朱杏芬

【摘要】“非常規(guī)”物理實驗，是指物理教師在教學(xué)中利用日常生活和自然界現(xiàn)象作為演示對象或條件而進(jìn)行的有別于傳統(tǒng)的常規(guī)性的物理實驗.其能夠激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)奧秘的興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和綜合應(yīng)用知識解決問題的能力，實現(xiàn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升.本文主要對“非常規(guī)”物理實驗進(jìn)行介紹，分析初中“非常規(guī)”物理實驗的重要意義，總結(jié)現(xiàn)階段物理實驗設(shè)計中存在的缺乏良好教學(xué)情境、實驗方案設(shè)計不合理等問題，探究實現(xiàn)初中“非常規(guī)”物理實驗的設(shè)計與實踐優(yōu)化策略，以供學(xué)習(xí)參考.

【關(guān)鍵詞】初中物理;“非常規(guī)”物理實驗;實踐

1 “非常規(guī)”物理實驗概述

“非常規(guī)”物理實驗是指與教材內(nèi)容相關(guān)、但又不同于課本上所介紹的傳統(tǒng)實驗方法和手段而進(jìn)行的一些創(chuàng)新性研究活動.這類實驗?zāi)軌蚣て饘W(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)探索欲望，培養(yǎng)創(chuàng)造精神，使學(xué)生獲取更加深刻的感受，從而促進(jìn)對基礎(chǔ)知識的掌握.設(shè)計巧妙的實驗來引導(dǎo)學(xué)生觀察，啟發(fā)學(xué)生去猜測，讓學(xué)生親身參與實驗，使學(xué)生積極主動地投入到學(xué)習(xí)之中.此外，“非常規(guī)”物理實驗是指在普通的物理學(xué)習(xí)中，教師根據(jù)課堂情境、需要或者創(chuàng)新能力等因素而設(shè)計出來的一些與眾不同的物理小實驗，這種實驗有別于傳統(tǒng)意義上的經(jīng)典物理實驗，其更貼近生活和社會現(xiàn)象，也更具挑戰(zhàn)性和啟發(fā)性，從而激起了學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望和濃厚的參與熱情，使初中學(xué)生體會到自己就是實驗研究人員之一，親身感受著實驗帶給其成功喜悅的同時還收獲了許多寶貴的科學(xué)精神和思想品質(zhì)[1].

2 初中“非常規(guī)”物理實驗的重要意義

“非常規(guī)”物理實驗，即不同于傳統(tǒng)意義上的科學(xué)探究活動，在課堂教學(xué)中，其有著特殊重要的地位和作用.一方面，“非常規(guī)”物理實驗?zāi)苁钩橄蟆⑸願W的物理知識變得直觀化、具體化；另一方面，通過這種形式還可培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與合作交流等多方面綜合素質(zhì).

第一，使學(xué)生獲得科學(xué)探究活動經(jīng)歷，形成嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增長才干.大部分學(xué)生都習(xí)慣于教師所講授的標(biāo)準(zhǔn)化的物理實驗，但很少親自去嘗試或者設(shè)計出屬于自己的實驗來.這就需要給學(xué)生充足的時間和空間，引導(dǎo)學(xué)生開闊視野，放飛心靈，鼓勵學(xué)生用自己喜歡的方式表達(dá)認(rèn)知和情感.

例如 在“光的折射”物理實驗教學(xué)時，教師可以先讓學(xué)生利用身邊隨手可及的材料制造簡易的光路模型，然后再帶領(lǐng)學(xué)生按照自己設(shè)計好的線路進(jìn)行演示，最終將各種結(jié)果歸納總結(jié)出來.此舉既調(diào)動起了全班同學(xué)的積極性，又鍛煉了學(xué)生的動手能力，也讓學(xué)生真正地參與其中并享受其樂，探究其中的科學(xué)道理.

第二，使學(xué)生獲得科學(xué)探究活動經(jīng)歷，逐步樹立創(chuàng)新意識，提高綜合素質(zhì).每個人都渴望成功，初中學(xué)生正處于成長發(fā)育的關(guān)鍵時期，因此，教師在教學(xué)工作中應(yīng)該順勢誘導(dǎo)，循序漸進(jìn)，努力營造寬松愉悅的氛圍，鼓勵學(xué)生大膽假設(shè)，細(xì)心求證，盡量滿足學(xué)生的愿望，幫助學(xué)生完成由被動接受向主動探索轉(zhuǎn)變的跨越.

