初中创新物理实验初探

俞洪帜

(江苏省盐城景山中学，江苏 盐城 224001)



初中创新物理实验初探

俞洪帜

(江苏省盐城景山中学，江苏 盐城 224001)

笔者结合具体教学案例，探讨在物理实验教学中进行创新教育的过程、创新物理实验器材的选取原则.

物理实验；创新教育；创新能力培养

伴随着经济的发展，科技日新月异，知识经济越来越受到世人瞩目，决定个人命运的主要因素不再是掌握知识的多少，而在于创造知识、更新知识的能力即创新能力的强弱.狭义的创新是指创造、发现新的东西，突出前所未有的“新”字；而广义的创新则包括利用现有知识技能去更新前人已经探索过的知识.所谓创新教育，是指依据社会发展对人的要求，有目的地培养学生的创新精神、创新能力和创新人格的教育.物理实验教学是培养学生创新能力的重要途径，以下就开展初中创新物理实验，交流个人的思考与探索.

（1）静载试验：按设计要求，荷载应该不小于1kN/m2，取桁架平台的中心位置（此位置是桁架平台受力最不利的位置）作为荷载试验区，在18平米见方的面积上放置2000kg的水泥袋，局部架体最大变形量不到20mm，整体桁架平台无变形。

管理会计需要对财务基础信息收集，并进行再加工，结合当下医院政策环境信息，及时发现并反馈医院运行过程中的问题，帮助管理层实施管理控制建言献策，因此，具有完整知识结构和较强学习能力的财务人员可以更好地适应管理会计工作的要求。而现阶段，医院财会人员在学历、职称和专业素质能力上都与管理会计要求有一定差距，且由于医院人事制度改革效果尚不能显现，医院在岗人员对新的财务管理知识未表现出积极态度，所以医院面对核算向管理转型时，强化财务人员梯队迫在眉睫。

1 创新物理实验的分类

创新物理实验主要在“创新”，笔者结合自己的教学实践，把创新物理实验分成三类:

(1) 把原有的实验改进为效果更好的实验，如对课本上覆杯实验的改进；

物理课外活动是物理教学中不可缺少的一部分，是课堂教学的必要补充，它与课堂教学有机联系着，课外活动是培养学生创新能力的重要途径.

(3) 设计对日常生活有帮助作用的实验，如学习电动机后，可以设计一个将风能转化为电能的装置，给手机充电等.

同时，在变频器输出侧安装共模电压滤波器，可以从源头上减小共模电压，对变频器供电的电机轴电流有非常好的抑制作用。

所以以图导思——带着问题出发，在任务驱动下以图导读，读完之后切片比对，按要求以图导写，在“问什么答什么”上精准着陆，就不再只是局限于非连续性文本的主观题作答！借助点动成线的备考思维，讲一道题往往能起到“举一隅以三隅”的功效，由一道题带动一类题，事半而功倍。

2 创新物理实验能力的培养

创新物理实验能力的培养不可能一蹴而就，必须经历一个过程，这个过程可分为以下四个步骤.

(1) 对学生创新实验成果进行评价，例如:在“分子引力”教学完成后，笔者要求学生自主设计能说明分子间存在引力的实验，学生各显神通，积极思考，有学生设计了这样一个实验：选5个直径相同(约5cm)的圆形金属薄片，将圆形金属薄片表面蘸上水，让它们重合起来，保持圆形金属薄片水平，用手竖直向上提上面第一个圆形金属薄片，下面4个圆形金属薄片会被一起被提起来，这个现象说明，使圆形金属薄片粘在一起的是分子间引力，由于圆形金属薄片之间并不是真空，而是水，因此，圆形金属薄片粘在一起不是大气压作用，而是分子间引力作用.笔者对这个学生的创新成果给予了高度评价，并在评价记录中给予他“小发明家”称号，这样的评价激励措施有力地激发了学生的创新积极性，培养了他们的创新精神.

两个算法在USPS数据集上的KNN分类准确率的结果如图7所示，两个算法的表现接近，可以看到ST-SNE的准确率在各个K值上均高于BHSNE。

由上可见，探究式教学的本身不是一成不变的，老师可以根据学生的学习情况和互动共同创新，也可以让学生自主探究创新，让学生更好体验研究物理问题的过程，像科学家那样潜心研究科学，在探索创新中不断前进.

