创意设计 灵活运用 以实验搭建物理教与学的新桥梁

林坤水

摘   要：面对物理教学中的难点痛点，教师们常常把实验演示作为解决问题的好办法。从一个新的视角来挖掘物理实验的妙用，结合实际教学经验和具体案例，就何时运用实验以及如何运用实验来突破教学重难点、激发学生物理学习的自主性进行探析。

关键词：物理教学;实验;物理规律

著名学者吕叔湘曾经说过：“教学，就是教学生学，主要不是把现成的知识教给学生，而是把学习的方法教给学生，这样学生就可以受用一辈子 [ 1 ]。”诚哉斯言，在中学物理学习过程中，如果学生能够掌握适当的方法，物理学习将会变得事半功倍;而在教师的授课过程当中，如果运用适当的方法，也能够让物理教学中的很多难题迎刃而解。

在实际物理教学中，一些物理规律、物理概念比较抽象深奥、晦涩难懂，成为学生们学习中难啃的硬骨头。在教学互动中学生常常表示，这些原理规律太晦涩高深了，记不住，更无法理解。面对这个拦路虎，笔者在长期的教学实践中，琢磨出了一套行之有效的方法：运用小实验发挥大作用，帮助学生们学习、理解、掌握并巩固物理知识，激发他们的物理学习兴趣，调动参与热情，培养物理思维，真正做到学有所得、学有所悟、学以致用。

实验，是科学研究的基本方法之一。在中学物理教学中，除了最常见的利用实验直接呈现自然现象、性质、规律之外，实验还有很多妙用。因此，什么时候需要用到实验教学、如何运用物理实验来有效提升课堂教学效果便成为值得探讨的重点话题。作为一名物理教师，不能仅仅停留在按部就班地操作实验，而更要做到灵活地设计实验、运用实验，让物理实验创新化，在不同的物理教学场景中发挥其不同的作用。

下面结合一些物理实际教学过程中的案例来谈一谈物理实验在提升教学质量的过程中应该何时运用以及如何运用的小技巧。

1  形象作图，实验为辅，物理不再“无理”

1.1  通过作图让物理规律形象化

在八年级物理学习过程中，凸透镜成像规律常常成为学生们难啃的一块硬骨頭：当物体位于凸透镜的二倍焦距之外，成倒立、缩小的实像，像在一倍焦距和二倍焦距之间;当物体位于凸透镜的一倍焦距与二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，像在二倍焦距之外;当物体位于一倍焦距之内，成正立、放大的虚像，像与物体同侧。

这些规律原理枯燥乏味，让人忘了又背，背了又忘。因此笔者在课堂教学过程中，常常会在黑板上给学生们演示凸透镜成像规律的光路图，并带着学生一起动手来画。如图1、2、3所示，通过将这些枯燥的规律文字转化为生动形象的成像图，让学生们的记忆变得简单。

1.2  借助实验让物理作图更轻松

生动形象的光路图能够让学生们的记忆效率大大提高，然而，要想让学生们真正学会物理、懂得物理、爱上物理，仅仅记得住是不够的。对于物理知识，最好的掌握程度是不仅要知其然，更要知其所以然。同时，学生们在作图过程中也时不时会产生各种各样的疑问：这些光线是怎么画出来的呢？光线的走势为什么是这样偏转的呢？为什么是偏转这个角度呢？这个时候便是物理实验派上用场的绝佳时机。借助一些实验来展示凸透镜作用下光线的形成规律，让学生充分理解光路图是怎样“炼”成的。

如图4、5、6所示，三束特殊光线穿过凸透镜后形成了不同的走向：（1）过光心的光线传播方向不变;（2）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点;（3）通过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴。

借助这些小实验，学生很快就明白光路图的光线应该怎么画了，凸透镜成像规律记不住、搞不懂的教学问题也迎刃而解。实验的辅助不仅让学生们很好地掌握了凸透镜成像规律这类比较复杂的知识点，更在潜移默化中让他们掌握了物理学习过程中的一个好方法——实验+作图。拥有物理学习中的这把“金钥匙”，能够让学生举一反三，融会贯通，在今后的规律原理学习中事半功倍，更能为他们今后学习其他更难的模块知识打下良好的基础。

2  化繁为简，妙用工具，原理也很有趣

物理学中有一些概念和原理比较抽象，这对于刚刚接触物理学习的学生来说难以理解。例如，学生一开始对 “大气压”这个概念疑惑不解，空气那么轻盈，又怎么会产生压强呢？这时，物理实验就能很好地帮助学生体会宏观抽象的物理概念。

然而，教科书上关于大气压的物理实验过于复杂，可操作性不强。在传统的证明大气压存在的马德堡半球实验中，需要用到黄铜半球壳、橡皮圈等材料，还要把半球壳灌满水后合并在一起，再把水全部抽出形成真空，并用十六匹马来进行验证。这一系列操作对于成本、时间、场地等多方面都具有很高的要求，在实际教学过程中往往难以实现。因此，在实际的物理课堂中将这个复杂的实验简单化，运用生活中大家都很熟悉的物件——塑料挂钩来替代黄铜半球壳进行实验演示，具有异曲同工之妙，不仅节能环保简便，还能让学生们真真切切地感受到大气压强的作用。

