初中“非常规”物理实验的设计与实践研究

朱杏芬

【摘要】“非常规”物理实验，是指物理教师在教学中利用日常生活和自然界现象作为演示对象或条件而进行的有别于传统的常规性的物理实验.其能够激发学生探索科学奥秘的兴趣，培养学生创新精神和综合应用知识解决问题的能力，实现学生综合素质的提升.本文主要对“非常规”物理实验进行介绍，分析初中“非常规”物理实验的重要意义，总结现阶段物理实验设计中存在的缺乏良好教学情境、实验方案设计不合理等问题，探究实现初中“非常规”物理实验的设计与实践优化策略，以供学习参考.

【关键词】初中物理;“非常规”物理实验;实践

1 “非常规”物理实验概述

“非常规”物理实验是指与教材内容相关、但又不同于课本上所介绍的传统实验方法和手段而进行的一些创新性研究活动.这类实验能够激起学生学习兴趣，增强探索欲望，培养创造精神，使学生获取更加深刻的感受，从而促进对基础知识的掌握.设计巧妙的实验来引导学生观察，启发学生去猜测，让学生亲身参与实验，使学生积极主动地投入到学习之中.此外，“非常规”物理实验是指在普通的物理学习中，教师根据课堂情境、需要或者创新能力等因素而设计出来的一些与众不同的物理小实验，这种实验有别于传统意义上的经典物理实验，其更贴近生活和社会现象，也更具挑战性和启发性，从而激起了学生强烈的求知欲望和浓厚的参与热情，使初中学生体会到自己就是实验研究人员之一，亲身感受着实验带给其成功喜悦的同时还收获了许多宝贵的科学精神和思想品质[1].

2 初中“非常规”物理实验的重要意义

“非常规”物理实验，即不同于传统意义上的科学探究活动，在课堂教学中，其有着特殊重要的地位和作用.一方面，“非常规”物理实验能使抽象、深奥的物理知识变得直观化、具体化；另一方面，通过这种形式还可培养学生创新精神与合作交流等多方面综合素质.

第一，使学生获得科学探究活動经历，形成严谨求实的态度，激发学习兴趣，增长才干.大部分学生都习惯于教师所讲授的标准化的物理实验，但很少亲自去尝试或者设计出属于自己的实验来.这就需要给学生充足的时间和空间，引导学生开阔视野，放飞心灵，鼓励学生用自己喜欢的方式表达认知和情感.

例如 在“光的折射”物理实验教学时，教师可以先让学生利用身边随手可及的材料制造简易的光路模型，然后再带领学生按照自己设计好的线路进行演示，最终将各种结果归纳总结出来.此举既调动起了全班同学的积极性，又锻炼了学生的动手能力，也让学生真正地参与其中并享受其乐，探究其中的科学道理.

第二，使学生获得科学探究活动经历，逐步树立创新意识，提高综合素质.每个人都渴望成功，初中学生正处于成长发育的关键时期，因此，教师在教学工作中应该顺势诱导，循序渐进，努力营造宽松愉悦的氛围，鼓励学生大胆假设，细心求证，尽量满足学生的愿望，帮助学生完成由被动接受向主动探索转变的跨越.

第三，使学生获得科学探究活动经历，体会成功快乐，建构良好的自信心.通过“非常规”实验，可以充分调动起每个学生的主体性，让学生成为真正的学习主人，并且促使学生善于把书本知识运用到实际操作中去，做到融会贯通，举一反三[2].

3 初中物理实验设计存在的问题

3.1 传统教学观念的影响

由于传统观念的影响，教师和学生普遍存在着“重结论轻过程”的思想倾向，因此很多教师忽视了演示实验的作用，及其在探究性实验中所起的关键作用.也有部分教师没能正确处理好讲授式实验和探究式实验两者间的矛盾，往往把精力放在如何让学生记住操作步骤上，而对于如何创造条件使学生积极主动地参与科学探索过程却考虑较少.此外，缺乏科学性和可操作性，有些教师为了追求课堂气氛活跃而忽视对现象的观察与分析，只是简单地把演示实验改成学生实验，这样做虽然能够吸引学生注意力，但却没有给学生留下深刻印象，也有的将自己想到的方法随便加以变通就用于实际，结果导致实验效果差强人意.与此同时，部分教师不重视模型制作，过程表述含糊其辞，照搬书本上的实验步骤或图解，使得实验流于形式，失去真正目的.

