激活物理对比实验的教学价值

“对比”和“实验”是认识事物的两种方法，通过比较实验现象的相似性或差异性，激发学生由好奇到感兴趣的心理蜕变.在初中物理教学过程中，可以通过实验进行对比，也可以用对比的方法进行实验，适时、适度地把这两种方法有机结合起来，使之成为一种有效的教学方法，让物理教学的目标定位在优化教师的教学过程，优化学生的思维品质，发展学生的能力层面上，从而彰显有效课堂的无限魅力，突出课程改革的主体思想.那么，物理对比实验的教学价值体现在哪些地方呢？

1在导入新课中，利用对比实验体现学生主体，激发学习兴趣

用一些新奇且具有冲击力的实验导入新课，是物理学科的一大优势.由于对比实验的真实、直观、形象和便于比较的特点，以及对比实验中发生的现象，对于中学生来说，具有很强的吸引力，也成为学生对这节课产生浓厚兴趣的支撑点.顾明远先生说过：“没有兴趣就没有学习”，“兴趣是学生学习最好的老师，最强的动力”.例如，在对《焦耳定律》一节进行教学时，笔者设计了下列一组对比实验.

（1）点燃一根蜡烛，将一张心电图纸靠近火焰的上方，观察火焰上方的心电图纸发生了什么变化？

（2）如图1所示，用心电图纸包住一根裸导线，再用裸导线把电池两极连接起来.心电图纸发生了什么变化？这个现象说明了什么问题？

这一组对比实验的教学价值在于：①实验的安全性.物理教师在课堂上把控实验的安全是学生能顺利进行自主探究的保证；②兴意盎然，重新认知.对比实验中产生的感官上的冲击，一方面激起学生强烈的求知欲，使教学自然进入探索阶段；另一方面让学生体会到了“短路”的巨大危害；③积累引发猜想的依据.在实验中，由于每组学生选用的器材不同（有的学生选用两节电池、有的学生选用三节电池做电源；有的学生用裸铜线、有的学生用裸镍铬合金线，还有的学生觉得单股裸导线不好拿，改为将多股导线拧成一股来使用，等等），导致各小组的实验效果出现差异，引发学生的疑惑，这时笔者引导学生分析：选用不同的器材，会改变什么物理量？由此你可以有什么猜想？进而为下面“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验做了一个很好的铺垫；④课堂中的主体、主导作用得到充分发挥.鼓励学生自选择器材，分组完成对比实验，这本身就突出了学生在课堂上的主体作用，而且实验的可信度高.再通过教师的巡查，发现问题，及时纠正，解疑答惑，共同讨论，引出这节课的主题，营造出热烈而融洽的课堂氛围.

2在概念教学中，运用对比实验活化概念，形成基础知识

概念教学是物理教学的重要组成部分，是学习物理知识的基石.由于物理概念的抽象性，使得许多刚刚学习物理的初中生难以理解，造成不少的学生死记硬背、囫囵吞枣，更谈不上灵活运用了，不同程度上抵消了部分学生学习物理的积极性.但好在物理学中概念的建立、规律的发现，都有其坚实的实验基础，如果教师此时设计一组对比实验，让学生边实验边分析，引导学生透过现象看本质，那么，就可以将晦涩难懂的物理概念置于新的情境中，进一步活化和迁移，生发成清澈透明的知识.例如，“浮力”虽然贴近生活，但对学生而言还是比较陌生，缺乏较为普遍的理性认识，因此，在浮力教学中，笔者并不急于给出“浮力”的概念，而是组织学生完成以下对比实验，引导学生分析实验现象，回答问题，并尝试用合适的语言进行归纳总结.

