非常规物理实验的教学演示

王中元

(湖北师范学院 物理与电子科学学院，湖北 黄石 435002)

物理演示实验主要是一些随堂进行的定性或半定量的实验，它在培养学生的观察能力、增强操作能力、训练良好的科学习惯和科学品质等许多方面都起着非常重要的作用。由于物理学在日常生活和工农业生产中具有广泛的应用，从而使物理演示实验的教学资源具有广泛性。在物理教学中充分利用丰富的非常规物理实验教学资源，有效地进行物理演示实验教学，这对学生直观、有效地进行学习和掌握物理知识等方面具有重要的现实意义。

1 非常规物理实验的概念

物理实验是物理教学的重要内容、重要方法和重要手段。从物理实验教学资源的角度来看，物理实验可分为常规物理实验和非常规物理实验。常规物理实验是指利用成套的学校实验室中的实验器材，根据一定的目的控制相关条件进行的物理实验教学活动，它通常是利用仪器厂专门正规生产的实验器材和设备，在使用这类仪器时必须遵守严格、规范、有序的操作步骤，突出其实验的规范性、整体性。非常规物理实验是利用非成套的学校实验室之外的实验材料进行的物理实验教学活动，通常是利用学生所熟悉的在日常生活中易得物品、材料、器具、人体或人体局部以及包含物理原理的玩具等器材或运用这些资源进行开发的一类实验，它具有简易性、趣味性、自创性、亲近性、经济性的特点。

2 非常规物理实验教学演示的特点

非常规物理实验是一种重要的物理课程资源，也是一种有待进一步开发和利用的经济型的不可忽视的实验资源。运用非常规物理实验进行教学演示，对帮助学生理解与掌握物理知识和提高学生的实验能力具有重要的作用，从教学资源的来源、演示过程和操作时空等方面来看，它相对于运用常规物理实验来说，主要具有以下几个方面的特点。

2．1 材料简便易得、亲近感强，演示的内容丰富

物理学是一门应用非常广泛的自然科学，在我们的日常生活中处处都充满物理知识，物理知识融于物品和材料之中，在人为干预或进行挖掘的情况下可以通过相应的器材将物理现象、物理过程、物理原理更好地显现出来。因此，在自然界和生产应用中的一些材料，家庭、学校、社会生活中的各类物品、器具、材料都是我们非常规物理实验的仪器，废旧物品、随处可见的边角材料以及人体都是我们非常规物理实验的实验资源。通过运用在生活中经常使用或身边随处可见的材料和物品来进行物理实验演示，运用于物理教学环境之中，呈现物理现象或物理过程，非常贴近生活，贴近社会，使学生感到非常亲近、真实、可靠，易于接受，也使学生亲身体会到从物理走向生活，从生活走向物理的乐趣，进一步激发学生的学习兴趣。由于演示物理实验材料简便易得，丰富多彩，涉及到的物理内容非常广泛，为进行非常规物理实验教学演示提供了丰富的教学资源。

2．2 结构简单，步骤灵活，演示的操作性强

由于非常规物理实验的材料和物品容易获得，生活化与手工化的随处可见的器材结构简单，涉及到的实验方案、原理、步骤一般不是很复杂，便于演示操作。把其它用途的生活材料或物品、手边材料或物品、废旧材料或物品、儿童玩具以及自身人体作为非常规物理演示实验置于物理教学环境之中，教学演示的内容丰富、形式多样，实验步骤简单、灵活、便捷、有趣，演示物理实验的操作性强。

2．3 突破时间和空间的限制，演示的范围大

在日常生活和各种环境中的种类繁多且容易得到的非常规物理实验的材料，为我们突破时空限制、实施多种形式的物理实验教学提供了丰富、便利的条件。演示实验可以结合教学内容在课堂教学中开展，也可以根据需要在课外活动中进行。既可以在室内演示或家庭中的学生之间的相互演示与探究，也可以在室外进行实验观察与演示。总之，我们可以根据现有的多方面的实验条件，结合学生的实际情况和教学的需要，突破时间和场地的限制，进行多种物理实验的演示。

