田素云

摘? 要： 物理是一門以觀察和動手實驗為主的基礎(chǔ)學科，學生在物理課堂中通過觀察與操作，獲得對知識的理解和應(yīng)用，從而培養(yǎng)了學生實事求是的科學態(tài)度。在物理教材中有很多物理微小實驗，有的是簡易分組小實驗，有的是演示小實驗。小實驗因其簡單、快捷、直觀、易操作、有趣等特點，是提升物理課堂教學效率、提高學生科學素養(yǎng)的有效手段。文章主要從理論上闡述微型物理實驗的特點和作用，并結(jié)合筆者在物理教學中的實例，對微型實驗的幾個具體問題進行探討。

關(guān)鍵詞：微型實驗;物理教學;科學素養(yǎng)

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2019）4-0070-3

所謂微型實驗，指的是器材成本低、操作簡易、現(xiàn)象明顯的實驗。它可以是隨堂演示的小實驗，也可以是課外家庭小實驗;可以是教師課堂演示學生參與觀察分析的“演示小實驗”，也可以是由學生根據(jù)個人興趣愛好自主探究的趣味小實驗。微型實驗由于其獨特的特點，是提升物理課堂效率、培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)的有效手段。

1? ? 微型物理實驗的特點

與常規(guī)實驗相比較，微型物理實驗具有明顯的特點，并逐漸被人們所重視，在物理習題教學和課堂教學領(lǐng)域中占有重要的地位。微型實驗具有以下特點。

1.1? ? 微型實驗儀器成本較低，取材方便

微型實驗所利用的器材，基本上都是日常生活用品、玩具或廢舊物品，比如易拉罐、橡皮、氣球、直尺、細繩、乒乓球、彈簧、水杯等常見的物品都可以成為實驗的材料。這些材料在身邊隨處可見，這大大降低了實驗成本，使得學生人人參與到物理實驗中成為可能，能真正發(fā)揮學生的主體性。

1.2? ? 微型實驗操作簡單，現(xiàn)象明顯

簡單易做是微型實驗的鮮明特點，學生可以根據(jù)物理實驗的目標，自己參與實驗方案的設(shè)計，親自進行操作，或者在教師的指導下進行實驗，而不需要按部就班地進行繁雜的實驗過程。其次，這些微型實驗現(xiàn)象比較明顯，易于觀察，明顯的實驗現(xiàn)象讓學生在動手實驗中感受到樂趣，從而提高學生做實驗和學習物理的熱情。

1.3? ? 微型實驗貼近生活，體現(xiàn)自創(chuàng)

微型物理小實驗可以拉近物理與生活的距離，讓學生理解物理來源于生活而服務(wù)于生活，從而感受到學習物理就是體驗、理解和發(fā)現(xiàn)周圍世界的過程。另外，由于生活物品本來都有各自的價值和功能，用生活物品來做實驗本身就是創(chuàng)新的過程。比如，同一種常見的生活材料可以做哪些實驗，一個物理實驗課題可以利用哪些材料等問題，都是具有發(fā)散性的，可體現(xiàn)教師教學的個性和自創(chuàng)性。即使教師采用的是他人的實驗方案，對學生而言同樣具有很好的啟迪作用。例如，對于超重、失重的判斷中，總會有部分學生混淆速度方向和加速度方向的關(guān)系，對此可以布置學生回家進行小實驗體驗。比如回家嘗試在臺秤上進行下蹲，觀察臺秤上的示數(shù)變化，增加生活體驗，并用物理知識分析解釋。

2? ? 微型物理實驗在物理教學中的應(yīng)用

2.1? ? 提高學生的學習興趣，激發(fā)學生的求知欲

愛因斯坦說過，“興趣是最好的老師”。物理學中的概念、規(guī)律都是借助于實驗得到的，因此簡易、真實、形象、生動、直觀、體驗深刻的小實驗能給予學生豐富的感性認識，能通過感官刺激喚起他們對物理學習的興趣以及物理問題的深度思考。由于微型實驗儀器可以在生活中找到替代品，學生面對這些熟悉的實驗儀器，從心理上縮短了與實驗的距離，消除了做實驗的畏懼感，從而激發(fā)學生的興趣及做實驗的欲望。

