中学物理教学中创新实验的途径研究

摘 要：深化教育教学改革，培养创新型人才已经成为教育界的共识。在物理教学中，由于传统物理实验存在诸多弊端，创新性实验应运而生。在中学物理教学过程中，如何进行创新实验成为重中之重。结合教学过程中创新实验的体会，就中学物理教学中创新实验的途径问题进行研究。

关键词：中学物理教学；创新实验；途径

创新实验的对象是面向学生，创新实验的目的是为了吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣。创新实验的直接目的在于革新教学方式，通过创新实验，更好地解决教学中存在的问题，使学生更好地掌握物理知识，最终培养学生的创新意识和创新能力。可见，创新实验要为教学服务、要为学生的学习服务，创新实验不是为了创新而创新，创新不是无源之水，无本之木，在寻求实现创新实验的路径时，要牢记科学发展观，尊重教育教学的规律。

一、立足教材内容，对现有教材中的实验进行改进和完善

教材是人才培养的物质基础，对人才培养起导向性作用，也是培养人才的重要方式。我国一直十分重视教材建设，中学使用的国本教材是经过许多专家学者论证，经过长时间的教学实践的经验推广的，国本教材都非常经典、优秀，一般来说其内容丰富、形式新颖、实用性和科学性强。因而在进行创新实验时，首先要对中学物理教材进行详细的研究，深入挖掘教材内容，而不能忽视教材、脱离教材。在进行创新实验设计时，可以在立足教材的基础上，对现有教材中的实验进行改进和完善。

案例1：测量物体运动的速度

本实验是教科版八年级物理上册27页的演示实验。实验原型是用一个长约80 cm，内径10 mm的均匀玻璃管，管内注满水，留一个小气泡，将玻璃管两端封闭。然后让气泡从下往上运动，旁边立一米尺测量它的路程，用秒表记录时间。根据v=s/t，计算出气泡运动的速度。教材实验的不足之处：（1）由于玻璃管两端封闭，所以气泡大小不变，在管内的速度大小始终相等，使实验不好多次进行，不能避免实验的偶然性。（2）玻璃管与米尺没有组合，不方便测量路程。

基于教材实验的这些不足可以如下创新：将玻璃管改为一端封闭一端开口，开口的一端套上软管用止水夹夹住，同时将玻璃管与米尺粘贴起来组成一个整体，然后用止水夹来调节试管中小气泡的大小，从而控制气泡在管中的运动速度。实验创新后不仅方便测量路程，而且可以测量不同大小的气泡在水中的速度。

二、把握教材内容，对教材中有内容但无设计的知识点进行实验设计

在中学教材中，并不是所有的内容都配有实验，针对这些无实验的教学内容，教师在教学实践过程中，应根据实际需要，适当地进行创新实验的设计，主要开设一些综合性和设计性实验。综合性实验主要是利用本课程知识和相关的课程知识进行实验创新，进一步巩固、加深前面所学的知识，培养学生综合运用知识的能力。设计性实验是指根据教学内容，给定实验目的、要求和条件，由学生自行设计实验方案，促进学生理论知识与实践相结合，培养学生的动手能力。

案例2：浮力产生的原因演示实验

在义务教育课程标准实验教科书八年级教科版第十章流体的力现象第二节认识浮力中，要求学生认识浮力，知道浮力产生的原因。浮力的产生原因是这一节知识的难点，教材上是通过理论探究得出浮力产生的原因是向上与向下的压力差。但在实际教学过程中，由于初中生分析、推理和概括总结能力不强，教学效果并不理想。本着从初中生的认知规律出发，这里可以设计一个实验先给学生感观上的认识，再从感性认识上升到理性认识，使学生能充分理解浮力产生的原因。

这里可以用乒乓球设计一个小实验。将一个塑料可乐瓶剪去底部（瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径）。实验时将瓶口向下，从上放入两个乒乓球，两个乒乓球一个会堵住瓶口，另一个在上。然后向瓶中注水，由于下面有瓶口，水只能慢慢地往下渗漏，上面的乒乓球浮在水面上，下面的却没有上浮。最后把瓶盖拧上，下面的乒乓球也慢慢地上浮，最终漂浮在水面。通过两个乒乓球的对比以及下面的乒乓球两次不同状态的对比得出浮力产生的原因是向上与向下的压力差。该实验装置制作简单，操作容易，效果直观明了。