第三，使學(xué)生獲得科學(xué)探究活動經(jīng)歷，體會成功快樂，建構(gòu)良好的自信心.通過“非常規(guī)”實驗，可以充分調(diào)動起每個學(xué)生的主體性，讓學(xué)生成為真正的學(xué)習(xí)主人，并且促使學(xué)生善于把書本知識運(yùn)用到實際操作中去，做到融會貫通，舉一反三[2].

3 初中物理實驗設(shè)計存在的問題

3.1 傳統(tǒng)教學(xué)觀念的影響

由于傳統(tǒng)觀念的影響，教師和學(xué)生普遍存在著“重結(jié)論輕過程”的思想傾向，因此很多教師忽視了演示實驗的作用，及其在探究性實驗中所起的關(guān)鍵作用.也有部分教師沒能正確處理好講授式實驗和探究式實驗兩者間的矛盾，往往把精力放在如何讓學(xué)生記住操作步驟上，而對于如何創(chuàng)造條件使學(xué)生積極主動地參與科學(xué)探索過程卻考慮較少.此外，缺乏科學(xué)性和可操作性，有些教師為了追求課堂氣氛活躍而忽視對現(xiàn)象的觀察與分析，只是簡單地把演示實驗改成學(xué)生實驗，這樣做雖然能夠吸引學(xué)生注意力，但卻沒有給學(xué)生留下深刻印象，也有的將自己想到的方法隨便加以變通就用于實際，結(jié)果導(dǎo)致實驗效果差強(qiáng)人意.與此同時，部分教師不重視模型制作，過程表述含糊其辭，照搬書本上的實驗步驟或圖解，使得實驗流于形式，失去真正目的.

例如 在“探究影響滑動摩擦力大小因素”實驗時，很多學(xué)生按要求進(jìn)行實驗后，認(rèn)為該組實驗已經(jīng)完成，至此再無需任何處理即可回答問題，卻不知還應(yīng)該寫出實驗所采取的措施及實驗數(shù)據(jù)，才算達(dá)標(biāo).另外，實驗報告書面語言描述太少，更談不上口頭語言描述，導(dǎo)致最終評價時難度增大.教師對實驗原理敘述不清楚，甚至根本未提供任何信息，例如：“測定壓強(qiáng)的實驗”，部分學(xué)生僅僅記錄了某次實驗中水銀柱高度發(fā)生的細(xì)微變化（約0.01mm），并且不說明具體原因，當(dāng)被問起時，學(xué)生無法深入了解實驗內(nèi)涵.在我國當(dāng)今的新課程改革過程中，隨著對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重視，許多教師開始嘗試將“非常規(guī)”物理實驗引入到教學(xué)中，但大部分老師只是簡單地把這種實驗看做是另類的“小發(fā)明”，并沒有真正認(rèn)識到其所蘊(yùn)藏的巨大潛力.因此，如何更好地利用“非常規(guī)”物理實驗提高學(xué)生的動手能力和綜合應(yīng)用知識解決問題的能力，使學(xué)生獲得親身體會和感悟，是值得深入探討的問題[3].

