初中科学实验教学中放大思想的应用探究——基于“双减”政策下初中科学教学改革

初中科学实验教学中放大思想的应用探究——基于“双减”政策下初中科学教学改革

沈黎娜

镇海区庄市（逸夫）学校  315201

摘要：科学实验中渗透了很多的科学放大思想，在实验教学中应用放大的思想可以使一些微观的量变成宏观的量，使一些无法测量造成误差值很大的量变成可以较准确测量的量，也可让一些微弱的动态过程转换后再进行加大，以便更清晰地观察到实验现象。这种科学放大思想在科学实验中扩展了我们观察者的视角，也给我们提供了更有说服力的数据理论。

关键字：科学放大思想 转换放大思想 累积放大思想 科学实验

在新课程强调以学生为主的背景下，正确教学观点的指导对学生的自主学习，正确建构科学知识有着非常重要的意义。教学实践证明，学生的思维方法直接关系到对知识的理解、掌握和吸收。初中科学实验中很多现象都很细微以致无法观察到，或者是因为数据太小存在很大的误差，这些不易被观察到的和不易测得的物理量如何转变成宏观的量？此刻，科学放大方法的应用显得尤为的重要，为实验提供所需要的数据奠定了基础和创造了条件。初中阶段科学放大思维主要可以概括为：转换放大思想，累积放大思想。

一、转换放大法

在华师大版本的八上初中科学的教材中有关于探究力的作用效果实验时，观察压力对玻璃瓶的作用效果，用力挤压玻璃瓶用肉眼根本就看不到形变，如果不通过实验，教师口头讲解现象的话，学生根本无法深刻体会到力能使坚硬的物体发生形变。仅仅能根据书上的原理记住：力能使物体发生形变。其实如果用力捏玻璃瓶是能造成玻璃瓶的瓶身发生形变，从而会引起瓶身体积变小的，但变化很细微无法被观察到，如何把这细微的现象放大了置于学生眼前是我们教师在教学过程中需要动用自己的智慧，制作出更有课堂效率的实验器具呢？我们教师可以把玻璃瓶灌满红色水，密闭封严后在瓶塞处插入细小的玻璃管，用力挤压瓶身就能看到细小的玻璃管内有红色液体在上升，这样把因为挤压玻璃瓶产生的不明显的形变现象放大成玻璃瓶内细小玻璃管内液面高度的上升，从而证明用手挤压玻璃瓶，使玻璃瓶身发生了形变，两指小小的力，产生了大大的变化，这种放大实验现象直观而明显学生很容易理解和接受。

同类有关于力的作用效果中，按压桌面证明桌面发生微小的形变必需借助其他仪器，经过放大实验现象才能被直观地看到。如上图所示，M和N均为平面镜，让一束光从一侧射入找到M上，反射照射到N后再次反射照射到墙面。随后用力F按压桌面，桌面中间往下凹陷，左侧的N镜面靠右倾斜，右侧的M镜面靠左侧倾斜，当同一束光照射后看最后的光斑是否与第一次的重叠，如果光斑位置发生改变，则说明桌面因为按压发生了形变。本事细微的形变，转换为光在墙面上的光斑的移动距离来体现，同时也能看出形变的程度的大小，学生在看到现象的当下也觉得很神奇。

八下的教材中对于声音产生的原因研究里提到声音的产生原因是因为物体的振动，振动停止，声音消失。如何让学生从宏观上体会到这个产生的条件，这就需要借助外界的物体，使现象放大。敲击完音叉后快速将音叉插入水中，听到声音的同时可观察到水花四溅；或鼓面上放上黄豆敲击鼓面，声音产生，黄豆振动，黄豆停止跳动，声音停止。也可敲击完音叉后把音叉靠近悬挂的乒乓球，可观察到乒乓球被弹开，从而证明声音具有能量。

九上的教材中碱的化学性质有一条是能与非金属氧化物反应，例如氢氧化钠和二氧化碳的反应，证明反应进行了只能选择用放大实验现象的方法来帮助学生理解二氧化碳气体消失了的事实。把二氧化碳收集到矿泉水瓶中后倒入氢氧化钠溶液，震荡后可发现矿泉水瓶变瘪了，即证明了瓶内二氧化碳气体减少，外界大气压大，可把矿泉水瓶捏扁。利用科学研究中的放大的思想转化的办法，可使学生直观的看到现象从而联系到理论知识进行现象的解释。

七年级上的教材中有螺旋测微器的使用，学生能够掌握螺旋测微器的使用方法，但是很多学生都不理解它的原理，其实它也是应用到了转换放大的原理。螺旋测微器的精确度可以达到0.01mm,之所以能达到这个准确度是因为它把不易测量的微小长度转化为转轮上的较大距离的圆周弧长，即由微小的水平距离转化为大的圆周弧的长度。

二、累积放大思想

长度累积放大：刻度尺的最小刻度是1mm，很多单位长度或者单位厚度小于1mm的根本没法测量。七年级上册刻度尺的使用应用有测量头发的直径或金属丝的直径，就因为直径太小无法直接测量，所以采用数量累积的办法进行测量。用一根头发丝缠绕在笔上，在圆柱体的笔上紧密缠绕N匝，用分度值为1mm的刻度尺量出总长度L，数出缠绕的圈数N，即可得到头发丝的直径为D=L/N。测量一张纸张厚度的时候也可以用同样的办法，先测出一百张纸的厚度为D，则一张纸的厚度为d=D/100。

时间累积放大： 因为受到时间的限制，单次的单摆全摆时间太短，会造成很大的误差，或者根本无法测得具体值。因此在影响单摆摆动周期长短的探究实验中，不仅用到了控制变量法还同时使用了时间累积放大的方法，来推导影响单摆摆动周期长短的因素。实验过程中，我们使用计时器来测量单摆单次摆动的时间T，根据单摆多次全摆动时间t，先数出总共摆动次数为N次（例如N=50次），然后通过公式计算出单次摆动周期T=t/50。通过这样计算后减少了误差，提高了测量的准确性。

除此之外，还有常用的一些放大的方法用于观察获得科学知识，比如使用放大镜、显微镜和望远镜等。观察蚯蚓的刚毛用到了放大镜，微观的动物细胞和植物细胞可以通过显微镜来观察，宇宙中的月球、行星和恒星因为离我们太远，可以通过望远镜来观察。

初中科学教学实验过程中这种应用放大思想，有利于学生能够更好地认识大自然，是作为初中生的他们掌握知识，应用知识的一种重要手段和方法。初中生的思维尚处在经验型，但抽象思维在慢慢逐步上升，我们科学教师应根据本学科的思维特点，遵循学生学习科学的思维发展特点，带领他们探索物质科学、生命科学和地球宇宙空间的奥秘。这样的教学方式不仅提高了学生的观察能力，也培养了学生的创新意识及探索精神，让学生去自主思考讨论，在学习中思考，在思考中成长。在教学中的潜移默化渗透科学放大思想，有意地引导学生去寻找、去发现、去领悟、去探索，可以有效地提高学生的科学素养，可为他们将来的学习储备必要的科学知识的同时，也让他们拥有了当代科学发展所需要的科学探究的精神。

参考文献：

1. 张维善：普通高中课程标准实验教科书物理选修[M].北京：人民教育出版社.2007
2. 彭前程，秦建晕：普通高中教科书物理必修第一册[M].北京：人民教育出版社，2019