巧妙设计，让物理实验简约而不简单
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摘 要：物理作为一门实验性较强的学科，基本上每节课老师都要设计实验来支撑教学。但是，繁多的器材和较长的耗时，往往会影响整堂课的效率。因此，如何让实验简约化引起了众多老师的共鸣。
关键词：巧妙; 设计; 实验; 简约
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2019）12-026-001
初中物理是一门以实验为基础的学科。因此，对于许多老师来说，设计丰富多彩的实验，让学生动手、动脑，教学氛围热烈的完美课堂，一直是他们孜孜不倦的追求。有时为了上好一节公开课，他们会在课堂引入实验如何别出心裁、演示实验安排如何更具“可观赏性”、学生实验如何有趣味性等等上大费周章。实验很丰富，但一味地玩花样，导致教学器材繁多、实验耗时长，大大影响物理课堂效率。因此，如何让实验简约化引起了众多老师的共鸣。
1.简约化实验的特点
何为简约化实验，我认为应该具备以下特点。
1.1实验器材普遍性。并不是每个实验都只能用配套专业的配置器材，除了学校实验室的器材外，最好能利用更为普遍的生活资源。
1.2实验现象直观性。很多实验都是演示实验，老师在讲台上做，不能保证全班学生都能观察到现象。所以要通过对传统实验的改进，让实验更具有可见度和可信度。
1.3实验过程安全性。一些实验对于学生来说是可怕的，譬如“点火爆炸”实验，譬如所有用到酒精灯的实验。学生畏畏缩缩自然不能完成实验。因此，设计实验时应尽量避免一切有危险的因素。
2.简约化实验案例
纵观各类实验，“温度”是各大专题实验中的常客，现就从“温度”入手，谈一谈如何巧妙设计，让物理实验简约而不简单。
2.1利用可变色温度贴巧测温度
可变色温度贴具有独特的变色示温、数字显示及颜色可逆功能，自身带有不干胶，可贴在试管、烧杯、电阻等器材上，一旦监温部位达到或超过测温贴片的额定温度，变色测温贴片立即变色。这样的一个简约化温度计，可用于多个物理实验。
应用案例：焦耳定律实验。该实验是初中物理教材中非常重要的验证性演示实验，教材中的做法是将电阻丝浸没在烧瓶中的煤油中，通电后，电阻丝放热加热煤油，利用普通温度计测出煤油升高的温度，来确定电流产生的热量多少。转换法的思想很巧妙，但是器材繁多，而且耗时也较长。改用温度贴的话，只要将它贴在电阻上，通电后，看哪个温度贴先变色，就可直观地辨别哪个产生地热量更多。实验完，切断电源，随着电阻温度地降低，温度贴地颜色也复原，所以，学生可以重复使用。温度贴片还有几个突出地优点：体积小、价格便宜、使用寿命长、不易破坏、容易操作。让温度地测量简约而不简单。
2.2利用冷热水巧变温度
一般的实验设计，要改变温度大多用酒精灯。那么，不用酒精灯，不燃烧加热就不行吗？当然不是！有些实验的温度变化并不需要多明显，用热水就可以解决。
应用案例：（1）体验大气压的存在。教材上的实验设计是利用易拉罐、橡皮泥、水、酒精灯演示大气压将易拉罐压瘪，以说明大气压的存在。实验原理是：加热水，利用水的汽化排尽易拉罐中的空气，从而使易拉罐在外界大气压作用下压瘪。这个实验虽为演示实验，但成功率低，经常老师要做几次才能有较好的效果，这样一来，既浪费了时间，又不能在第一时间给学生留下深刻的印象，使这个原本很直观的实验的优点不能淋漓尽致的体现。其实，要达到类似的效果，只要一个矿泉水瓶、一点点热水就可以了。在矿泉水中到了少许热水，上下摇几下，倒出热水，迅速旋紧瓶盖，几秒钟之后，就能看到矿泉水瓶被大气压慢慢压扁了。（2）瓶吞鸡蛋。用一个小型锥形瓶，一个鹌鹑蛋，一杯冷水，一杯热水。将大小合适的鹌鹑蛋放在瓶口，将瓶子浸在热水中，就能看到鹌鹑蛋慢慢被“吞”进去，然后再将瓶子浸在冷水中，可以看到鹌鹑蛋又被慢慢“吐”出来。利用冷水、热水改变瓶内空气温度，从而改变瓶内气体压强，实验“吞吐”鹌鹑蛋。这样设计与常规方法相比，器材更简单、安全性高，而且实验效果更加完美。
2.3利用DIS实验系统中的温度传感器巧比温度
随着科技的发展，用于物理实验的器材也在不断更新，温度的测量有了更先进的器材。基于DIS实验系统的温度传感器便是当下物理实验中的新宠。DIS实验系统是一种将传感器、数据采集器和计算机组合起来，共同完成对物理量测量的装置。在DIS实验过程中，可以直接在电脑上得到实验数据，并通过图表、图线等具体分析出实验结果，十分直观与简便，大大简化了以往实验中繁琐的等待与计算过程，既节约了时间，又让学生感到直观易懂。
应用案例：（1）比较不同物质吸热升温现象。教材上的设计为演示实验，用酒精灯分别加热质量相同的水和沙子，用温度计测量经过相同时间后，比较水和沙子的温度。这样的设计有几個缺陷：一是器材繁多，二是耗时较长，三是温度计太小，作为演示实验不能让全班学生观察到现象，所以很多学生只是经历一个无聊的等待过程。我认为这个实验可以这样来改进。一、将沙子换成煤油，跟水同样是液体更具有可比性。二、采用“水浴法”加热，省去了原来需要的两个酒精灯，简约了器材，同时从实验要求的角度更加保证了相同时间的吸热量相同。三、用温度传感器代替实验室温度计，将温度数据直接通过数据线传到电脑，用DIS实验系统的图像功能将两条温度变化图像逐点绘出。这样的实验过程能让全班学生有更加直观的观察和体会。而且温度的变化图像和变化趋势一目了然，也大大省去了计算绘图的时间，提高了课堂效率，真正做到了简约而不简单。
布鲁纳的认知理论认为：任何学科的内容，都可以用更为经济、富有活力的简约方法表达出来，从而使学习者易于掌握。物理实验亦是如此。让物理实验简约化、日常化、大众化。最简单的仪器和设备、最根本、最单纯的科学结论，就像是一座座历史丰碑一样，人们最长久的困惑和含糊顷刻间一扫而空，对自然界的认识更加清晰。简约是一种美。简约化实验必将是一种全新概念的物理实验。
参考文献：
[1]包兵海.简约化教学与评价，中学语文教学参考，2015
[2]王爱生.挖掘生活资源改进物理实验和教具制作的研究，物理教学，2006
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