例谈物理教学中的实验器材探究.docx

例谈物理教学中的实验器材探究 摘要：实验器材的探究内嵌于整个物理实验教学过程中，与教学的各个环节相互融合当前物理教学中，存在对实验器材探究不够重视的现象对此，应根据学习内容和教学重点，选择适宜的、有利于学生思维开展的重要器材进行突破，突出对其选用原因、构造过程或设计原理的探究以斜面、滑动变阻器、压强计为例，分别加以说明关键词：实验器材选用原因构造过程设计原理实验器材的探究内嵌于整个物理实验教学过程中，与教学的各个环节相互融合日常的物理实验教学中，经常可见“直接呈现实验器材—介绍操作方法—学生实验探究〞的“高效〞教学活动这样的教学看起来很流畅，但学生对实验器材的作用、构造、原理和操作方法难以产生深刻的认识，也就限制了思维能力和创新能力的开展对此，笔者认为，应延缓重要实验器材的出场时间，根据教学内容，有针对性地突出对其选用原因、构造过程或设计原理的探究下面，以斜面、滑动变阻器、压强计为例，分别加以说明一、探究实验器材的选用原因对于“探究阻力对物体运动的影响〞实验，苏科版初中物理教材提供的器材是斜面、木板、玻璃板、棉布和小车小车从斜面的相同高度处滑下，到达水平面时速度相同其中，斜面的作用显而易见，用其来探究似乎理所当然。

但如果不给定器材，而让学生根据探究目标自主确定器材呢？我们可以这样展开教学——师根据研究目标，需要选择哪些器材？生产生不同阻力需要粗糙程度不同的水平面，可以选择的器材有玻璃板、木板、棉布、毛巾等师运动的物体呢？生选择小车小车与接触面摩擦力小，运动距离较远，便于观察比较师请说说实验的大致思路生运用控制变量法，让小车以相同速度在不同水平面上运动，比较小车运动的路程师怎么保证小车的初始速度相等？〔学生思考〕生直接用手推，每次用相同大小的力生將弹簧一端固定，另一端和小车接触，每次将弹簧压缩相同的距离……学生从探究目标出发，自主选择器材，生成了原生态问题：直接推，很难控制手的推力相同;用弹簧，固定和操作都比较麻烦学生意识到，看似简单的问题实现起来却有很多困难此时，让学生拿出抽屉里的斜面，与自己提出的方案比较可行性和简易性，深刻体会到斜面的巧妙作用二、探究器材的构造过程苏科版初中物理九年级上册中有专门的“学习使用滑动变阻器〞的探究活动传统教学一般是先出示滑动变阻器，然后介绍结构和接法，强调滑动变阻器的使用方法这使得学生缺少对这一实验器材“为什么有这些部件〞“这些部件的作用是什么〞的深度思考与探究对此，可“拆解〞滑动变阻器，这样展开教学——师我们学习了导体电阻与材料、长度、横截面积和温度有关。

〔展示铅笔芯〕要改变铅笔芯接入电路的电阻大小，改变哪个因素比较方便？生长度师现在就用这种方法改变电阻，以改变通过灯泡的电流，进而调节灯泡亮度〔教师提供器材：干电池两节、小灯泡、开关、电流表、铅笔芯、导线假设干、带鳄鱼夹的导线两根学生实验〕师用铅笔芯改变电阻能在电路中推广使用吗？为什么？生不能，因为铅笔芯在使用过程中容易折断师怎么改进？从稳定可靠和使用方便两个方面考虑生用金属丝代替铅笔芯，如铜丝〔教师提供一小段铜丝，学生实验时发现问题：改变长度时，灯泡亮度根本不变〕师为什么会出现这种情况？生铜丝的电阻〔率〕太小了，长度变化不能明显改变其电阻，需要电阻〔率〕比较大的材料师镍铬合金线就是这样一种材料〔教师提供一小段镍铬合金线，学生继续实验〕生灯泡明暗变化不明显师原因是什么？生可能是电阻变化区间太小师怎样使灯泡亮度变化更显著？生增加线的长度〔教师提供2米左右的镍铬合金线，学生实验后发现：电阻丝过长，易缠绕在一起，且对实验操作干扰大，使用非常麻烦;如果需要更大变化范围的电阻，电阻丝将更长，改变电阻极不方便，且携带不便〕师怎样改进？生可将镍铬合金线绕在一段塑料管上〔学生继续实验，灯泡亮度变化还是不明显。

