非常規物理實驗的教學演示

王中元

(湖北師范學院 物理與電子科學學院，湖北 黃石 435002)

物理演示實驗主要是一些隨堂進行的定性或半定量的實驗，它在培養學生的觀察能力、增強操作能力、訓練良好的科學習慣和科學品質等許多方面都起著非常重要的作用。由于物理學在日常生活和工農業生產中具有廣泛的應用，從而使物理演示實驗的教學資源具有廣泛性。在物理教學中充分利用豐富的非常規物理實驗教學資源，有效地進行物理演示實驗教學，這對學生直觀、有效地進行學習和掌握物理知識等方面具有重要的現實意義。

1 非常規物理實驗的概念

物理實驗是物理教學的重要內容、重要方法和重要手段。從物理實驗教學資源的角度來看，物理實驗可分為常規物理實驗和非常規物理實驗。常規物理實驗是指利用成套的學校實驗室中的實驗器材，根據一定的目的控制相關條件進行的物理實驗教學活動，它通常是利用儀器廠專門正規生產的實驗器材和設備，在使用這類儀器時必須遵守嚴格、規范、有序的操作步驟，突出其實驗的規范性、整體性。非常規物理實驗是利用非成套的學校實驗室之外的實驗材料進行的物理實驗教學活動，通常是利用學生所熟悉的在日常生活中易得物品、材料、器具、人體或人體局部以及包含物理原理的玩具等器材或運用這些資源進行開發的一類實驗，它具有簡易性、趣味性、自創性、親近性、經濟性的特點。

2 非常規物理實驗教學演示的特點

非常規物理實驗是一種重要的物理課程資源，也是一種有待進一步開發和利用的經濟型的不可忽視的實驗資源。運用非常規物理實驗進行教學演示，對幫助學生理解與掌握物理知識和提高學生的實驗能力具有重要的作用，從教學資源的來源、演示過程和操作時空等方面來看，它相對于運用常規物理實驗來說，主要具有以下幾個方面的特點。

2．1 材料簡便易得、親近感強，演示的內容豐富

物理學是一門應用非常廣泛的自然科學，在我們的日常生活中處處都充滿物理知識，物理知識融于物品和材料之中，在人為干預或進行挖掘的情況下可以通過相應的器材將物理現象、物理過程、物理原理更好地顯現出來。因此，在自然界和生產應用中的一些材料，家庭、學校、社會生活中的各類物品、器具、材料都是我們非常規物理實驗的儀器，廢舊物品、隨處可見的邊角材料以及人體都是我們非常規物理實驗的實驗資源。通過運用在生活中經常使用或身邊隨處可見的材料和物品來進行物理實驗演示，運用于物理教學環境之中，呈現物理現象或物理過程，非常貼近生活，貼近社會，使學生感到非常親近、真實、可靠，易于接受，也使學生親身體會到從物理走向生活，從生活走向物理的樂趣，進一步激發學生的學習興趣。由于演示物理實驗材料簡便易得，豐富多彩，涉及到的物理內容非常廣泛，為進行非常規物理實驗教學演示提供了豐富的教學資源。

2．2 結構簡單，步驟靈活，演示的操作性強

由于非常規物理實驗的材料和物品容易獲得，生活化與手工化的隨處可見的器材結構簡單，涉及到的實驗方案、原理、步驟一般不是很復雜，便于演示操作。把其它用途的生活材料或物品、手邊材料或物品、廢舊材料或物品、兒童玩具以及自身人體作為非常規物理演示實驗置于物理教學環境之中，教學演示的內容豐富、形式多樣，實驗步驟簡單、靈活、便捷、有趣，演示物理實驗的操作性強。

2．3 突破時間和空間的限制，演示的范圍大

在日常生活和各種環境中的種類繁多且容易得到的非常規物理實驗的材料，為我們突破時空限制、實施多種形式的物理實驗教學提供了豐富、便利的條件。演示實驗可以結合教學內容在課堂教學中開展，也可以根據需要在課外活動中進行。既可以在室內演示或家庭中的學生之間的相互演示與探究，也可以在室外進行實驗觀察與演示。總之，我們可以根據現有的多方面的實驗條件，結合學生的實際情況和教學的需要，突破時間和場地的限制，進行多種物理實驗的演示。

