无限复制，易于推广，可实现远程教学等特点。在教科版初中物理教材中，实现虚拟实验的工具有两种：

□其一，是计算机辅助教学多媒体课件，可用来讲解仪器结构，形象地演示其中某些难以理解的内容，或用图表、动画等展示动态的变化过程。它更多起到了“演示工具”的作用。

□其二，是功能与真实仪器相似的虚拟仪器，是“软件即仪器”这一现代化仪器思想的体现。例如，我们开发的可免费下载的虚拟示波器，已用于对传统声学实验的数字化改进。在“测一测你听觉的频率范围”的实验中，学生不仅能听见声音，还能从窗口中看见声音的波形。当声波频率落在20Hz～20000Hz范围以外时，学生已不能听见，但仍能看见它们的波形，使学生对次声波、超声波获得了直接的、真实的感受，这是传统仪器难以解决的。

□5倡导建立家庭实验室，开发实验教学资源

□什么是“家庭实验室”？主要指在教师的指导下，学生可以在家中收集一些实验材料，如小石子、铁钉、螺母、饮料瓶等生活中的物品，再配备（自制、购买或借用）一些最基本的测量仪表和装置，如电流表、温度计等，组成一个“家庭实验室”。“家庭实验室”是一个学生自己的“实验室”，这样，不仅在学校，而且在家中，学生也能去探究、去发现。

□“家庭实验室”是课上进行实验探究和家庭小实验的重要物质保障，教科版初中物理教材把“家庭实验室”的建设纳入了教材体系。指导学生建立自己的“家庭实验室”，突出了学生“做中学”的科学教育理念，让学生在探究的过程中有动手的机会，对科学探究活动的开展及思维品质的提升、创新能力的形成都具有十分重要的意义。作者单位：山东省成武县实验中学