（1）如图2甲，弹簧测力计下挂一金属块.金属块受到哪几个力作用？两个力是什么关系？

（2）如图2乙，用手托住金属块.金属块受到哪几个力作用？看到什么现象？

（3）分析变化的原因.手对金属块的托力是多大？你能用公式表示出来吗？

（4）如图2丙，用弹簧测力计吊着金属块浸入水中，你又观察到什么现象？这个现象说明了什么问题？

（5）分析变化的原因.水对金属块的托力多大？你能用公

4把“探究式教学”当成了唯一的教学方式

尽管探究式教学是物理教学中非常重要的教学方式，但由于不同教学内容的教学目标不同、学校教学条件不同、学校的有限课时、学生的学习基础差异等诸多因素的影响，决定了教学中不可能完全用探究式的教学方式.有的以讲述为主，有的以实验为主，有的以讨论为主，教师应该根据不同的教学内容、教学环境及教学条件，选用最合适的教学方式.《课程标准》中还特意提出“学习方式多样化”，所以我们的教学方式也应该多样化，不能一说新课改提倡探究教学，就什么都要探究.

5认为“探究教学就一定要做实验”

由于初中物理中的一些规律的探究通常要通过实验来完成，所以部分教师中产生了“探究一定要做实验，不做实验就不是探究”的观念，其实这是一种比较狭隘的想法.我们说学生是否进行了探究，关键在于他是否经过积极的思考和探索解决了先前对于他而言是未知的事情，不在于有没有动手实验.比如，伽利略用逻辑的推理方式将亚里士多德“重的物体下落得快”的理论驳倒，得出“轻的物体和重的物体下落得一样快”的结论，你能说他没有探究吗？有没有真正的探究，关键是要看老师有没有调动学生思维，经历思考、分析等活动，由未知最后到达已知，所以说做不做实验不是关键.

当前，广大教师对探究教学的探索仍在教学实践中不断地尝试和改进，笔者认为教师在进行教学设计时，只要本着以培养学生的探究能力为目标、以学生的探究学习活动为主线、以《课程标准》为依据，探究教学的有效性就会逐步得到提高.式表示出来吗？

（6）你能给“浮力”下个定义吗？这一组对比实验的教学价值在于：①密切联系实际，从生活走向物理.充分引导学生以实验为背景，通过实验、观察、讨论等方式由表及里，逐步建立生活中的概念与物理现象间的联系，最终上升到物理概念，使抽象的东西具体化，让学生有一个直观的认识，这有利于他们理解物理概念的内涵，激发他们进一步学习和探索物理世界的兴趣；②将传授物理知识和传授方法与能力、渗透品质与情感教育融为一体.在物理教学过程中要特别突出学生的自主探究，让学生主动参与、积极思考，在合作交流中相互启发、感受乐趣，学生的学习热情会异常高涨，对物理知识的掌握也非常细致和牢固，利用一切可以利用的机会锤炼学生的逻辑思维和语言表达能力.这样的教学充分体现了学生在“做”中“学”、“学”中“悟”的现代教育思想和教学理念.

3运用对比实验突出规律的严密性，展现思维的痕迹

实验是导出物理规律的直接而又现实的依据，人们通过对实验现象的定性分析或者实验数据的定量处理，来寻找其内在的规律.而对比实验却能帮助学生完成从片面认识到深刻理解的飞跃.例如，在引导学生导出“光的直线传播规律”的教学中，首先安排下述（a）（b）（c）三个实验，学生通过自主探究总结出：“光是沿直线传播的”.然后教师与学生合作演示（d）和（e）这一组对比实验，让学生通过观察、讨论，逐步修正他们原先得出的结论，从而认识到“光沿直线传播”是有条件的，这就是：光在“同一种均匀介质”中沿直线传播.

实验：（a）用激光笔向水中射出一束激光，观察光在水中传播的路径.

（b）点燃卫生香对准开口朝下的大可乐瓶，让瓶内充满烟雾，盖上盖子.从任意方向对可乐瓶射出一束激光，观察光在可乐瓶内的烟雾中传播的路径.

（c）用激光笔发出的光直接照射果冻，观察光在果冻中传播的路径.

（d）用漏斗向水中慢慢注入海波溶液，观察光在水中传播的路径.

（e）搅拌海波水溶液，再向水中射出一束激光，观察光在水中传播的路径.

这一组对比实验的教学价值在于：①丰富感性认识，突出物理规律的本质.在学生通过实验得出结论，取得共识，形成思维定势之后，通过演示对比实验，引起学生的认知冲突，引发学生的深入思考，使学生更加完整和深刻地认识物理规律，把学生的认识引向更高的层次，让学生的思维更加理性、严密，这就是可喜的进步和成长；②活跃课堂气氛，为学生提供更加广阔的自由探究和思维活动空间.让学生自己动手动脑，经历实验过程，并在其中去想、去说、去做、去感悟，去探索物理实验所反映的物理本质，全方位体现三个维度的课程目标，这正是新课程赋予我们的历史使命.