3.2 實驗方案設(shè)計不合理

實驗方案設(shè)計不合理，例如：如在測量未知電阻阻值的實驗中，教師事先應(yīng)該根據(jù)學(xué)生知識儲備情況設(shè)計教學(xué)過程，如果關(guān)于串聯(lián)電路歐姆定律的應(yīng)用學(xué)生已經(jīng)有所掌握，那么測電阻就不能局限于伏安法測電阻一種方法，而應(yīng)該把實驗全面地對學(xué)生開放.提供充足的器材（電阻箱、定值電阻、多個電壓表等），讓學(xué)生相互討論并選擇合適器材設(shè)計實驗.這種情況下，學(xué)生可能會討論出利用等效替代法、比值法等非常規(guī)方法來測量電阻，課堂效率會極大提高.另外，某些演示實驗裝置的制作不符合要求，如干燥管內(nèi)的小燒杯漏水，酒精噴燈火焰太短等.此外，教師對實驗原理和操作步驟了解不透徹，例如，在探究杠桿平衡條件時，用手輕捏杠桿，觀察杠桿是否轉(zhuǎn)動，這種方法雖然快捷卻難以保證杠桿始終處于靜止?fàn)顟B(tài).最后，部分教師對實驗原理和操作步驟了解不透徹，導(dǎo)致實驗失敗.例如，用打點計時器進(jìn)行頻率的測量時，由于受人為因素影響較大，故每隔一段時間就要校正一次刻度盤，從而降低了實驗效率.正確的做法是，先將頻率標(biāo)尺放在刻度盤0點，按住頻率微調(diào)鍵，使頻率顯示值穩(wěn)定后，再慢慢松開頻率微調(diào)鍵.

4 初中“非常規(guī)”物理實驗設(shè)計與實踐優(yōu)化策略

4.1 創(chuàng)設(shè)良好教學(xué)情境

教師創(chuàng)設(shè)良好教學(xué)情境，可以更加充分地挖掘出每一位學(xué)生身上蘊(yùn)藏的潛能，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的知識儲備，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生自主思考問題、解決問題能力的目標(biāo).在教師精心組織下，學(xué)生通過親歷觀察、操縱實驗裝置或者參與試驗活動，可以獲取直接感官印象，也可以利用間接認(rèn)識結(jié)果，建立起豐富的感性認(rèn)識，再運(yùn)用科學(xué)原理去推導(dǎo)出正確答案，進(jìn)而掌握相應(yīng)的科學(xué)概念及規(guī)律.

例如 在“初識家用電器和電路”一課，探究如何讓小燈泡亮起來的實驗，可以轉(zhuǎn)換成課前實驗——用最簡單的材料做一個小手電筒.學(xué)生自主設(shè)計制作，在課堂上展示個人作品，其他學(xué)生觀察尋找作品的優(yōu)缺點，并相互討論交流，逐步完善實驗設(shè)計，達(dá)到真正認(rèn)識完整電路結(jié)構(gòu)的目的.

“非常規(guī)”物理實驗設(shè)計與實踐不僅能激發(fā)學(xué)生對物理課堂的興趣和探究欲望，而且可以幫助學(xué)生深刻領(lǐng)悟物理知識內(nèi)涵，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效率.針對某些抽象難懂的概念，教師可以借助演示實驗輔助教學(xué)，把復(fù)雜的問題簡單化，既降低了學(xué)生的理解難度，又拓寬了學(xué)生視野.

例如 在講述“光的折射”時，教師可以選擇玻璃磚棱鏡的演示實驗，讓學(xué)生清楚看見三次反射光線都偏離了原來的方向，明白了什么叫做光的折射，通過這個實驗，學(xué)生輕松記住了光的折射定律.從生活經(jīng)驗出發(fā)，緊密聯(lián)系社會實際，注重實驗內(nèi)容的多樣化、生活化，引導(dǎo)學(xué)生親歷生活中的科學(xué)現(xiàn)象，深刻認(rèn)識客觀世界運(yùn)動變化的普遍規(guī)律，通過完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)其空間想像能力[4].

4.2 優(yōu)化實驗教學(xué)設(shè)計

教師在進(jìn)行物理實驗設(shè)計時，還需要分析新課程標(biāo)準(zhǔn)要求，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的全過程.在這個過程中，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會觀察、實驗操作、記錄數(shù)據(jù)、處理信息以及交流討論等方法，逐步形成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，獲得親身參與科學(xué)探究的體驗，增強(qiáng)對自然界和人類社會的好奇心與探索欲望，發(fā)展創(chuàng)新意識和實踐能力.為了使學(xué)生更加深入地認(rèn)識到所學(xué)知識是如何被應(yīng)用于日常生活之中并服務(wù)于社會，教師可以提出基礎(chǔ)型、拓展型、綜合型三種不同層次的開放式實驗，其主旨就是將原來傳統(tǒng)封閉的單向式實驗變成雙向互動的多維立體式實驗，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實際解決問題的能力.首先是確定教學(xué)目標(biāo)，然后根據(jù)目標(biāo)選擇實驗器材、制訂實驗計劃，其次準(zhǔn)備儀器裝置，最后檢測數(shù)據(jù)收集處理，只有做好預(yù)期工作，才能保證實驗順利完成.

