新課標背景下非常規物理實驗在初中物理教學中的應用研究

姚如才

(新沂市鐘吾中學，江蘇 新沂 221400)

0 引言

目前基礎教育課程一直在進行深入的改革，2022年4月21日，教育部頒布了《義務教育課程標準（2022年版）》（以下簡稱2022年版物理課標），對初中物理實驗教學提出了更高的要求：一方面初中物理教材應體現人類探索物理知識的成果，并體現科學家在探索過程中實事求是的科學態度和科學精神，盡可能讓學生體會人類在認識物理學內容時所運用的研究思想、探究過程和基本途徑[1]。注意選擇那些與社會發展聯系緊密的科學、技術內容，選擇那些能反應科學技術發展中的新成果，從而使教材反應科技的進步，讓學生感受到物理能夠改變社會，物理就在身邊。另一方面，在教學時教師既要講述那些最基本的物理知識，也要教給學生了解科學家的探索歷程，初中物理教學要聯系日常生產生活實際，讓學生了解物理來源于生活[2]。

1 新課標背景下對初中物理實驗的要求

教育部2022年頒布的《全日制義務教育物理課程標準》明確了提出了物理課程性質：物理是一門注重實驗的自然科學基礎課程，應注重與生產、生活實際及時代發展的聯系[3]。新版課標體現出強烈的育人價值導向。素養導向貫穿于課程編制、課程實施的全過程，從根本上保證了育人方向。

新頒發的課程標準對物理課堂的教學進行了改革，再次強化了物理實驗在物理教學中的重要地位，而“非常規”物理實驗在課堂中應用無疑是促進了物理課程的這一改革.強調讓學生通過實驗探究學習物理知識是新課程的基本特點之一，讓課堂與世界相連接，讓學習與生活相融合，通過真實情境中的實驗學習，培養學生發現問題和解決問題的關鍵能力。學校應模擬真實的實驗場景，讓考生在場景中解決問題，并能夠由此遷移到未來生活之中[4]。

2 “非常規”物理實驗相關概念

“非常規”物理實驗是指主要利用學生熟悉的生活易得物品、材料、器具、人體或人體局部以及兒童玩具等開發進行的一類體現自創性、體驗性、趣味性、簡易性、生活化的物理實驗教學活動[6]。“非常規”物理實驗不同于傳統的物理實驗，它是在環境中選擇和利用“非專門化”的物質手段，它不必以固定的方法或形式人為地控制條件，有目的地進行觀察和探索物理規律的實驗活動[7]。同時，“非常規”物理實驗涵蓋了自制教具實驗、隨手取材實驗、低成本實驗、家庭實驗、玩具實驗等實驗形式。此類實驗能夠營造對學習者有意義的真實情境，注重學習者的親身體驗和感受，有利于學習者對知識意義的主動建構，同時加強物理學習與生活世界之間的聯系。

3 初中“非常規”物理實驗的設計與案例

3.1 “非常規”物理實驗的設計原則

強調讓學生通過實驗探究學習物理知識是新課程的基本特點之一，在教學中進行“非常規”物理實驗也要滿足這一基本特點。所以，“非常規”物理實驗在教學中的設計與運用不是盲目的，而是要以“促進學生有效獲取物理知識”為目的。“非常規”物理實驗在教學中的設計應遵循以下原則[8]：

3.1.1 要有目的性

使“非常規”物理實驗作為一種高效的教學方式出現在初中物理教學活動中，它必須要有一個明確的目的。也是說設計“非常規”物理實驗的首要任務，就要先分析“課程標準”、“教學目標”以及“學生學情”等因素。然后根據分析結果有目的地從生活中選取容易得到的、學生熟悉的以及操作方便的生活資源對“非常規”物理實驗進行設計。

3.1.2 要有科學性

“非常規”物理實驗源自生活，屬于科學正規的教學行為。因此應當具有科學性。實驗的設計過程不允許有科學性的錯誤，必須在科學規范的方法和思路引導下進行實驗過程的設計，實驗方案也應有科學依據和正確的方式。

3.1.3 要有熟悉與適度性

為了讓學生在熟悉的情境中學習物理知識，從情感上對實驗更加親近實驗。“非常規”物理實驗的設計就要根據教學需要選擇學生熟悉的日常生活物品作為實驗器具，使學生對實驗感到親切，從而消除學生對物理學的陌生感和覺得物理難學的心理恐懼障礙。

3.1.4 要有簡易性

教學實踐以表明：越有智慧的實驗設計者，往往所設計出來的實驗其實驗儀器的結構和實驗原理就越簡單。因此“非常規”物理實驗的設計盡可能在滿足實驗原理和實驗構造的基礎上實驗儀器和實驗步驟越簡單越好。實驗結構簡單，容易制作和修理，學生沒有弄壞儀器的顧慮，才能在實驗過程中手腦放松進行操作。所以，“非常規”物理實驗的設計應力求簡單、直觀、突出物理過程以及簡便易行。