4运用对比实验突破教学难点，巧妙化解疑点，将知识内化为能力

对物理概念和规律的理解、物理现象的认识、物理情境的想象、物理模型的构建等构成了初中物理学习过程中的诸多难点，对于这些知识，学生的头脑中总是缺乏表象的支持，让他们发挥想象能力去理解确实很困难，久而久之，他们就会对物理学习感到枯燥无味，兴趣不高.但充满活力的学生对感性认识接受较快，印象深刻，记忆牢固，利用对比实验对一些物理概念和规律的形成过程进行演示，展现在学生的面前，一目了然，快速唤起学生的直觉思维.正如物理教育家朱正元教授说的：“对于物理概念，物理规律等一些理论性的东西，往往是千言万语说不清，一看实验就分明”.例如，《比热容》一节的教学在热学教学中具有重要地位.《课程标准》指出：要“通过实验，了解比热容，尝试用比热容说明简单的自然现象”.但比热容涉及四个物理量之间的关系，是初中物理中一个非常重要而又比较难以理解的物理量，因此，从生活引入，通过对比实验建立比热容的概念尤其重要，而且这种方案，要求不高，学生可接受性好.

实验：如图3，用相同的电加热器加热质量相同的水和食用油，使它们升高相同的温度，比较加热时间的长短.

对比实验表明：不同物质，在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量不同.为了表示物质的这种性质，把一定质量的某种物质在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容.

通过比较速度、密度、压强、功率这样一类物理量的比值定义方法，不难发现它们具有共同的特征：用于定义某一概念的物理量，就是用来测量它的物理量，在初中物理教学中需要渗透这一思想.

在学生对物理概念的认知上，不仅要有难必破，还要有疑必解，这样才能形成知识的合力，去解决一些实际的物理问题.

例如，在用实验演示大气压是否存在时，“覆杯实验”是教师常用的一个实验（如图4）：在一次性纸杯中装满水，用硬纸板盖住杯口，倒置过来.发现硬纸板不掉下来，水也不从杯中流出.教师解释说硬纸板不掉下来是因为大气压强的作用.可是有部分学生认为，纸板不掉下来是因为水粘住了纸板的缘故.显然，学生对老师的解释产生了怀疑，如果不及时消除这种疑问，就会对学生应用大气压强解决实际问题产生障碍，也不利于学生在本节课上对后续知识的学习.其实，如果我们做一个对比性的实验：在将杯口倒置过来之后，用铁钉或圆规在纸杯的底部或侧壁上扎个洞，就会发现硬纸板和水立即掉下来.这时，学生才会确信硬纸板和水不掉下来并非是水粘住了纸板，而是大气压强作用的结果.

上述两组对比实验的教学价值在于：①改变课堂教学方法，让学生的思维得以顺畅.在物理教学中站在学生的角度，针对学习中的难点和疑点，精心设计对比实验，有利于创设思维的台阶，分化教学中的难点和疑点，逐步突破思维障碍，让学生感受到，上物理课不再是抽象、迷糊、听概念、记公式、做习题等乏味的行为，物理学习也是很吸引人的活动.同时，积极评价学生的各种见解，为学生的勇气点赞，把学生的需要、动机和兴趣置于核心地位，无疑在一定程度上优化了整个教学过程，有利于物理知识的掌握和运用；②促进物理教师教学研究能力的提高，形成个性化教学风格.对比实验的设计与实施为物理教师提供了理论联系实际的科研平台，由于师生互动，会使自己的教学更科学，更贴近学生，在取得较好的教学效果的同时，也锻炼和提高了自己的教学设计能力.

总之，物理对比实验可以形象、直观地反映物理过程，夯实物理规律，是突破教学难点的有效手段，是激发兴趣，启迪思维的良好载体，通过实施对比实验实现了学习方式的多样化，提升了物理课堂教学的有效性.