例如 在“探究影响滑动摩擦力大小因素”实验时，很多学生按要求进行实验后，认为该组实验已经完成，至此再无需任何处理即可回答问题，却不知还应该写出实验所采取的措施及实验数据，才算达标.另外，实验报告书面语言描述太少，更谈不上口头语言描述，导致最终评价时难度增大.教师对实验原理叙述不清楚，甚至根本未提供任何信息，例如：“测定压强的实验”，部分学生仅仅记录了某次实验中水银柱高度发生的细微变化（约0.01mm），并且不说明具体原因，当被问起时，学生无法深入了解实验内涵.在我国当今的新课程改革过程中，随着对创新型人才培养的重视，许多教师开始尝试将“非常规”物理实验引入到教学中，但大部分老师只是简单地把这种实验看做是另类的“小发明”，并没有真正认识到其所蕴藏的巨大潜力.因此，如何更好地利用“非常规”物理实验提高学生的动手能力和综合应用知识解决问题的能力，使学生获得亲身体会和感悟，是值得深入探讨的问题[3].

3.2 实验方案设计不合理

实验方案设计不合理，例如：如在测量未知电阻阻值的实验中，教师事先应该根据学生知识储备情况设计教学过程，如果关于串联电路欧姆定律的应用学生已经有所掌握，那么测电阻就不能局限于伏安法测电阻一种方法，而应该把实验全面地对学生开放.提供充足的器材（电阻箱、定值电阻、多个电压表等），让学生相互讨论并选择合适器材设计实验.这种情况下，学生可能会讨论出利用等效替代法、比值法等非常规方法来测量电阻，课堂效率会极大提高.另外，某些演示实验装置的制作不符合要求，如干燥管内的小烧杯漏水，酒精喷灯火焰太短等.此外，教师对实验原理和操作步骤了解不透彻，例如，在探究杠杆平衡条件时，用手轻捏杠杆，观察杠杆是否转动，这种方法虽然快捷却难以保证杠杆始终处于静止状态.最后，部分教师对实验原理和操作步骤了解不透彻，导致实验失败.例如，用打点计时器进行频率的测量时，由于受人为因素影响较大，故每隔一段时间就要校正一次刻度盘，从而降低了实验效率.正确的做法是，先将频率标尺放在刻度盘0点，按住频率微调键，使频率显示值稳定后，再慢慢松开频率微调键.

4 初中“非常规”物理实验设计与实践优化策略

4.1 创设良好教学情境

教师创设良好教学情境，可以更加充分地挖掘出每一位学生身上蕴藏的潜能，并将其转换成相应的知识储备，最终达到培养学生自主思考问题、解决问题能力的目标.在教师精心组织下，学生通过亲历观察、操纵实验装置或者参与试验活动，可以获取直接感官印象，也可以利用间接认识结果，建立起丰富的感性认识，再运用科学原理去推导出正确答案，进而掌握相应的科学概念及规律.

例如 在“初识家用电器和电路”一课，探究如何让小灯泡亮起来的实验，可以转换成课前实验——用最简单的材料做一个小手电筒.学生自主设计制作，在课堂上展示个人作品，其他学生观察寻找作品的优缺点，并相互讨论交流，逐步完善实验设计，达到真正认识完整电路结构的目的.

“非常规”物理实验设计与实践不仅能激发学生对物理课堂的兴趣和探究欲望，而且可以帮助学生深刻领悟物理知识内涵，增强学习效率.针对某些抽象难懂的概念，教师可以借助演示实验辅助教学，把复杂的问题简单化，既降低了学生的理解难度，又拓宽了学生视野.