2.2 在探究过程中培养创新能力

研究表明，深度阅读对人们形成属于自己的知识体系、价值体系、认知体系有着重要的促进作用，它更多的是一种对思维的训练，而浅阅读是一种知识面的扩展，有益于掌握更多层面的了解和知识广度的认知。同样，只有做好深度阅读，才能更有利于让学生建立起正确的自我认知和道德价值体系。

学生的创新能力必须落实在实验教学中，新课改重视探究式教学的开展.但实际情况是初中生的探究能力远远低于老师的预期，其原因是个别教师不能真正开展探究式教学.有人听课的时候，开展探究式教学，没有人听课的时候继续采用灌输式教学，即使利用探究式教学，也是空有其形，本质还是灌输式教学.比如，当一个问题揭示出来后，老师总是代替学生进行实验设计，然后再反复提示实验中的步骤，学生按照老师的提示“终于探究”出来了!这样的教学模式是无法真正培养学生的创新能力的.

在初中物理教学中，我们不仅要重视探究式教学的开展，还应该赋予它新的内涵，要实现创新的探究式教学，使学生的创新能力得到更好的培养.比如，在学习电路知识时，可以向学生分发电池组、开关、导线、小灯泡等的器材，然后向学生提出这样的问题：请你用课桌上的器材，使小灯泡亮起来，又有多少种办法让小灯泡不亮?让小灯泡亮起来是比较容易的事，但让亮着的小灯泡熄灭，却引起了学生的兴趣，他们想出了很多办法，投入实验的积极性是空前的.有的学生断开了开关，有的学生拔出了电池，有的学生拆除了导线，有的学生弄松了灯泡等等，此时，老师可以再抛出一个小小的要求：不做上面任何一件“破坏性”的事，能不能再增加一根导线，使电灯熄灭?学生此时的电学知识储备不足，但对于这样有趣的问题是有探究积极性的，他们积极摸索增加一根导线使小灯泡不亮的办法.不少学生终于找到一个办法——短路，学生在探究中不断创新，能力得到了提高.

兴趣是产生动机的重要条件，学习兴趣是学生认识世界、渴望获得科学文化知识、不断探索真理的情绪意向.创新意识是人们从事创造性活动的出发点和内驱力，是创造性思维、想象和行为的前提.中学生思维敏捷，求知欲强，易于接受新鲜事物，富有上进心和探索精神，“好动、好奇、好胜”是他们的“天性”.而物理实验形象生动，富有动手操作和探索因素，迎合了学生的认知特征.把学生“天性”和物理实验两者巧妙地结合起来，相互作用，就能激发学生的潜力，增强学习物理的兴趣，克服物理难学的心理.学生对物理发生了兴趣，就会积极主动地学习，张开想象的翅膀，积极思考，教学可达到事半功倍的效果.如果学生对实验无兴趣，就会出现对实验不感兴趣、不愿动手或假参与等现象，将严重影响教学质量，更谈不上培养学生的创新能力.做好物理实验并不是机械重复课本上的实验，应该精心设计实验方法，使实验产生最佳效果.而产生最佳效果就应该在实验出新出奇上下功夫，教师可为学生设计一些有悬念的实验，这将大大吸引学生的注意力，激发学生的兴趣和思维，对培养学生的创新能力起到水到渠成的作用.爱因斯坦曾说过：“热爱是最好的老师”,杨振宁也指出：“成功的真正秘诀是兴趣.”学习兴趣作为内在的力量促使人致力于从各个方面去认识物理现象，了解现象产生的原因，找出规律的东西，创新的意识也就出现了.

