以“物”思“理”以“理”悟“物”
——“非常規”物理實驗在教學中的開發與利用

蘇素萍

（廈門市同安實驗中學，福建 廈門 361100）

“非常規”物理實驗是指利用學生熟悉的生活易得物品、材料、器具、人體以及玩具等開發進行的一類物理實驗，具有自創性、體驗性、趣味性、簡易性、生活化的特點。［1］“非常規”物理實驗的概念綜合了“自制教具”“低成本實驗”“趣味物理實驗”以及“學生課外實驗”等所包含的內容。［1］“非常規”物理實驗的開發與利用契合課標的要求，凸顯物理學科實驗本味。在物理教學中教師有效利用“非常規”物理實驗，可以激發學生學習物理的內生動力，提升學生物理學科核心素養。筆者在教學中，重視“非常規”物理實驗的開發與利用，動態生成取得意想不到的效果。

一、趣味型“非常規”物理實驗，激發學生樂學的興趣

俄國教育家烏申斯基指出:“沒有任何興趣，被迫進行的學習會扼殺學生掌握知識的愿望。”可見興趣對求知的重要性。趣味型“非常規”物理實驗，顛覆以往認知，實驗現象有趣、引人入勝，發人深省。例如，在“磁場”教學中，筆者演示了“磁懸浮陀螺”引入磁場，大大吸引學生的眼球；利用“筷子提米”或“一紙托千斤”［2］引入摩擦力，趣味十足；用細繩穿過飲料瓶（杯）演示水流星突破豎直圓周最高點的臨界問題，直觀生動。再比如，教師可提供器材讓學生現場自制“電磁鐵吸引回形針”實驗，引入電流的磁效應；用“千人震——觸電的感覺”引入電磁感應現象、演示“自制電動機”實驗引入安培力、“小提桶（單擺）是否撞到鼻子”實驗演示機械能守恒、用兩支鉛筆研究光的衍射現象等（圖1）。這類趣味型的“非常規”物理實驗不勝枚舉且現象明顯有趣，在激發學習興趣、突出物理的奇妙等方面有獨到之處。

圖1

心理學研究表明，課堂上學生的有意注意和無意注意總是不斷交替出現。教師要善于在課堂制造多個興奮點，把控學生注意力，提高課堂效率。蘇霍姆林斯基指出，培養學生注意力只有一條途徑，就是要形成、確立并且保持學生情緒高漲、智力振奮的狀態。［3］“非常規”物理實驗用時短，操作簡便，趣味強，適合教師課堂多穿插幾個小實驗，制造多個課堂興奮點，保持學生的好奇心，持續激發學生樂學的激情。物理教材中“迷你實驗室”也設計了許多生動有趣的“非常規”物理實驗。趣味型的“非常規”物理實驗的開發，可以取材于教材、習題、教師上課的靈感、網站、電視節目、公開課教學等，這是一塊值得關注和深挖的寶藏資源。以趣味型的“非常規”物理實驗激發學生學習物理的激情，培養學生以“物”思“理”，深刻領會物理學科的實驗本味，培養學生探索真理的科學精神。

二、深化型“非常規”物理實驗，培養學生樂思的習慣

有些物理概念、規律枯燥乏味、抽象難理解，物理教師除了用新奇巧的趣味型實驗吸引學生，更要設計深化知識型“非常規”物理實驗，設置層層深入的問題鏈挑起學生思維沖突，深化學生對物理知識的深層次思考，突破教學重難點。比如在“神奇的眼睛”教學中，教師可以自制教具——水凸透鏡，用注射器注水調節曲度，來演示光線會聚程度的變化，掃除學生對晶狀體自身調節作用理解的障礙，突破教學難點；“變阻器”的教學中可以設計演示的實驗儀器——測風儀，啟發學生利用變阻器設計風扇調速器、音量控制器或亮度調控器，從而使所學知識和思維方式得到極大的延伸與拓展。在“楞次定律”教學中，用鋁跳環實驗導入新課，場面刺激；利用分組實驗探究“感應電流的方向（規律）”；用銅管、強磁性球、鐵球比比“誰的反應快”（圖2），突破楞次定律“阻礙”及“能量轉化”。利用演示實驗與分組實驗相結合，讓學生親歷實驗過，探究物理規律，化抽象為直觀。外加問題鏈引導學生層層思考、討論交流，培養學生樂思的習慣，激發樂思的無限潛能。

圖2

深化知識型“非常規”物理實驗可以用于概念、規律建立之中的演示實驗或學生分組的探究實驗，層層推進，從而探究物理概念、規律的本質；也可用于建立概念或規律之后進行加深理解，掃除理解障礙與誤區。深化知識型“非常規”物理實驗，利用實驗的巧妙設計外加問題鏈形式層層引導，有助學生深入理解知識、揭示問題的本質；也可利用實驗條件、儀器的變通，突破思維的盲點、加深對知識的深層思考與理解。在實驗探究中，讓學生學會以“理”悟“物”，領略物理的神奇思辨，培養學生的探究能力和思辨能力。

三、制作型“非常規”物理實驗，培養學生活用的能力

教育家陶行知說：“生活即教育。”學生的生活空間即“物理實驗室”，家庭、學校、社會生活環境中的各類物品、器具、材料都是我們開展“非常規”物理實驗、探究物理知識的重要資源。“非常規”物理實驗服務課堂又可延伸到第二課堂，可以結合研究性學習、校本選修課、科技節等活動指導學生進行小實驗創新。在第二課堂，引導學生在課外自己找實驗器材、精心設計實驗方案、動手實驗。通過實驗設計、制作，學以致用，培養學生善于探索、勤于動手的能力，學生在動手動腦的實驗體驗中充分發揮想象力和創造性，提高學生的物理核心素養。這些學生自制的實驗作品，可以在科技節進行展覽和評選，也可以開通實驗設計比賽公眾號或小程序進行收集與評選，進一步激發學生做實驗的激情。優秀作品可以用于課堂演示或課間探究拓展，引導學生以“用”悟“理”，學以致用。

“非常規”物理實驗所用材料、物品是生活易得品，易制易修不怕弄壞，從熟悉的廢舊材料中發現新用途，廢物利用、借用它物，突破了材料和時空限制。高三學生學習緊張，教師可以根據復習進度在教室設立物理角，定期擺放“非常規”物理實驗儀器，營造濃厚研究氛圍，供學生課后把玩探究，為枯燥的高三復習課注入生機活力。物理學家麥克斯韋說“實驗所使用的材料越簡單，學生越熟悉，學生就會越想透徹地獲得所驗證的結果”。教師要善于引導、鼓勵學生充分利用熟悉的日常物品、瓶瓶罐罐做物理實驗，通過實驗的設計調動學生學習的積極性。這些看似簡單的小實驗，有利于培養學生敏銳觀察力、獲取知識的能力以及分析解決問題的能力，在實際教學中將會發揮事半功倍的效果。