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初中物理创新实验课堂的设计与实施

范文

汪阿运

[摘 ? 要]结合《电功电能》一课的教学设计与实施过程的感悟，立足于教学实验的优化与创新，关注学生学习过程的体验，探讨初中物理实验课的设计与实施，以丰富的实验活动，激发学生的探究欲望，让学生在实验中学，在探究中学，进而培养学生的探究能力和创新能力。

[关键词]实验设计;创新;探究;体验

[中图分类号] ? ?G633.7 ? ? ? ?[文献标识码] ? ?A ? ? ? ?[文章编号] ? ?1674-6058（2020）26-0049-02

基础教育课程改革强调要培养学生初步的创新精神和实践能力，强调要改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究。因此，探究式学习是全面提高学生科学素养的重要途径。作为一名物理教师，应重视课堂演示实验和探究实验的创新，懂得创新的教师才能培养出具有创造精神的学生。往往越是有独创性的实验越能启发学生的思考，越能培养学生的科学思维。在平常教学中，我们应如何创新，如何优化实验，笔者借助《电功电能》一课的设计探讨如下：

一、实验和视频相结合，促进概念的建构与形成

作为一节概念课，从概念的建立到运用都很重要，电功的概念是本节的重点，如何建构电功的概念？

设计切入点：首先通过视频播放卫星拍摄的地球夜景，夜晚区域的亮度显示区域的经济活力，让学生知道越是发达城市，其夜晚越是灯火通明，在此基础上，学生认识到电能对社会的进步和发展功不可没。通过情境设计，还原知识背景，让学生沉浸在光彩夺目的夜景中，迅速抓住了学生的注意力，同时激发学生思考：我们日常生活中是怎样发电的呢？学生开始摩拳擦掌，跃跃欲试，急于解决但又难以突破。此时，教师再适时拿出准备好的分组实验器材：手摇发电机、叶轮发电机、硅光电池板、斯特林发电机等。手摇发电机将机械能转化为电能、叶轮发电机将机械能转化为电能、硅光电池将光能转化为电能，通过多种能量形式与电能的转化，让学生自己动手，体验发电的过程，既丰富了学生的学习经历，又促进了学生的形象思维。

评析：初中生基本都是从初三开始接触电学方面的知识，电学知识非常抽象，学生开始学习电学知识，也都是从常见的电现象入手。学生透过现象思考本质，因而教师需要设计良好的电学实验，让学生体验相关的电现象，这样可以提升学生学习电学知识的效果。在本节课的教学过程中，教师有意识地将分组实验融入新课的教学当中，既给了学生实验探究的机会，同时也会让学生以更加积极的心态投入到学习中。

二、层层递进，从生活现象入手，理解电功的本质

课程标准提出以“从生活走向物理，从物理走向社会”为课程内容的理念。因此，教师在物理教学过程中应尽可能地联系生活实际，在生活中寻找与物理课堂教学内容相关的现象或事物，并以此作为教学的切入点。

设计切入点：通过自主探究，学生已经知道如何获得电能。此时教师继续循循善诱地抛出问题：生活中哪些地方需要消耗电能？为了让学生有更直观的感受，笔者播放了一段自己日常生活中的视频：从早上起床之后，点亮电灯;早餐后，骑着电动车上班;到办公室后，给手机充电;用水泵抽水，用电水壶烧水等等。从日常的经验和体验出发，密切知识与生活之间的联系，引导学生，不断深入观察和体验真实的社会生活。

评析：电功概念源于生活又独立于生活，我们的生产生活都离不开电，但生活中对电的相关概念是不解释的。学生对电功概念的学习是基于经验学习的。所谓经验学习是指通过日常生活中对电功的体验产生直接感觉认识，这种经验感觉是生活化的，虽然有助于对物理概念的理解，但也容易由不恰当的体验导致错误的概念理解。我们要想办法使经验学习上升为理论知识的学习，形成科学规范的认识。学生基于丰富的活动体验，通过归纳分析，知道使用用电器的过程，其实就是消耗电能，将电能转化为其他形式能的过程，而能量转换的过程其实就是做功的过程，在此基础上，学生自然而然地得出消耗电能的过程其实就是电流做功的过程。从身边的实例入手，让学生从能量转换的角度理解电功的本质，加深学生对知识的掌握。

三、填补空白，自制实验教具，推导电功公式

初中生的能力水平很难独立研究出电功与哪些因素有关，很难通过简易的实验探究得到电功的具体计算关系式，必须通过教师适当点拨才能完成，所以应把实验探究过程作为教学的难点。

设计切入点：本实验有两个难点，一是如何比较电功的大小，这里笔者将其转化为比较提升钩码上升的高度。二是怎样得出电功与电流、电压的关系，这里需要用到控制变量法。在研究电功与电压关系时，笔者设计了一个三马达串联的电路，测得数据如下：电源电压[U=16 V]。

经过图像分析得出：电流和通电时间一定时，电功与电压成正比。

研究电功与电流关系时，将三马达并联，测得数据如下：电源电压[U=16 V]。

经过图像分析得出：电压和通电时间一定时，电功与电流成正比。

结合用电器工作时间越长消耗的电功越多，最终推导出电功的计算公式：[W=UIt]。

评析：在本节教学中，教师一般都是直接给出电功计算公式[W=UIt]，然后让学生通过实验验证电功与电压、电流及时间有关。电流实际上是电子定向移动产生的，电流大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，即[I=Q/t]，而电功就是闭合电路中电场移动这些电子做的功，即[W=QU=UIt]。

为了提高教学效果，笔者自制了一套实验探究教具，用相关器材测量实验数据，可以直接推导出电功的计算公式，解决了本节课的重难点问题。对于该探究实验的设计，笔者运用了转换法和控制变量法，这两种物理方法也是初中物理学习过程中常用的两种方法，学生使用频率高，是基于学生的前概念考虑的。电功的量化测量是一个难题，就目前学生的认知水平和学习进程而言，没有合适的直接测量仪器，通过机械功的测量显示电功的大小，学生易于理解，同时结合了能量转换知识，更有利于学生思维品质的提升。

总之，实验是高效物理课堂建设的有力抓手，实验可以将物理现象直观地显示出来，通过实验观察调动学生的物理思维，通过有目的、有计划地观察物理现象，给学生充足的思维时间和空间，让学生的自主学习探究能力得到生长，同时也可以充分调动学生学习物理的积极性和主动性。作为一名物理教师，要利用好各种实驗，尤其是课堂常用的演示实验，一方面要增强演示实验的效果，使现象更明显;另一方面也要尝试自制一些演示实验教具帮助学生建立模型，突破难点。与此同时，还要鼓励学生自己参与实验，观察现象，得出结论，使知识由抽象化为形象，由复杂变为简单。

[ ? 参 ? 考 ? 文 ? 献 ? ]

[1] ?吴小兵，王秀玲.自制教具系列化：以物理学史为核心的教具及实验开发[J].物理教师，2016（2）：46-47+50.

[2] ?林崇德.对未来基础教育的几点思考[J].课程·教材·教法，2016（3）：3-10.

[3] ?费志明.巧设物理情境与问题链发展学生思维品质[J].中学物理，2019（24）：54-56.

（责任编辑易志毅）

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