2.3 在课外活动中培养创新物理实验能力

(2) 设计新的能够解决学习中有关问题的实验，如内能做功演示实验的改进；

在微课的教育过程中，教师可以将微课视频传输到家中监护人的手机中，当学生在放学回到家中后，可以让学生的监护人引导学生去观看微课，微课对学生的吸引力相当于一部好看的动画片。而学生在家中观看微课，也是对语文教学课堂的一种复习。为此，教师还可以设计一些关于微课的课后作业，也就是说在无形中督促学生去看微课视频，因为只有观看了微课的视频之后才能完成教师布置的课后作业，这样微课教学就打破了传统语文教学的地理时间限制，让学生在学校和家中都可以接受到教师的教育，从而慢慢提高农村语文教学的整体质量。

内能做功演示实验的常规做法如下:在试管内装些水，用软木塞塞住试管口，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出.这个实验的问题在于实验现象的持续时间短，软木塞冲出的时间只有零点几秒，如果学生精力不集中，就无法看到实验现象.另外这个实验还存在一定的危险性，软木塞冲出以后试管里的沸水有可能冲出来烫伤学生.对于这个实验如何改进？

在课外活动中，笔者和学生共同进行了探究，在原实验装置的软木塞中插入一根玻璃管，玻璃管的出口处放一个纸制小风车.这样当水沸腾以后，就有大量热气从玻璃管中冲出，从而推动小风车不停转动.经过改进后，实验现象更加明显持久，只要水不干，风车就会不停转动，同时也更加直观形象、安全有趣，能很好调动学生学习积极性，培养了学生的创新能力和意识.

2.1 激发兴趣，培养创新物理实验意识

2.4 发挥评价的激励功能，激发学生的创新动机，启迪他们的创新精神

采集系统按照统一标准部署融合DPI采集设备，通过并接方式，对所有链路的IN和OUT方向的数据均进行采集，就能采集了全量数据。

评价的功能不仅在于诊断还在于激励学生，帮助学生认识自我，发掘学生的创新潜能，促进学生的发展.通过过程性评价来营造轻松、和谐、民主的氛围，给学生以创新的条件和机遇，以激发他们的创新动机，启迪他们的创新精神.

例1：内能做功演示实验的创新与改进

创新物理实验的评价可分别从实验成果和思路方面进行.

执行“文件＞存储为”将照片保存为JPEG格式以应用效果。保存文件的时候，首先我们需要为其选择一个有意义的名字，然后单击存储按钮。在弹出的JPEG选项框中，建议将画质设置为最高的12，以达到最佳画质效果。单击确定，文件即被保存到我们选择的文件夹中。接着我们重新回到了Photoshop主界面中，我们即可以尝试新的图层组合实现不同的处理效果，也可以删除我们粘贴到背景图层上方的照片图层，然后重复步骤1中的操作开始新的处理。

(2) 对学生创新实验思路的评价.例如:在学习“电动机”后，学生设计了一个将风能转化为电能的装置，装在电动车上，可以给手机充电，但具体给手机充电，还涉及输出电压、电流的大小及稳定性，学生的这一创新实验已形成了具体思路，但由于知识的局限性还得不到具体成果，笔者对这个学生的创新思路也给予了高度评价，并在评价记录中也给予他“小发明家”称号，并鼓励他以后能实现自己的想法，为社会造福，这样的评价有力激励了学生的创新动机.

中国还有一个美丽的传统节日叫“七夕”，时间是农历七月初七，据说是牛郎织女相会的日子。 这个故事在中国流传久远。 初秋之夜，人们坐在庭院纳凉，仰望着璀璨的天河，以及分隔在天河两岸的牵牛星和织女星，编出了“织女七夕当渡河，使鹊为桥”(唐韩鄂《岁华纪丽》卷三引《风俗通》)[41]27的故事，为他们架起了桥梁。 人们以美好的愿望，赋予他们一年一度的相会，并在这一天共同为美好的爱情祈福。

3 创新物理实验器材的选取

创新物理实验器材的选取可遵循以下两个原则.

(1) 适度性原则:指物理实验器材的选取力求简单、直观、适度，能突出创新过程，简单易行.麦克斯韦眀确指出:“实验的教育价值往往与仪器的复杂程度成反比”，这是对实验教学规律的精辟总结.

在中国传统医学方面,构音障碍被称为“风喑”。其病因为风、火、痰、瘀阻滞心肾之经络,上扰神明,阻闭舌窍,致舌强不语[3]。中医常以针刺治疗为主辅以中药治疗,达到醒脑开窍,灵活舌肌的目的。

日常生活中许多简单的物品可以完成许多创新实验，下面以乒乓球为例说明.