【案例1】? 靜電實驗

在進行起電方式的教學時，可以使用學生熟悉的物品進行簡易實驗的演示，比如直尺、氣球、兵乓球等。

如圖1所示，將塑料尺懸掛在鐵架臺上，細線應(yīng)系在尺子的中點，并用膠帶在細線與尺子的系點處環(huán)繞2～3圈。將帶電橡膠棒靠近，檢測塑料尺帶上何種電荷。實驗中可以將塑料尺與毛皮摩擦，使塑料尺帶上負電荷，毛皮帶上正電荷。再將塑料尺與塑料袋摩擦，結(jié)果塑料尺帶上正電荷，而塑料袋上有過量負電荷。在課堂上，還可以用氣球簡單展示摩擦起電，將氣球與頭發(fā)摩擦之后，可以輕松吸附在黑板上，學生看到吸在黑板上的氣球，進而對本節(jié)課的學習充滿了興趣和求知欲。

如圖2，可以讓學生課后進行小實驗，因為在教室里不一定有水源，讓學生回家嘗試想辦法使塑料尺或者玻璃棒帶上電，靠近細小的水流，會觀察到什么？能否解釋清楚這一現(xiàn)象？

【案例2】 機械能守恒實驗

在講授機械能守恒定律時，可設(shè)計一個小實驗：水桶一個，裝有半桶水，用繩子懸掛，如圖3。請一個學生在地上站好，雙手扶住水桶，讓它距學生的鼻子1 cm，然后將小水桶無初速度放開，水桶在重力作用下會擺動起來，水桶遠離學生以后又會靠近學生，向?qū)W生撞來。學生如果沒學習過機械能守恒定律，肯定會逃走，如果學生學習過機械能守恒定律，一定會坦然地站在原地。這個實驗必須對科學有足夠的信任才能保持紋絲不動。我們學習了很多科學知識，但自己對很多知識并不是十分相信，通過這個實驗可以加深學生對機械能守恒定律的體驗和理解。

2.2? ? 提供豐富的感性材料，突破教學難點

微型實驗可以針對課堂教學中的難點進行設(shè)計。例如，在《光的色散》一節(jié)，對于三棱鏡對白光的色散，我們可以利用多媒體投影儀，在背景上用Word或在PPT黑色背景中留出一條白帶，然后將三棱鏡放到上面，就會看到真實的色散現(xiàn)象——人造小彩虹。這樣會讓學生感受到科學的神奇。針對學生的疑難問題或某些思維障礙，可以設(shè)計一些具有引導、啟發(fā)、再現(xiàn)作用的課外小實驗，幫助學生理解物理教學中的難點。

【案例3】? 水會灑出來嗎？

如圖4，用細繩系住一塑料桶，在桶內(nèi)裝上半桶水，然后到室外試一試，能否讓水桶在豎直平面內(nèi)做圓周運動，而水桶里的水不會甩出來，并分析、解釋其中的道理。

評析：將裝有水的水桶倒過來，學生依據(jù)生活經(jīng)驗，斷定水一定會流出來。但是，通過實驗卻發(fā)現(xiàn)不管水桶處于豎直平面內(nèi)的任何位置，水都不會流出來，與自己的猜想結(jié)果恰好相反。使學生對實驗產(chǎn)生了濃厚的興趣，從而引發(fā)思考和探索。

2.3? ? 培養(yǎng)學生對實驗現(xiàn)象的綜合分析能力

觀察是物理學的開端，因為人們通過對各種物理現(xiàn)象的觀察、比較、分析、綜合，才得出對一般物理現(xiàn)象的提問、猜想、解釋、推理、論證。培養(yǎng)學生認真觀察的能力是培養(yǎng)科學素養(yǎng)的一個重要方面。