3 非常規物理實驗的教學演示

物理演示實驗是教學中永不過時的一種重要方法和重要手段，為系統地向學生展示物理實驗過程，再現重要的物理現象，幫助學生理解與掌握物理知識具有重要的作用。由于非常規物理實驗的材料易得，結構簡單，又可突破時空限制，它是進行物理演示實驗不可忽視的重要的教學資源，在教學中必須進行恰當選取和充分的利用。

3．1 非常規物理實驗的直接演示

非常規物理實驗的直接演示就是利用學校實驗室之外的生活材料、物品、器具和自然環境資源以及研發自制的實驗器具開展的物理實驗演示活動。物理演示實驗是教學中不可缺少的重要教學內容，但教學演示的成效并不完全取決于學校實驗室儀器設備的多少和條件的優劣，在一定程度上取決于物理教師是否恰當地選取實驗裝置進行實驗操作演示的過程和教學講授的技巧。有很多教師對非常規物理實驗演示的教學認識不足，只重視運用學校實驗室專門的實驗器材進行實驗演示，忽視非常規物理實驗的操作演示，甚至出現學校實驗室中存在相關的儀器時就用來進行相應的教學演示，實驗室中沒有相關的儀器時就不進行相應的實驗演示。由于物理學是與日常生活和生產應用聯系非常緊密的科學，他在實際中的應用非常廣泛，在人們生活環境中的一些材料乃至人體自身都是物理演示實驗教學的資源。通過非常規物理實驗的直接演示，呈現相關的一些物理現象或物理過程，反映出物理規律，促進學生對物理知識意義的建構，讓學生體驗和感受物理學在實際中的應用，更有利于培養學生的物理情感，提高學生觀察實驗的效果，幫助學生理解知識，促進學生形成技能。例如，用圖釘或一頭尖一頭平的鉛筆演示固體的壓強，用氣球摩擦帶電來演示靜電系列內容，用開水瓶演示真空不能傳播聲音等實驗。美國心理學家布魯姆說：“學習最大的動力是對學習材料的興趣。”有不少非常規物理實驗，新穎有趣，對學生的吸引力大，更能提高學生的注意力，激發學生的學習興趣，增強學生的學習情感。如用兩本書內紙張交錯疊在一起，讓兩個力氣大的男生來拉，卻無法把它們拉開，可以通過這種演示實驗的方法進行摩擦力教學的導入。學生對靜摩擦力方向的判斷總感到困難，老師可以在上課時手持一把毛刷，讓毛刷在桌上要動但又不動的情況下，引導學生觀察刷毛的形變方向，利用這個簡單的實驗演示方法就可以比較形象地幫助學生理解靜摩擦力的方向。也可將日常使用的塑料包裝帶撕成很小的細塑料絲，用手與細塑料絲之間的摩擦來演示摩擦帶電和電荷間的相互作用，實驗演示的效果好，學生觀察的興趣濃。

玩具是在日常生活中非常常見的也是深受學生們喜愛的一類型物品，有許多是利用物理原理制成的，它也是我們進行非常規物理實驗演示的資源。如在講液體的蒸發與氣體的液化時，我們可以通過演示飲水鳥玩具的飲水過程，也就是在飲水鳥面前放一杯水，它就會俯下身去，把嘴浸入水中“喝”一口，然后直立起來。可是剛直立一會兒又會俯下身去“喝”一口，然后再次直立起來。飲水鳥就這樣不停地點頭“喝”水，猶如一臺永動機，十分神奇。我們可以通過這種方式展現新奇的物理現象，充分利用學生的好奇心和認知動機來培養學生的興趣，激發學生的求知欲，提高教學效果。