3 非常规物理实验的教学演示

物理演示实验是教学中永不过时的一种重要方法和重要手段，为系统地向学生展示物理实验过程，再现重要的物理现象，帮助学生理解与掌握物理知识具有重要的作用。由于非常规物理实验的材料易得，结构简单，又可突破时空限制，它是进行物理演示实验不可忽视的重要的教学资源，在教学中必须进行恰当选取和充分的利用。

3．1 非常规物理实验的直接演示

非常规物理实验的直接演示就是利用学校实验室之外的生活材料、物品、器具和自然环境资源以及研发自制的实验器具开展的物理实验演示活动。物理演示实验是教学中不可缺少的重要教学内容，但教学演示的成效并不完全取决于学校实验室仪器设备的多少和条件的优劣，在一定程度上取决于物理教师是否恰当地选取实验装置进行实验操作演示的过程和教学讲授的技巧。有很多教师对非常规物理实验演示的教学认识不足，只重视运用学校实验室专门的实验器材进行实验演示，忽视非常规物理实验的操作演示，甚至出现学校实验室中存在相关的仪器时就用来进行相应的教学演示，实验室中没有相关的仪器时就不进行相应的实验演示。由于物理学是与日常生活和生产应用联系非常紧密的科学，他在实际中的应用非常广泛，在人们生活环境中的一些材料乃至人体自身都是物理演示实验教学的资源。通过非常规物理实验的直接演示，呈现相关的一些物理现象或物理过程，反映出物理规律，促进学生对物理知识意义的建构，让学生体验和感受物理学在实际中的应用，更有利于培养学生的物理情感，提高学生观察实验的效果，帮助学生理解知识，促进学生形成技能。例如，用图钉或一头尖一头平的铅笔演示固体的压强，用气球摩擦带电来演示静电系列内容，用开水瓶演示真空不能传播声音等实验。美国心理学家布鲁姆说：“学习最大的动力是对学习材料的兴趣。”有不少非常规物理实验，新颖有趣，对学生的吸引力大，更能提高学生的注意力，激发学生的学习兴趣，增强学生的学习情感。如用两本书内纸张交错叠在一起，让两个力气大的男生来拉，却无法把它们拉开，可以通过这种演示实验的方法进行摩擦力教学的导入。学生对静摩擦力方向的判断总感到困难，老师可以在上课时手持一把毛刷，让毛刷在桌上要动但又不动的情况下，引导学生观察刷毛的形变方向，利用这个简单的实验演示方法就可以比较形象地帮助学生理解静摩擦力的方向。也可将日常使用的塑料包装带撕成很小的细塑料丝，用手与细塑料丝之间的摩擦来演示摩擦带电和电荷间的相互作用，实验演示的效果好，学生观察的兴趣浓。

玩具是在日常生活中非常常见的也是深受学生们喜爱的一类型物品，有许多是利用物理原理制成的，它也是我们进行非常规物理实验演示的资源。如在讲液体的蒸发与气体的液化时，我们可以通过演示饮水鸟玩具的饮水过程，也就是在饮水鸟面前放一杯水，它就会俯下身去，把嘴浸入水中“喝”一口，然后直立起来。可是刚直立一会儿又会俯下身去“喝”一口，然后再次直立起来。饮水鸟就这样不停地点头“喝”水，犹如一台永动机，十分神奇。我们可以通过这种方式展现新奇的物理现象，充分利用学生的好奇心和认知动机来培养学生的兴趣，激发学生的求知欲，提高教学效果。