再比如“浮力”这个物理概念，看不见摸不着，学生们也不容易真正理解什么叫做液体对物体向上和向下的压力差。于是，在教学的过程中就会举一些生活中的例子，比如夏天在泳池游泳、船在河上、海上航行等，让学生更好地体会浮力与物体之间的关系。

除此之外，还利用生活中最常见的乒乓球和矿泉水瓶作为道具，设计了一个简单的实验来证实浮力产生的原因，如图7所示：取一个矿泉水瓶，去掉矿泉水瓶底并使其倒立，将两个乒乓球放入其中，加入水之后，将观察到乒乓球一个上浮，另一个沉在瓶口。通过这个小实验，学生一下子就明白了为什么当物体与容器底面密切接触（或物体的底面没有接触到液体）时物体不受浮力这个道理，轻松地掌握了浮力的成因。

心理学表明，学生的学习活动和智能结构的形成不是一个被动的单向接收过程，而是一个以已有知识和经验为基础的积极主动多项组合的构建过程。因此，在物理实验过程中，教师可以借助一些生活实际场景，依托学生现有的生活经验来有效地简化实验，进而潜移默化地引导学生投入物理问题的思考，培养物理思维，搭建物理知识思考的逻辑体系。大道至简，通过将复杂的实验简单化、生活化，妙用生活中的一些小道具，不仅能够让学生们亲身体验物理概念规律的发现过程，让他们印象深刻，更能让这些原理规律走下神坛，不再高深莫测，有效地拉近了学生和物理知识的距离。

3  巧妙设计，灵活运用，创新教学模式

实验贵在巧思。一个好的实验设计，既能够展现一些最基本的物理知识，又能够与物理作图巧妙结合，帮助学生更好地记忆物理规律，还可以根据现实生活当中的具体场景、具体需求，对实验进行不同程度的简化，在做到环保高效的同时让学生更好地理解物理知识。

俗话说：“好钢就要用在刀刃上”。物理实验虽然不是学习中的万金油，但在遇到宏观抽象的物理概念以及复杂难记的物理规律原理时能大显身手，让物理课堂教学变得高效而有趣。同时，物理实验的设计也是一门学问：当实验与作图相结合时，往往能碰撞出思维的火花，帮助学生理解重、难点问题;面对传统的多流程实验时，需要教师借助生活中的常见物品进行设计的简化，引导学生在生活经验的基础上共同优化实验，体验操作过程。除此之外，在实验形式上也可以与时俱进不断创新。例如，教师可以根据实验内容需要组织分组实验，在达成教学目的的同时，还能培养学生的团队协作能力;根据实验难易程度有针对性地采用翻转课堂的教学模式，鼓励学生在课下进行部分实验内容的学习，能够让教师在课堂上把时间更多集中到学生不理解的重、难点环节，在引导学生自主学习的同时提高物理课堂的效率[ 2 ]。

结合日常教学的具体案例，不断反思和审视如何把物理实验做得更好，不断探究何时需要实验、如何设计并运用实验，是对新课标背景下物理教与学的一种创新式探索，也是对中学物理教师教学素养的新要求;是助推学生培养物理学科核心素养的新机遇，更带来了素质教育发展趋势下物理教学模式的新启示。

物理教学模式的不断升级创新，其本质依然离不开物理教学的核心目的，即培育学生的物理核心素养。物理核心素养主要包括物理观念、科学思维、实验探索等，它是学生在学习中逐步形成的内化的带有物理学科特性的能力品质，基于此，学生能够在学习探究中从定性和定量两个维度进行科学推理、找出规律、形成结论[ 3 ]。

当下，物理核心素养培育的体系与物理实验的意义不谋而合，也为物理实验教学指出了一个更为清晰的方向：正所谓“授人以鱼，不如授人以渔”，在物理教学过程中，不能仅仅停留在做实验的表面，而要去体悟物理现象背后的深刻规律。作为一名物理教师，不是简单地去给学生示范操作，摆弄一下仪器，而是要当一个引导者、领路人，带着学生亲身去感受、去记录、去思考、去发现;不是简单地走过场，搞形式，而是结合不同的物理知识、不同的物理教学需求、不同的物理场景，因地制宜、因时制宜地设计实验，运用实验，完善实验，让物理实验的作用最大化。通过一个个小小的实验，不但解决了物理教学中的难题，而且让物理教学走出了传统的“传道授业解惑”的育人模式，转变为在实验当中激励学生去发现，引导学生去研究，组织学生去探索，形成一种沉浸式的物理教与学的体验。只有这样，才能够真正解放学生的手，让他们多操作，解放学生的脑，让他们多思考，让学生真正享有物理学习的主动权，从“要我学物理”，变为“我要学物理”，从“学会物理”变为“会学物理、学好物理”。

参考文献：

[1] 吕叔湘.《叶圣陶语文教育论集》序[M]//叶圣陶.叶圣陶语文教育论集.北京：教育科学出版社，1980.

[2] 龚志芳.试论初中物理实验教学方法的创新思路[J].课程教育研究，2019（25）：190.

[3] 杨永和.立足物理实验教学  落實学科核心素养[J].中小学实验与装备，2017，27（5）：13-16.