例如 在讲述“光的折射”时，教师可以选择玻璃砖棱镜的演示实验，让学生清楚看见三次反射光线都偏离了原来的方向，明白了什么叫做光的折射，通过这个实验，学生轻松记住了光的折射定律.从生活经验出发，紧密联系社会实际，注重实验内容的多样化、生活化，引导学生亲历生活中的科学现象，深刻认识客观世界运动变化的普遍规律，通过完善学生的知识结构，培养其空间想像能力[4].

4.2 优化实验教学设计

教师在进行物理实验设计时，还需要分析新课程标准要求，让学生经历科学探究的全过程.在这个过程中，引导学生学会观察、实验操作、记录数据、处理信息以及交流讨论等方法，逐步形成科学态度和科学精神，获得亲身参与科学探究的体验，增强对自然界和人类社会的好奇心与探索欲望，发展创新意识和实践能力.为了使学生更加深入地认识到所学知识是如何被应用于日常生活之中并服务于社会，教师可以提出基础型、拓展型、综合型三种不同层次的开放式实验，其主旨就是将原来传统封闭的单向式实验变成双向互动的多维立体式实验，从而培养学生的创新思维和实际解决问题的能力.首先是确定教学目标，然后根据目标选择实验器材、制订实验计划，其次准备仪器装置，最后检测数据收集处理，只有做好预期工作，才能保证实验顺利完成.

主要的方法有，第一，兴激趣导入法：通过各种形式来吸引学生的注意力，让学生主动参与其中.比如利用音乐、歌曲等调动学生积极性，还可以把复杂抽象的知識点编成故事讲给大家听或者表演节目等.第二，演示实验法：利用模型或者图片向学生介绍实验原理及操作步骤，同时也会穿插部分小游戏，帮助学生更直接地认识实验内容，增强兴趣.第三，情境再现法：根据具体的教学内容，将历史人物、典故、神话故事等融入实验之中，既丰富了实验的内涵又拓宽了学生的视野.第四，角色扮演法：组织学生自己去做实验，然后选择几个最感兴趣的学生担任实验员，全班轮流观察记录，指导教师则负责整个实验的安排与总结工作，鼓励学生自己亲身经历，获得第一手资料，深刻领悟实验真谛.第五，猜想假设法：尽量避免完全按照书本上写的程序来做实验，充分考虑实际条件的限制，打破定势思维，开阔眼界，寻找突破口，争取达到预期效果[5].

4.3 深挖实验素材

教师在教学工作中，利用旧器件创新制作出具有观赏性的“非常规”实验，例如：在讲解滑动摩擦力时，可将两块木板分别涂上油漆并粘接起来，再做成大小相同的长条形盒子模型，然后放置于桌面之上，其他类似的还有杠杆原理的演示实验等.这种借助已有器件或工具自己制作简易实验的方法既节省了开支又锻炼了学生的动手操作能力，更增加了趣味性与挑战性，使学生真正感受到了科学就在身边.充分利用现场资源，创新引导学生参与实验活动，在日常教学过程中，教师与学生往往忽视了生活环境对物理实验的影响，事实证明，任何一项实验的产生都离不开丰富多彩的生活背景.因此，在教学过程中，教师要善于捕捉每一处生活情境，把握住机会激励学生积极思维，勇敢尝试，培养初中学生勤于观察、乐于探索的良好习惯.

5 结语

综上所述，“非常规”物理实验的设计与研究要从课堂教学入手，根据教学需要选择典型的“非常规”物理实验，优化整合相关的教学资源，改变单纯依靠教师讲授、死记硬背等传统模式，采取灵活多样的教学策略，营造宽松愉悦的教学氛围，引领学生走进物理世界，触摸物理脉搏，促进学生的全面发展.

参考文献：

[1]李小婕.非常规物理实验在初中物理教学各环节中的实践探究[D].扬州大学，2021.

[2]陈济豪.初中“非常规”物理实验的设计与案例研究[D].上海师范大学，2020.

[3]张志岩.基于“非常规”实验的初中物理微课设计与实践[D].内蒙古师范大学，2019.

[4]付彬.基于初中“非常规”物理实验的创客教育实践[D].内蒙古师范大学，2017.

[5]刘静.在初中利用“非常规”物理实验体现“生本教育”的实践[D].内蒙古师范大学，2013.