例2：利用乒乓球可以完成的实验

① 声音是由于物体振动产生的

青少年特发性脊柱侧凸（AIS）是最常见的脊柱畸形，其病因未明［1］。椎旁肌的不平衡在AIS的发生和进展中具有重要作用［2］。有文献报道，AIS患者两侧椎旁肌的肌电活动和肌纤维类型存在差异，且与患者的侧凸角度进展相关［3］。本研究组前期通过影像学测量发现，AIS患者两侧椎旁肌的肌容积和脂肪浸润率不对称［4］。另有研究显示，AIS患者两侧椎旁肌褪黑素受体和转化生长因子-β信号通路相关分子表达不对称，但对于上述椎旁肌的复杂改变的分子机制仍鲜有报道［5-6］。

在乒乓球上粘一根细线，让挂在细线下的乒乓球接触正在发声的音叉，发声的音叉又会迅速把乒乓球弹开，乒乓球在重力作用下又会回落，并再次与音叉接触，发声的音叉又把乒乓球弹开.该实验的特点是能见度高，全班的每位同学都能清楚地观察到实验的全过程.同时实验的趣味性也比较强，学生感觉新颖、奇特，能激发学生创新的动力.

② 球体直径的测量

利用乒乓球，直尺，两块长方体木块来测量乒乓球的直径.具体方法是：把乒乓球放在两块长方体木块中间，直尺和长方体木块垂直，记下两木块间的距离，转动乒乓球，再测量几次，求出平均值，这样测得直径较为准确.这个实验不仅能让学生学会利用刻度尺测量物体长度，还能让学生学会测量球形物体直径的方法，同时也提高了学生的学习兴趣.

③ 气体的热胀冷缩

在讲到温度计的原理时，需要运用热胀冷缩的知识，尽管有的同学可能知道这一现象，但如果有一现象明显的实验来验证，效果就更好了.方法很简单，将一踩瘪的乒乓球，放在热水里，乒乓球里面的气体由于温度升高，体积膨胀，会使乒乓球复原，证明了气体的热胀冷缩的特点.

④ 证明大气压强的存在

在矿泉水瓶中装满水，用乒乓球盖严瓶口，手按住乒乓球把瓶子倒过来，放开手后水不会流出来，乒乓球也不会下落.此实验说明了大气压强的存在，直观形象、生动有趣.

上述实验看起来简单，却给物理教学增添了许多生机与活力.只要我们能留心观察加以应用，就能培养初中学生对物理学的感性认识，激发学生学习物理的兴趣，活跃课堂气氛，激发学生课后小制作、小发明，提高他们的创新能力、培养他们创新意识.

(2) 开放性原则:对有一些实验，用常见器材无法直接完成，可以开放思路，借助一些特殊器材完成实验.

例3：用实验证明噪声对人脉搏跳动的影响.

这个实验用常见器材无法完成，借助于手机可以完成这个实验，某个学生的实验报告如下.

① 实验器材:手机(装有软件—“心率探测器”)，收录机.

② 原理:“心率探测器”是一款可以使用手机内置的摄像机来探测心跳频率的软件，使用时只需将一根手指按在摄像头镜头上,平稳保持10秒钟,你的当前心跳频率就能显示在屏幕上,这个软件是通过记录手指透过的光的颜色改变来记录心率的，使用时一定要有充足的光线,最好是手指放在摄像头上之后朝向阳光或者灯光，一般情况下正常人的脉搏和心率是一样的.

③ 实验步骤:用收录机播放动物吼叫声，首先把收录机音量调为最大音量的三分之一，用心率探测器测出此时自己心率为P1=72次/分;再把收录机音量调为最大音量的三分之二，用心率探测器测出此时自己心率为P2=85次/分;再把收录机音量调为最大音量，用心率探测器测出此时自己心率为P3=98次/分.

④ 实验结论:

比较P1,P2,P3得出结论:噪声对人脉搏每分钟跳动次数(心率)有影响，并且噪声强度越大，人脉搏每分钟跳动次数(心率)越大.

4 结语

“创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力”，21世纪需要的是具有创新意识和创造力的人才.创新能力的培养关键在于基础教育，基础教育是创新人才成长的摇篮，中学阶段的学生是最富有激情和创造精神的.物理教学是培养学生创新能力的主阵地，实验是物理教学的主要方法，我们应该努力挖掘物理实验教学的潜力，注重创新物理实验能力的培养.