创新物理实验促进深度学习

康景华

摘   要：本文总结了8个在教学实践中的创新实验的案例，目的是给更多的一线教师提供教学参考，并让更多的学生主动参与到课堂中来，促进他们深度自主学习，充分挖掘学生创造的潜力，培育学生物理学科核心素养。

关键词：核心素养;创新实验;深度学习

实验探究是物理核心素养中的重要组成之一，据统计84%的学生喜欢实验;80%的学生认为实验对学习物理有帮助;76%的学生认为每做一次分组实验都有收获。创新物理实验教具简单，伟大的物理学家麦克斯韦说：一次实验所使用的材料越简单，学生越熟悉，就越能透彻地获得所验证的结果。创新物理实验侧重发掘实验中蕴藏着的科学思想，实验方案富有启发性，能充分点燃起学生的学习热情，挖掘学生创造的潜能，促进学生进行深度学习，提升物理学科的核心素养。下面结合物理教学实践，依照物理核心素养要求，积极探索基于物理核心素养导向下的创新实验，来促进学生的深度学习。

1  对比性创新实验

物理現象的不同成分对学生的刺激作用一般是不同的，应该根据教学内容需要，把握实验的“对比性”功能，精心设计和安排实验操作的流程，并对物理现象中各种成分的刺激量做适当地调控，使实验现象形成明显对比，从而有效引导学生察觉条件的差异和产生结果差异的联系，准确地把握事物的本质特征[ 1 ]。

1.1  液化现象

准备器材：电压力锅，2根金属筷子，打火机

在电压力锅中装入一些开水，旋好盖子，插上电源加热，直至电压力锅安全眼中的浮子上浮。取2根金属筷子，其中一根筷子用打火机加热，然后，拨开电压力锅的限压放气阀，让加热过的筷子放在冲出来的热气流上，在筷子上并没有看到有什么现象发生;接着，让没有加热过的筷子放在冲出来的热气流上，马上看到大量的水珠沿着筷子往下滴。这是因为冲出来热的水蒸气遇到冷的筷子就放出热量，温度降低，液化凝结成小水珠。有了这两个对比实验，让学生印象深刻，也更容易融会贯通、举一反三理解冬天窗户玻璃上的雾，是室内热的水蒸气遇到冷的玻璃放出热量，液化凝结成小水珠覆盖在玻璃上形成了雾;以及人们冬天吃火锅时，戴的眼镜是哪一面凝结了小水珠。

1.2  惯性与质量有关

准备器材：水，斜面，两个完全相同的儿童玩具皮球

取两个完全相同的儿童玩具皮球，把其中一个皮球充满水并封好。同时让两个皮球从斜面某一位置自由滚下，记下它们在水平地面滚动的距离。可重复再做几次，避免学生怀疑实验的偶然性。发现每次总是充满水的皮球滚动地较远。通过这样简单对比，学生就能牢牢记住物体的惯性是与物体的质量有关的，再也不会记错了，一次亲眼目睹胜过千百次说教。

对比性创新实验通过强烈对比，彻底打破了学生原有的认知结构，激活思维，深入分析、揭示本质[ 1 ];帮助学生形成正确的物理概念，掌握物理规律、突破难点、消除疑点，从而达到丰富学生头脑，发展智力、促进深度学习的效果。

2  启发性创新实验

启发性创新实验能充分调动学生的积极性，变被动为主动深入地探究心中的疑问，借助已有经验对知识进行质疑和反思，建构新的知识体系，提升了物理核心素养。

2.1  流体压强与流速的关系（液体）

准备器材：乒乓球，脸盆，水龙头（水源）

把脸盆放在水龙头下，先蓄半盆多的水（水的高度超过乒乓球的直径），在保持打开水龙头的情况下，水速可调较大，将乒乓球放在水流正下方的水中，可看到乒乓球并没有被水流冲走，只是在水流的冲击中，一直在老地方滚动，水速再大，也不能把乒乓球冲走。学生看完觉得很不可思议，教师此时适当的加以引导启发：流速大的地方压强小，流速小的地方压强大，所以乒乓球一直被裹挟在老地方没被水流冲走。学生很容易就掌握了这堂课的知识点。

2.2  流体压强与流速的关系（气体）

准备器材：乒乓球，电吹风

将电吹风插上电源，让出风口竖直朝上，打开开关，风速调到最大档，在距离出风口十厘米左右放上乒乓球，手离开，乒乓球就一直悬在老地方滚动，不会掉下来。再慢慢地把电吹风的出风口倾斜400左右，乒乓球还是一直悬在老地方滚动，不会掉下来，这下全班同学惊呼了：“怎么可能？”成功地把学生的好奇心调动起来，促进学生更加深入地研究学习。