三、挖掘教材内容，在适当拓展、延伸教材内容的基础上进行实验创新

新课改的推进，使得新教材更加强调知识的逻辑性，注重能力的培养，而不仅仅是突出知识点。在教学过程中，教师要适应新形势，把握新课标，准确理解用好新教材的知识内容，把握知识的深度和广度。我们所有的教学活动必须建立在教材的基础上，认真分析和研究教材，依据课程标准这个标尺对知识外延的延伸和内涵的拓展进行全面把握，这样，一方面，我们的教学是基于教材，另一方面，我们的教学又不受制于教材，也就是通常所说的变“教教材”为“用教材”。另外，在教学实践过程中，我们还必须根据学生的学习经验和特点来对某一部分知识进行针对性的拓展，使现在所学的知识与已掌握的知识衔接起来。作为教材的补充和延伸，学生在听取这些拓展材料时，就会不自觉地对知识进行对比、整合、渗透和补充。适当拓展、延伸教材内容有助于学生较为准确而深入地理解教材内容，这是非常必要的。

为了使学生更加理解这些拓展、延伸的内容，在中学物理教学中，可以对此进行创新实验，通过创新实验，以更加直观、生动的方式帮助学生领悟这些知识，激发学生的创新意识，增加学生的知识面，提升学生的科学素质。

案例3：演示容器底部所受液体压力大小是否等于液体重力大小的实验。

取一啤酒瓶和一个直径与啤酒瓶瓶口相等的圆柱体玻璃管，分别倒入相等質量的水，然后用相同的橡皮膜套紧啤酒瓶口与玻璃管口。将啤酒瓶和玻璃管垂直倒置，观察两个橡皮膜的形变情况（如右图所示）。玻璃管的橡皮膜下凸得更加明显，说明水对两个橡皮膜的压力大小不等。玻璃管的橡皮膜受到的压力大小F=PS=ρgh1S=mg，即玻璃管容器底部受到的压力大小等于液体的重力大小；啤酒瓶的橡皮膜受到的压力大小等于F=PS=ρgh2S≠mg，即容器底部受到的压力大小不等于液体重力大小。那么这个实验就形象地说明了容器底部受到液体的压力大小不一定等于液体的重力大小。

教材上没有提及液体对不规则容器底部压力的相关知识，但各种教辅资料中都有相关的题目，所以学生必须掌握。老师在教学时也都会延伸到这部分的知识，但是基本上都是理论推导，学生难以理解，如果用这个实验来说明，学生则一目了然，印象也会更加深刻。

四、领会教材精神与实质，对实验教学方法、手段的改进与创新

新课改和新教材的精神实质和目的就在于提升学生素质，培养创新型人才。在进行创新实验时，在实验方案的设计上要有利于启迪学生科学思维和创新意识；在改进实验教学方法上，建立以学生为中心的实验教学模式，形成以自主式、合作式、研究式为主的学习方式；在实验教学手段上，要引入现代先进技术，融合多种方式辅助实验教学，在实验考核方法上，建立多元的统筹考核实验过程与实验结果的机制，通过实验手段、教学方法等的创新，激发学生的实验兴趣，培养学生的创新思维和意识，提高学生的动手实验能力。

案例4：沉与浮课堂设计

《沉与浮》是教科版八年级物理第十章第4节内容。本节主要内容是物体的沉浮条件以及浮力在生产生活中的应用。笔者设计了一堂比赛形式的实验课。在课前我就布置了任务，让学生自由分组查找资料动手制作简易的潜水艇、热气球和船模型并掌握它们工作的原理。看哪些学生的小制作精美，哪些学生原理讲解得正确易懂，并评为“小发明家”和“小老师”。学生接到任务后热情高涨，积极准备。在上课的那一天全班学生集中在操场上，有的组用试管和注射器制作了潜水艇，有的组用大的轻纸袋和细铁丝制作了简易的热气球，有些组用不同的材料制作了一些船模型，甚至还有些学生制作了密度计超出了老师布置的范围。上课后每组学生轮流演示自己的制作，并给其他同学讲解这些物体沉浮的原理，然后再全班同学讨论得出物体沉浮的条件，老师再加以补充和点评，最后评出在制作和讲解中表现好的学生。这堂课在教学形式和教学场地上都打破了传统教学，更加突出学生的地位，将学生从教室的有限空间和听众的角色中解放出来。后来又有学生在日记中写道：“生动有趣的实验把我们所学的理论知识转变成了亲眼所见的事实，让人难忘。实验课给我们增添了乐趣，也使我们感受到物理是这么贴近我们的生活。这样学习物理不觉得枯燥乏味，我们喜欢在这样欢快的‘游戏中学到实在的东西。”

实验是中学物理必不可少的部分，实验创新是为了教学的进步，我们必须努力优化实验教学，用我们创新的教学活动培养学生的创新能力。

参考文献：

[1]潘学军.物理实验方法与演示教具制作[M].北京：科学技术出版社，2012.

[2]周亦兰.如何进行中学物理实验创新[J].实验教学研究，2013（03）.

[3]彭海燕.中學物理实验的创新与拓展[J].湖南中学物理，2013（01）.

作者简介：胡睿佳（1985.6-），女，汉族，湖南科技大学研究生，研究方向是课程与教学论（物理）。

编辑 薛直艳