3．2 非常規物理實驗的組合與制作演示

物理實驗的組合與制作演示是現代物理教學的需要，提倡使用身邊隨手可得的普通物品做物理實驗也是新課程標準的要求。一名優秀的物理教師不僅要具有嫻熟的實驗技能、規范的實驗操作、正確運用實驗開展演示物理實驗教學，而且要能夠組合、設計、制作與創新物理實驗的能力，物理實驗的組合、設計與動手制作演示是一名物理教師能力體現的重要方面之一，同時動手制作物理演示實驗儀器也是解決儀器不足的有效途徑之一。著名物理教育家朱正元教授曾極力提倡“要壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”，正是非常規物理實驗組合與制作理念的具體體現。也可以鼓勵與指導學生動手制作、組合與改進演示實驗儀器，讓學生深入地學習物理實驗的有關理論和方法、探究相關物理問題，提高物理實驗和技能，進一步提高學生的實驗素養，激發學生實驗設計、制作的興趣和熱情，增強學生的創新意識。由于有很多是生活中容易獲得的材料，組合、設計與制作的儀器一般的結構比較簡單，實驗裝置易制易修，在操作與演示時身心放松，使學生感覺到親近、自然、真實，可接受性強，也可體現出教師教學的個性和自創性，對學生具有啟發與示范作用。如在講浮力方面的內容時，可以自己用可口可樂瓶制作“浮沉子”來進行實驗演示。

3．3 非常規物理實驗與常規物理實驗的結合演示

從物理演示實驗資源的利用等方面來看，物理演示實驗可分為常規物理演示實驗和非常規物理演示實驗，常規物理演示實驗是大家非常熟悉和非常重視的一類實驗資源，但非常規物理演示實驗往往被大家所忽視。由于常規物理實驗內容和實驗儀器的局限性，在物理教學中既要重視常規物理實驗的演示，也必須重視非常規物理實驗的演示，同時也必須重視常規和非常規物理實驗的有機結合，對于具體結合的實驗演示方式和方法還要取決于物理課程的教學內容以及相關的資源狀況。常規物理實驗與非常規物理實驗的有機結合，既是現代物理課程改革與發展的需要，也是強調實驗情境的真實性、實驗情境的生活性，使物理教學成為實施情境認知的重要途徑之一，同時還可以實現各種實驗演示資源的協調統一，教學內容與教學主體的協調統一，實現學生主體、教學內容、實驗資源、生活情境的協調統一。因此，在物理教學中必須結合要講授的教學內容，為完成教學目標，根據學校實驗室的實驗器材和設備情況，選擇日常生活與社會環境的實驗資源，實現教學儀器的協調組合、資源滲透、優勢互補，形成一個演示實驗教學的資源體系，進一步增強教學的直觀性，發揮實驗整體演示的最大教學功能，幫助學生理解知識。如運用實驗室中平行板電容演示器的器材與日常生活包裝用的廢棄的泡沐和塑料薄膜結合起來演示“靜電飛花”實驗，呈現出學生預料之外的新奇現象，更好地吸引學生，進一步激發學生的學習興趣。

3．4 在自然、生產和生活中的非常規物理實驗演示

物理學是一門重要的自然科學，也是一門在生產和生活中應用非常廣泛的科學，因此，在自然界、生產和日常生活中存在著許多物理方面的知識，這也是我們進行非常規物理實驗演示的不可忽視的資源。通過在自然、生產和生活中方面的物理實驗演示，讓學生有目的地接觸社會生活環境，親身體驗和感受物理學在實際中運用的真實物理情境，使學生樂于其中，引導與啟發學生分析所含的物理知識，理解一些內含的物理原理，體現物理學科的“STS”教育，有利于培養學生的生活情感和科學情感。如結合在茂密樹林的地面上出現光斑的自然現象演示“小孔成像”實驗，可以利用日常生活中的收音機和手機演示與探究屏蔽現象，通過接觸真實的自然、生產和生活環境，能有效地激發學生學習的動機，促進學生的態度、情感和價值觀的形成與發展。

4 結束語

隨著現代科學與技術的發展，盡管有一些物理演示實驗儀器越來越先進，科技含量越來越高，但非常規物理演示實驗仍然具有常規物理演示實驗不可替代的作用，是進行物理實驗教學重要的課程資源。

[1]張 偉,郭玉英,劉炳升.非常規物理實驗:有待深入開發的重要物理課程資源[J].物理教師,2005,(9):47～50.

[2]李 屏,張 偉.初論中學物理常規實驗與“非常規”實驗有機結合的原則[J].內蒙古師范大學學報(教育科學版), 2009,(4):122～124.

[3]張 偉，郭玉英，劉炳升.“非常規”物理實驗概念探討[J].物理教師,2006,(8):27～30.

[4]王中元.培養學生進行生活化物理探究實驗的策略[J].湖北師范學院學報(自然科學版), 2008,(1):95～99.