微型物理實驗為培養(yǎng)學生的觀察能力提供了重要途徑。過去課堂上的演示實驗都是由教師一個人做，全體學生進行觀察，許多實驗現(xiàn)象只有前排的學生才能看得清楚，多數(shù)學生對實驗印象模糊。而微型實驗實現(xiàn)了學生人人動手實驗，這就意味著每位學生都能觀察到實驗現(xiàn)象。對實驗現(xiàn)象的深入觀察，可以啟迪學生的思維，是深度學習的開始。沒有真實的實驗，學生就無法深刻理解所學的物理知識。所以，觀察好實驗現(xiàn)象以后，學生會自動地分析、深入理解所學習的物理知識。

2.4? ? 發(fā)揮學生的主體作用，激發(fā)學生的自主創(chuàng)新能力

培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力是培養(yǎng)物理學科核心素養(yǎng)的核心問題。生活中的小實驗本身就要求學生不拘泥于書本，充分發(fā)揮自己的主觀能動性，獨立思考，大膽探索，學生自主提出實驗方案和方法。微型實驗改變了傳統(tǒng)實驗過于固定的格局，同一課題可以設(shè)計不同的實驗方案，或者讓學生自主設(shè)計實驗方案，實驗更具有開放性，充分發(fā)揮了學生的主觀能動性。

【案例4】? 自制簡易小型電動裝置

在學習了電磁感應(yīng)知識以后，可以給學生布置開放性實驗課題，利用電池做一個簡易的小型電動裝置，通過實驗設(shè)計，體會通電導線如何在磁場的作用下運動。實驗原理：根據(jù)通電導線在磁場中會受到安培力的作用，平行于轉(zhuǎn)軸的導線受到不同方向的力的作用使線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動。器材建議：線圈、漆包線、干電池、導線、磁鐵（或強磁鐵），其他器材可自己補充。在學生完成實驗探究之后，分享不同的實驗設(shè)計方案，展示實驗成果，并且補充幾個典型的設(shè)計方案。

把漆包線繞成矩形線圈，漆包線在線圈的兩端各伸出約3 cm，然后用小刀刮兩端引線的絕緣漆，一端全部刮掉，另一端只刮上半周或者下半周，按圖5安裝各裝置。電路接通后，線圈轉(zhuǎn)動。讓學生解釋實驗現(xiàn)象。如果沒有線圈，也可以按照圖6的裝置制作更加簡易的小型電動機。

在此基礎(chǔ)上，教師還可以補充制作趣味性的電動火車的方法：兩端吸有短小圓柱形鋼制強磁鐵的干電池，放入很長的固定在水平桌面的螺旋線圈（由裸導線繞成）內(nèi)，干電池和強磁鐵的“結(jié)合體”就會在螺旋線圈內(nèi)運動。如圖7是簡易“電動火車”的示意圖，圖中只畫出一部分線圈，強磁鐵與線圈在任何位置始終能保持良好接觸。

總之，微型實驗是中學物理教學的重要組成部分，可以讓物理教學更加生動活潑，內(nèi)容更加豐富充實，讓學生把知識學得靈活主動，發(fā)揮了教師主導、學生主體的作用。將微型物理實驗引入到物理教學中，彌補了部分教學過程中實驗器材不足的缺點，使實驗多元化，并且讓物理知識走進生活，使得學生的各方面能力都可以得到很大提升。

參考文獻：

[1]谷春生.中學物理課外實驗與小制作舉例[J].現(xiàn)代物理知識，2010，22（1）：57-58.

[2]張治本.物理小實驗：100個物理小實驗和小制作[M].北京：華文出版社，2000：3.

（欄目編輯? ? 張正嚴）

收稿日期：2019-01-16

作者簡介：田素云（1963-），女， 中學高級教師，主要從事高中物理教學工作。