基于探究能力提升的初中物理“微实验”构建研究

朱文莲

摘 要：提升学生的科学探究能力，是初中物理课堂教学的重要目标之一。构建初中物理“微实验室”，能够激发学生的探究欲望，提升学生的科学探究能力。基于探究能力培养的物理微实验，实验设计要“小中见大”，实验器材要“坛坛罐罐”，实验探索要“究其本源”，实验应用要“回归本真”。

关键词：物理教学;微实验;探究能力;能力培养

中图分类号：G421;G633.7 文献标志码：A文章编号：1008-3561（2021）26-0072-02

物理微实验，是指师生借助身边常见的生活器材，设计出来的针对性物理小实验。在初中物理教学中开展“微实验”，能够激发学生的探究欲望，提升学生的科学探究能力，培养学生的物理核心素养。本文对指向探究能力提升的初中物理“微实验室”的构建策略进行分析。

一、物理微实验对提高学生科学探究能力的重要价值

初中物理是一门实验性课程。但实际教学中，部分教师不重视开展物理实验，或者选用的实验仪器过于复杂，导致学生较难透彻理解复杂的物理知识。开发物理微实验，以取材方便、灵活自由的物理微实验为抓手，充分利用身边的物品，通过师生共同提出问题、设計实验、动手实验、论证评估、分享实验成果，让学生体验物理知识生成过程，实现碎片学习、泛在实验，能够激发学生的探究欲望，提升其科学探究能力。教师应通过物理微实验的开发和应用，把探究能力提升真正落实到课堂教学中。

二、初中物理“微实验”的构建策略

1.实验设计要“小中见大”

麦克斯韦说：一个物理实验做得越简单，学生越熟悉，就越能透彻地说明问题。因此，微实验一定要短小精悍。例如，浮力这部分知识既抽象难度又大，尤其是浮力的产生原因是教学难点。部分教师在讲这部分内容时，往往一带而过，并不做深入解释，这不利于学生探究能力的培养。为此，教师可借助饮料瓶设计小实验突破这一教学难点。教师可取一个饮料瓶，瓶口朝下，将瓶底剪掉，放入一个乒乓球，向瓶中注入水，因乒乓球堵在瓶口，水不能流到乒乓球的下部，乒乓球在水压作用下也不能浮起来。而用手堵住瓶口，就可以让水流向乒乓球的下方，乒乓球上下两个面都会受到水的压力，在两方面的水的压力的共同作用下就能浮起来。针对这个现象，教师可分析：乒乓球上下受到的水压不同，在水压差的作用下，乒乓球浮了起来，这个水压差就是浮力。然后，教师可以进一步拓展：在乒乓球下方系上红线，当乒乓球浮起来时，红线被扯直，最终乒乓球静止在水面，倾斜容器，红线的方向不变。由受力平衡可知，向上的浮力和向下的拉力、重力是平衡力，方向相反，作用在一条直线上，抽象的浮力方向通过一条可见的红线就能表现出来。这样，可以使复杂的理论知识变得简单形象，降低学生的理解难度。

2.实验器材要“坛坛罐罐”

在物理微实验中，实验材料要注重就地取材，方便易得。例如，在教学“光的传播路径及方向”时，教师只进行理论讲解，学生的印象并不深刻。为此，教师可点燃一根蚊香，放在饮料瓶中，3分钟后将蚊香取出，这时烟雾充满整个饮料瓶，然后盖好瓶盖（或者在饮料瓶内的清水中加入几滴牛奶，使饮料瓶变成半透明状态），用激光笔照射饮料瓶，可以看到光在空气（或水中）的传播路径是直的。这种直接观察到的现象，可以有效帮助学生理解光是直线传播的。又如，在教学“凸透镜成像规律”时，往往需要在实验室利用一节课把凸透镜成像规律的实验模拟出来。由于涉及光具座、蜡烛、光屏等实验器材的使用以及一些凸透镜成像需要用的物距、像距、焦距等物理知识的铺垫，教师往往为了节省时间把探究实验改为演示实验，而后再通过两三节课把凸透镜成像规律进行归纳让学生熟记。其实利用一瓶水和一个带有箭头的卡片就可以演示凸透镜成像规律。教师可准备一个圆形的饮料瓶，里面装上水，就组成了一个简易的凸透镜，再拿一张白色的卡纸，上面画上朝右的箭头，靠近饮料瓶，通过饮料瓶观察卡纸上的箭头，可以发现箭头变大变粗了，箭头的方向不变，逐渐改变卡纸到饮料瓶的距离，就会发现箭头的粗细和箭头的方向发生变化，从而呈现出不同的成像情况。这样，可以使复杂的分组实验变成学生随时可做的小实验，使枯燥的学习变得有趣，现象直观明显。

3.实验探索要“究其本源”

现代教育学家波利亚说：学习任何知识的最佳途径都是自己发现，因为这种发现最深刻，也最容易把握其中的内在规律、性质和联系。学生通过自己设计和制作微实验，不仅可以掌握实验方法和技巧，而且可以通过观察实验现象思考规律，分析其中蕴含的物理知识，引发深度思考。同时，学生可以在体验物理知识生成的过程中达到内心的愉悦和满足，从而激发创新和探究欲望。例如，教师可让学生用饮料瓶、塑料杯、软管、吸管、钻孔器改进希罗实验。通过亲自动手实验，学生会发现往塑料杯中倒入少量清水后，处于顶端的吸管开始朝上喷水。同时，上面的瓶子水位往下降，下面的饮料瓶的水位上升，当上面瓶子水位与吸管底部位置平齐后，吸管停止喷水，整个装置中的水停止流动，但这个装置吸管里的水喷出的高度很低。经过多次选择不同粗细的吸管进行对比实验，学生就会发现上面的吸管用圆珠笔笔芯代替效果会更好。最后，学生可归纳出此实验需要注意的事项：上下饮料瓶之间一定要密封，尤其是软管和饮料瓶的交接处，可以用密封条封上或用胶水粘好;喷水的吸管要细，并保证畅通;要适当增大下面饮料瓶的高度，使上下水面的高度差增大。这样，不仅使学生深刻理解了大气压强和液体压强的知识，而且培养了学生的自主探究能力。

4.实验应用要“回归本真”

物理知识既来源于生活，又服务于生活，因此在物理教学中教师应着重培养学生学以致用的意识。教师可通过物理微实验，让学生在感受与体验生活中物理知识的同时，运用物理知识解决实际问题，从而让学生经历“见物思理”到“学以致用”的过程。例如，教师可让学生利用饮料瓶模拟和改进喷雾器。学生将一根吸管插入饮料瓶的水中，另一根吸管水平向右吹气，饮料瓶中的水就会顺着吸管上升最终以喷雾状喷出，这个实验运用了流体压强和流速的知识。两根吸管都插入饮料瓶的水中，通过一个吸管向瓶内吹气，饮料瓶中的水就会顺着另一个吸管上升最终以喷雾状喷出，这里又运用了气体压强的知识。同样的饮料瓶和吸管在学生的手里变成了两个不一样的喷雾器。又如，教学压强的知识后，教师可以让学生利用饮料瓶创设很多种给花自动浇水的装置。学生在花托中放入花盆和一个装满水的饮料瓶，当花托中的水面下降、饮料瓶的瓶口露出时，气体进入到瓶中，水就会流出，瓶口封上，水则会停止流动，当花吸水液面下降、露出瓶口时，水又会流出。这样，自动浇水装置就诞生了。