3．2 非常规物理实验的组合与制作演示

物理实验的组合与制作演示是现代物理教学的需要，提倡使用身边随手可得的普通物品做物理实验也是新课程标准的要求。一名优秀的物理教师不仅要具有娴熟的实验技能、规范的实验操作、正确运用实验开展演示物理实验教学，而且要能够组合、设计、制作与创新物理实验的能力，物理实验的组合、设计与动手制作演示是一名物理教师能力体现的重要方面之一，同时动手制作物理演示实验仪器也是解决仪器不足的有效途径之一。著名物理教育家朱正元教授曾极力提倡“要坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”，正是非常规物理实验组合与制作理念的具体体现。也可以鼓励与指导学生动手制作、组合与改进演示实验仪器，让学生深入地学习物理实验的有关理论和方法、探究相关物理问题，提高物理实验和技能，进一步提高学生的实验素养，激发学生实验设计、制作的兴趣和热情，增强学生的创新意识。由于有很多是生活中容易获得的材料，组合、设计与制作的仪器一般的结构比较简单，实验装置易制易修，在操作与演示时身心放松，使学生感觉到亲近、自然、真实，可接受性强，也可体现出教师教学的个性和自创性，对学生具有启发与示范作用。如在讲浮力方面的内容时，可以自己用可口可乐瓶制作“浮沉子”来进行实验演示。

3．3 非常规物理实验与常规物理实验的结合演示

从物理演示实验资源的利用等方面来看，物理演示实验可分为常规物理演示实验和非常规物理演示实验，常规物理演示实验是大家非常熟悉和非常重视的一类实验资源，但非常规物理演示实验往往被大家所忽视。由于常规物理实验内容和实验仪器的局限性，在物理教学中既要重视常规物理实验的演示，也必须重视非常规物理实验的演示，同时也必须重视常规和非常规物理实验的有机结合，对于具体结合的实验演示方式和方法还要取决于物理课程的教学内容以及相关的资源状况。常规物理实验与非常规物理实验的有机结合，既是现代物理课程改革与发展的需要，也是强调实验情境的真实性、实验情境的生活性，使物理教学成为实施情境认知的重要途径之一，同时还可以实现各种实验演示资源的协调统一，教学内容与教学主体的协调统一，实现学生主体、教学内容、实验资源、生活情境的协调统一。因此，在物理教学中必须结合要讲授的教学内容，为完成教学目标，根据学校实验室的实验器材和设备情况，选择日常生活与社会环境的实验资源，实现教学仪器的协调组合、资源渗透、优势互补，形成一个演示实验教学的资源体系，进一步增强教学的直观性，发挥实验整体演示的最大教学功能，帮助学生理解知识。如运用实验室中平行板电容演示器的器材与日常生活包装用的废弃的泡沐和塑料薄膜结合起来演示“静电飞花”实验，呈现出学生预料之外的新奇现象，更好地吸引学生，进一步激发学生的学习兴趣。

3．4 在自然、生产和生活中的非常规物理实验演示

物理学是一门重要的自然科学，也是一门在生产和生活中应用非常广泛的科学，因此，在自然界、生产和日常生活中存在着许多物理方面的知识，这也是我们进行非常规物理实验演示的不可忽视的资源。通过在自然、生产和生活中方面的物理实验演示，让学生有目的地接触社会生活环境，亲身体验和感受物理学在实际中运用的真实物理情境，使学生乐于其中，引导与启发学生分析所含的物理知识，理解一些内含的物理原理，体现物理学科的“STS”教育，有利于培养学生的生活情感和科学情感。如结合在茂密树林的地面上出现光斑的自然现象演示“小孔成像”实验，可以利用日常生活中的收音机和手机演示与探究屏蔽现象，通过接触真实的自然、生产和生活环境，能有效地激发学生学习的动机，促进学生的态度、情感和价值观的形成与发展。

4 结束语

随着现代科学与技术的发展，尽管有一些物理演示实验仪器越来越先进，科技含量越来越高，但非常规物理演示实验仍然具有常规物理演示实验不可替代的作用，是进行物理实验教学重要的课程资源。

[1]张 伟,郭玉英,刘炳升.非常规物理实验:有待深入开发的重要物理课程资源[J].物理教师,2005,(9):47～50.

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[3]张 伟，郭玉英，刘炳升.“非常规”物理实验概念探讨[J].物理教师,2006,(8):27～30.

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