2.3  证明大气压的存在而且很大

准备器材：空矿泉水桶、纸条、打火机

先请2个同学上台，一人一边用力将水桶压扁，后问他们费力吗？得到肯定回答后，再开始演示。用打火机将纸条点燃后，放入空矿泉水桶中，等纸条燃尽，用手掌将桶口封住，一会儿，圆桶就严重变形，向中间凹进去，变扁了。注意手掌一直将桶口封住。此时让学生思考：是什么物体将圆桶压得变形了？学生很快就能回答出：是大气。再问：这个力量大吗？回答：很大。接着问：若将桶口封住的手掌移开，会出现什么现象？先让学生沸沸扬扬地回答之后，再演示将手掌移开。学生在看到桶恢复原状的同时听到了很大的响声，让他们吓了一跳。最后再问：为什么？回答：手掌移开后，桶内外气压相等，所以桶恢复原状了。接着返回来引导学生分析纸条在桶中燃烧后，桶为什么会被大气压扁？最后大家一致得出：纸条在桶中燃烧后，消耗了桶内部分气体，用手掌封住桶口，此时外界大气压强大于桶内的气压，则在外界大气压的作用下，一直把桶向内压，直至桶内外压强相等，所以桶被大气压扁。在经历了眼观耳听脑思之后，经过教师一步步的引导启发，学生们在记住为什么的同时，求知的欲望彻底被激活了。

启发性创新实验的实验器材简单，并且在生活中随手可得，实验设计巧妙，通过实验现象或结果，让学生在已有知识的基础上，加上教师适时的引导启发，一步步拨开重重迷雾，找到事实的真相本质，让学生顿悟。

3  趣味性创新实验

爱因斯坦说过“兴趣是最好的老师”，学生对生动形象的物理实验普遍怀有好奇心和神秘感，趣味性创新实验不仅能帮助学生理解和掌握知识[ 2 ]，而且能激起学生的兴趣，启迪其思维定向探究。

3.1  沸点与压强

准备器材：热水，医用针筒

用医用针筒把烧开的热水吸入针筒，约三分之一，帽子封好开口端。先让学生观察现在针筒内的水是否在沸腾？回答：没有。再用力将针筒内的活塞往外拉，注意控制不把活塞拉出针筒外，马上可看到活塞下面的水重新沸腾了起来。此时学生也沸腾了起来，注意时间保持久一点，让学生看得更清楚些，接着重复多做几次，趁着学生兴趣被调动起来的时候，让学生在看到现象的同时思考为什么？得出压强越小，沸点越低，因此在高山上要用高压锅才能把饭煮熟。

3.2  机械能转化为电能

准备器材：微型电风扇，二极管2个，导线若干

先把2个二极管极向相反用导线并联起来，再用导线接到微型电风扇插头的两个金属脚上，接着用手拨动电风扇的风叶，让风叶慢慢转动起来，可看到2个二极管交替亮暗起来。学生很震惊，原来机械能真的能转化为电能！那些什么水电站发电太遥远了，而现在自己用身边常见的东西就可以做到，学习物理太有趣了。

3.3  大气压强

准备器材：水，大头针，空矿泉水瓶

在一个空矿泉水瓶上的不同高度不同方向及底部扎出一些小孔，注入一部分水（不装满，留一段空气柱）。当打开瓶盖时，水会从各个小孔喷出，且离液面越远处喷的越远，说明液体向各个方向都有压强，且离液面越深处，压强越大。当旋紧瓶盖时，瞬间所有的小孔都没有水喷出了。这下，学生惊呆了，这是怎么回事？这时，教师再引导学生分析，是瓶外的大气压强把瓶内的水和气体封住了，从而说明此时瓶外的大气压大于瓶内的水压加上瓶内的气压，这样学生就比较容易理解了大气压强的存在，且向各个方向都有大气压强。

只有有了兴趣才会发现问题，提出问题，解决问题;也只有有了兴趣，有了对问题解决的追求，有了对获取知識的渴望，教师培养学生创新思维的能力才能落到实处[ 3 ]。

初中物理的教学活动中运用创新实验，让学生知道物理来源于生活，物理就在我们身边，与生活息息相关，物理并不神秘;使学生更多地接触、感知和体验物理探究过程，激发学生探索科学的激情，培养学生的创新意识和创新精神，不断提升科学核心素养，很好地促进学生进行深度学习，落实义务教育物理课程目标。

参考文献：

[1]王俊.浅议物理实验的“对比性”和“启发性”[J]. 中学教学参考，2012（4）.

[2]王宝义.浅谈如何激发学生对物理课的学习兴趣[J].成才之路，2010（2）.

[3]邓国柱.高效初中物理课堂教学策略[J].好家长，2017（1）.