3.1.5 要有趣味性

初中學生剛接觸物理，處于物理啟蒙教育階段。處于這個階段的學生,對自然生活中的一切充滿著好奇。在設計“非常規”物理實驗時，應抓著學生這一“好奇心”的特點來激發他們對物理知識的求知欲望。因此不管是實驗器材選取、實驗方式的開展以及實驗現象的呈現都要體現出趣味性。這樣學生的好奇心和求知欲才會在輕松有趣的學習氛圍下被激發出來。

3.2 “非常規”物理實驗的設計思路

課堂物理教學是學生學習物理知識最為重要的渠道，因而教師必須重視物理教學過程。學生學習物理知識主要是理論學習和深化理解，學生剛學習完物理知識的時候，雖然已經對這些物理知識有一定認識和理解，但是這些認識和理解只是暫時的表層理解，屬于淺理解。僅靠剛學會的基本概念或者規律是很難進行知識遷移的，當學生課后做題遇到變式的題目時，就會聯想不到相應的知識點。在實際教學當中，部分教師會忽略知識深化環節，認為在課上學生只要理解和能用文字表達出基本的概念和規律就可以完成任務了。這就造成學生很難透徹地理解物理知識，但根據初中學生的興趣特點，他們喜歡動手做實驗，特別是有創造性，新奇的“非常規”實驗，因此可以在學生理解知識后再順著學生的興趣開展能夠深化相關物理知識的“非常規”物理實驗，通過讓學生在真實的實驗現象中利用已有的知識點思考、分析問題。

3.3 “非常規”物理實驗案例——《大氣壓強》

教學目標：①知道大氣壓強產生的原因，了解大氣壓強的存在；②能用大氣壓強的知識解釋有關現象，激發學生學習物理的興趣。

課前準備：紙牌1 張、盛有水的水槽1 個、水杯1 個、玻璃杯1 個、盤子1 個、蠟燭1 支。

在進行本次實驗之前學生已經掌握了壓強的理論知識，但氣體壓強比較抽象，學生很難在生活中感知。所以運用一系列“非常規”實驗使學生感知大氣壓強的存在和應用有助于學生突破難點，實現對大氣壓強的深度學習。

實驗一：覆杯實驗

實驗器材：紙牌1 張、盛有水的水槽1 個、水杯1 個。

活動1：將漏斗下端管口用橡皮泥封住后在上端蓋上紙牌，一只手抓住漏斗柄，另一只手按住紙牌，倒置，放開按住紙牌的手，觀察實驗現象：紙牌脫落。現象分析：假設大氣存在壓強，紙牌上下兩面的壓強大小相同，所以在重力作用下掉落。假設大氣不存在壓強，結果相同。

活動2：將下端密封好的漏斗盛滿水后在上端蓋上紙牌，一只手抓住漏斗柄，另一只手按住紙牌，倒置，放開按住紙牌的手，觀察實驗現象，如圖1（a）所示。然后使紙牌那端朝向各個方向，觀察實驗現象：兩個過程中紙牌都沒掉落。現象分析：對紙牌受力分析，它受重力、水的壓力兩個方向向下的力的作用，沒有掉落，說明必然存在向上的力，這個力的施力物體唯有大氣，驗證大氣壓強的存在。

圖1 “覆杯實驗”示意圖

活動3：最后取下密封的橡皮泥，觀察實驗現象：紙牌掉落，如圖1（b），實驗現象分析：漏斗上下兩側大氣壓強相等，在重力作用下紙牌和水下落，排除“是水將紙牌粘在漏斗上”的質疑。

實驗二：會喝水的杯子

實驗器材：玻璃杯1 個、盤子1 個、蠟燭1 支。

活動4：把點燃的蠟燭用蠟油固定在盤子里，往盤子里加入適量水，最后用玻璃杯扣住蠟燭，如圖2（a）所示。觀察實驗現象：發現玻璃杯內的水隨著蠟燭的熄滅逐漸升高，如圖2（b）所示。現象分析：杯子內的空氣隨著蠟燭的燃燒逐漸減少，且溫度隨蠟燭的熄滅逐漸降低，使氣壓變小，進而使杯外大氣壓高于杯內大氣壓，所以盤里的水被壓入杯內，于是出現“會喝水的玻璃杯”。

圖2 會喝水的杯子實驗圖

教學活動評價：通過簡單的實驗，學生對大氣壓強有了更加深入的了解，不但證明了大氣壓的存在，還能夠對日常生活中因為大氣壓強產生的現象進行解釋，激發了學生對物理學習的興趣。

4 結論

物理實驗不僅是初中物理教學的重要內容，同時也是貫穿于整個初中物理教學的重要方法與手段。實驗呈現出來的現象通常是新奇有趣的，學生意想不到這些熟悉的生活物品也能呈現出物理性能，這樣可以很好地激發他們的學習興趣和求知欲。而且實驗呈現的物理現象既真實又形象直觀，對學生對知識理解或突破重難點有很好的促進作用。另外，“非常規”物理實驗與生活聯系非常密切，對加強學生運用物理知識解決生活實際問題也有很大幫助。通過教學實踐我們看到了新課改對物理課堂教學的重要性。