主要的方法有，第一，興激趣導(dǎo)入法：通過各種形式來吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生主動參與其中.比如利用音樂、歌曲等調(diào)動學(xué)生積極性，還可以把復(fù)雜抽象的知識點編成故事講給大家聽或者表演節(jié)目等.第二，演示實驗法：利用模型或者圖片向?qū)W生介紹實驗原理及操作步驟，同時也會穿插部分小游戲，幫助學(xué)生更直接地認(rèn)識實驗內(nèi)容，增強(qiáng)興趣.第三，情境再現(xiàn)法：根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容，將歷史人物、典故、神話故事等融入實驗之中，既豐富了實驗的內(nèi)涵又拓寬了學(xué)生的視野.第四，角色扮演法：組織學(xué)生自己去做實驗，然后選擇幾個最感興趣的學(xué)生擔(dān)任實驗員，全班輪流觀察記錄，指導(dǎo)教師則負(fù)責(zé)整個實驗的安排與總結(jié)工作，鼓勵學(xué)生自己親身經(jīng)歷，獲得第一手資料，深刻領(lǐng)悟?qū)嶒炚嬷B.第五，猜想假設(shè)法：盡量避免完全按照書本上寫的程序來做實驗，充分考慮實際條件的限制，打破定勢思維，開闊眼界，尋找突破口，爭取達(dá)到預(yù)期效果[5].

4.3 深挖實驗素材

教師在教學(xué)工作中，利用舊器件創(chuàng)新制作出具有觀賞性的“非常規(guī)”實驗，例如：在講解滑動摩擦力時，可將兩塊木板分別涂上油漆并粘接起來，再做成大小相同的長條形盒子模型，然后放置于桌面之上，其他類似的還有杠桿原理的演示實驗等.這種借助已有器件或工具自己制作簡易實驗的方法既節(jié)省了開支又鍛煉了學(xué)生的動手操作能力，更增加了趣味性與挑戰(zhàn)性，使學(xué)生真正感受到了科學(xué)就在身邊.充分利用現(xiàn)場資源，創(chuàng)新引導(dǎo)學(xué)生參與實驗活動，在日常教學(xué)過程中，教師與學(xué)生往往忽視了生活環(huán)境對物理實驗的影響，事實證明，任何一項實驗的產(chǎn)生都離不開豐富多彩的生活背景.因此，在教學(xué)過程中，教師要善于捕捉每一處生活情境，把握住機(jī)會激勵學(xué)生積極思維，勇敢嘗試，培養(yǎng)初中學(xué)生勤于觀察、樂于探索的良好習(xí)慣.

5 結(jié)語

綜上所述，“非常規(guī)”物理實驗的設(shè)計與研究要從課堂教學(xué)入手，根據(jù)教學(xué)需要選擇典型的“非常規(guī)”物理實驗，優(yōu)化整合相關(guān)的教學(xué)資源，改變單純依靠教師講授、死記硬背等傳統(tǒng)模式，采取靈活多樣的教學(xué)策略，營造寬松愉悅的教學(xué)氛圍，引領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)物理世界，觸摸物理脈搏，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展.

參考文獻(xiàn)：

[1]李小婕.非常規(guī)物理實驗在初中物理教學(xué)各環(huán)節(jié)中的實踐探究[D].揚(yáng)州大學(xué)，2021.

[2]陳濟(jì)豪.初中“非常規(guī)”物理實驗的設(shè)計與案例研究[D].上海師范大學(xué)，2020.

[3]張志巖.基于“非常規(guī)”實驗的初中物理微課設(shè)計與實踐[D].內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2019.

[4]付彬.基于初中“非常規(guī)”物理實驗的創(chuàng)客教育實踐[D].內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2017.

[5]劉靜.在初中利用“非常規(guī)”物理實驗體現(xiàn)“生本教育”的實踐[D].內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2013.