以“物”思“理”以“理”悟“物”——“非常规”物理实验在教学中的开发与利用

苏素萍

（厦门市同安实验中学，福建 厦门 361100）

“非常规”物理实验是指利用学生熟悉的生活易得物品、材料、器具、人体以及玩具等开发进行的一类物理实验，具有自创性、体验性、趣味性、简易性、生活化的特点。［1］“非常规”物理实验的概念综合了“自制教具”“低成本实验”“趣味物理实验”以及“学生课外实验”等所包含的内容。［1］“非常规”物理实验的开发与利用契合课标的要求，凸显物理学科实验本味。在物理教学中教师有效利用“非常规”物理实验，可以激发学生学习物理的内生动力，提升学生物理学科核心素养。笔者在教学中，重视“非常规”物理实验的开发与利用，动态生成取得意想不到的效果。

一、趣味型“非常规”物理实验，激发学生乐学的兴趣

俄国教育家乌申斯基指出:“没有任何兴趣，被迫进行的学习会扼杀学生掌握知识的愿望。”可见兴趣对求知的重要性。趣味型“非常规”物理实验，颠覆以往认知，实验现象有趣、引人入胜，发人深省。例如，在“磁场”教学中，笔者演示了“磁悬浮陀螺”引入磁场，大大吸引学生的眼球；利用“筷子提米”或“一纸托千斤”［2］引入摩擦力，趣味十足；用细绳穿过饮料瓶（杯）演示水流星突破竖直圆周最高点的临界问题，直观生动。再比如，教师可提供器材让学生现场自制“电磁铁吸引回形针”实验，引入电流的磁效应；用“千人震——触电的感觉”引入电磁感应现象、演示“自制电动机”实验引入安培力、“小提桶（单摆）是否撞到鼻子”实验演示机械能守恒、用两支铅笔研究光的衍射现象等（图1）。这类趣味型的“非常规”物理实验不胜枚举且现象明显有趣，在激发学习兴趣、突出物理的奇妙等方面有独到之处。

图1

心理学研究表明，课堂上学生的有意注意和无意注意总是不断交替出现。教师要善于在课堂制造多个兴奋点，把控学生注意力，提高课堂效率。苏霍姆林斯基指出，培养学生注意力只有一条途径，就是要形成、确立并且保持学生情绪高涨、智力振奋的状态。［3］“非常规”物理实验用时短，操作简便，趣味强，适合教师课堂多穿插几个小实验，制造多个课堂兴奋点，保持学生的好奇心，持续激发学生乐学的激情。物理教材中“迷你实验室”也设计了许多生动有趣的“非常规”物理实验。趣味型的“非常规”物理实验的开发，可以取材于教材、习题、教师上课的灵感、网站、电视节目、公开课教学等，这是一块值得关注和深挖的宝藏资源。以趣味型的“非常规”物理实验激发学生学习物理的激情，培养学生以“物”思“理”，深刻领会物理学科的实验本味，培养学生探索真理的科学精神。

二、深化型“非常规”物理实验，培养学生乐思的习惯

有些物理概念、规律枯燥乏味、抽象难理解，物理教师除了用新奇巧的趣味型实验吸引学生，更要设计深化知识型“非常规”物理实验，设置层层深入的问题链挑起学生思维冲突，深化学生对物理知识的深层次思考，突破教学重难点。比如在“神奇的眼睛”教学中，教师可以自制教具——水凸透镜，用注射器注水调节曲度，来演示光线会聚程度的变化，扫除学生对晶状体自身调节作用理解的障碍，突破教学难点；“变阻器”的教学中可以设计演示的实验仪器——测风仪，启发学生利用变阻器设计风扇调速器、音量控制器或亮度调控器，从而使所学知识和思维方式得到极大的延伸与拓展。在“楞次定律”教学中，用铝跳环实验导入新课，场面刺激；利用分组实验探究“感应电流的方向（规律）”；用铜管、强磁性球、铁球比比“谁的反应快”（图2），突破楞次定律“阻碍”及“能量转化”。利用演示实验与分组实验相结合，让学生亲历实验过，探究物理规律，化抽象为直观。外加问题链引导学生层层思考、讨论交流，培养学生乐思的习惯，激发乐思的无限潜能。

图2

深化知识型“非常规”物理实验可以用于概念、规律建立之中的演示实验或学生分组的探究实验，层层推进，从而探究物理概念、规律的本质；也可用于建立概念或规律之后进行加深理解，扫除理解障碍与误区。深化知识型“非常规”物理实验，利用实验的巧妙设计外加问题链形式层层引导，有助学生深入理解知识、揭示问题的本质；也可利用实验条件、仪器的变通，突破思维的盲点、加深对知识的深层思考与理解。在实验探究中，让学生学会以“理”悟“物”，领略物理的神奇思辨，培养学生的探究能力和思辨能力。

三、制作型“非常规”物理实验，培养学生活用的能力

教育家陶行知说：“生活即教育。”学生的生活空间即“物理实验室”，家庭、学校、社会生活环境中的各类物品、器具、材料都是我们开展“非常规”物理实验、探究物理知识的重要资源。“非常规”物理实验服务课堂又可延伸到第二课堂，可以结合研究性学习、校本选修课、科技节等活动指导学生进行小实验创新。在第二课堂，引导学生在课外自己找实验器材、精心设计实验方案、动手实验。通过实验设计、制作，学以致用，培养学生善于探索、勤于动手的能力，学生在动手动脑的实验体验中充分发挥想象力和创造性，提高学生的物理核心素养。这些学生自制的实验作品，可以在科技节进行展览和评选，也可以开通实验设计比赛公众号或小程序进行收集与评选，进一步激发学生做实验的激情。优秀作品可以用于课堂演示或课间探究拓展，引导学生以“用”悟“理”，学以致用。

“非常规”物理实验所用材料、物品是生活易得品，易制易修不怕弄坏，从熟悉的废旧材料中发现新用途，废物利用、借用它物，突破了材料和时空限制。高三学生学习紧张，教师可以根据复习进度在教室设立物理角，定期摆放“非常规”物理实验仪器，营造浓厚研究氛围，供学生课后把玩探究，为枯燥的高三复习课注入生机活力。物理学家麦克斯韦说“实验所使用的材料越简单，学生越熟悉，学生就会越想透彻地获得所验证的结果”。教师要善于引导、鼓励学生充分利用熟悉的日常物品、瓶瓶罐罐做物理实验，通过实验的设计调动学生学习的积极性。这些看似简单的小实验，有利于培养学生敏锐观察力、获取知识的能力以及分析解决问题的能力，在实际教学中将会发挥事半功倍的效果。