〕师大家注意看一下绕线，每匝镍铬合金线是彼此接通的，所以电流并不是沿电阻丝螺旋式导通，而是横向导通，相当于接入阻值较小的金属圆筒如何解决这一问题？生每匝镍铬合金线之间要彼此绝缘〔教师提供外表涂有绝缘漆的镍铬合金线，学生制作“滑动变阻器〞教师引导学生圈中部刮出一条便于接通的通道，滑动变阻器核心部件就构造出来了〕电阻丝是滑动变阻器的核心从铅笔芯容易折断，到铜丝电阻率太小，再到镍铬合金线太长不方便，层层深入，学生经历了滑动变阻器从萌芽到雏形，再臻于完善，最后整体构造出来的过程这与科学家创造创造的思维路径很相似，能使学生在形成对滑动变阻器深刻认识的同时，开展科学思维三、探究实验器材的设计原理“探究影响液体内部压强的因素〞实验的核心器材是压强计掌握压强计的操作方法并不难，这些程序性知识难以提高学生的思维水平而通过对压强计设计原理的自主探究，能帮助学生在头脑中建构压强计的模型，提升思维能力和创新意识我们可以这样展开教学——〔教师提供器材：底部或侧壁粘了橡胶薄膜的矿泉水瓶、空的保鲜袋、封闭且有水的保鲜袋、装水的圆柱体容器学生利用这些器材，寻找液体产生压强的证据图1、图2为局部学生找到的证据〕师〔展示图1中的器材〕能用这个工具探究吗？试试看。

〔学生尝试〕生深度变化时，橡胶薄膜凹凸程度的变化不容易观察到;而深度相同时，改变橡胶薄膜的方向比较困难师优化后要到达什么目标？生橡胶薄膜能大角度转动，橡胶薄膜形变能放大生为使橡胶薄膜在水中灵活转动，装有橡胶薄膜装置的体积要尽量小一些……〔教师展示压强计的一局部，如图3，演示可转动的橡胶薄膜;然后，借助实物投影讲解，当橡胶薄膜压向液体时，小金属盒里的空气通过小孔和橡皮管排出;接着，出示压强计的U形管，如图4，将吹灰球接上左端橡皮管，轻轻一捏，液面高度差变得很大〕师有什么放大橡胶薄膜形变的方法吗？生将U形管的橡皮管套在小金属盒的排气孔上〔学生实验〕师这里运用了组合法，它是创新的一种重要方法看来，创新也是有“套路〞可循的另外，将橡胶薄膜的形变转换成U形管的高度差，表达了转换法的思想这是一种重要的科学探究思想探究液体压强与哪些因素有关，首先要解决的问题是如何反映液体的压强大小通过液体产生压强的体验活动，学生获得了“用橡皮薄膜形变程度反映压强大小〞这一经验将矿泉水瓶插入水中，不同深度时，难以直观比较形变程度;相同深度时，很难灵活改变橡皮薄膜方向这无形中激发了学生创造一种适宜的探究工具的需求这种工具既能在水中自由转动，又能清楚地反映橡皮薄膜的形变程度。

学生的创造因子被激活这一探究任务颇具挑战性，需要教师适当地指导，尤其在学生缺乏创造方法时，更需要教师铺设台阶，防止学生产生畏難情绪如果时间充裕，学生又具有较高的物理素养，那么可以完全放开，让他们创造出自己心目中的压强计，并利用其进行深入探究综上可见，强调实验器材探究的教学，彰显了实验教学的价值，对促进学生深度学习、开展学生物理学科核心素养有着积极的作用需要注意的是，并不是每个实验器材都要采用这种探究式的教学方法，而是要根据学习内容和教学重点，选择适宜的、有利于学生思维开展的重要器材进行突破同时，对实验器材的探究是一个“慢教学〞的过程，要规划好教学时间，使其真正地为物理教学效劳参考文献：【1】白孝忠.初中物理课堂活动教学应重视的几个问题——基于促进“深度学习〞视角说明[J].中学物理教学参考，2021〔21〕.。