论微型实验在物理教学中的应用

田素云

摘  要： 物理是一门以观察和动手实验为主的基础学科，学生在物理课堂中通过观察与操作，获得对知识的理解和应用，从而培养了学生实事求是的科学态度。在物理教材中有很多物理微小实验，有的是简易分组小实验，有的是演示小实验。小实验因其简单、快捷、直观、易操作、有趣等特点，是提升物理课堂教学效率、提高学生科学素养的有效手段。文章主要从理论上阐述微型物理实验的特点和作用，并结合笔者在物理教学中的实例，对微型实验的几个具体问题进行探讨。

关键词：微型实验;物理教学;科学素养

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2019）4-0070-3

所谓微型实验，指的是器材成本低、操作简易、现象明显的实验。它可以是随堂演示的小实验，也可以是课外家庭小实验;可以是教师课堂演示学生参与观察分析的“演示小实验”，也可以是由学生根据个人兴趣爱好自主探究的趣味小实验。微型实验由于其独特的特点，是提升物理课堂效率、培养学生物理核心素养的有效手段。

1    微型物理实验的特点

与常规实验相比较，微型物理实验具有明显的特点，并逐渐被人们所重视，在物理习题教学和课堂教学领域中占有重要的地位。微型实验具有以下特点。

1.1    微型实验仪器成本较低，取材方便

微型实验所利用的器材，基本上都是日常生活用品、玩具或废旧物品，比如易拉罐、橡皮、气球、直尺、细绳、乒乓球、弹簧、水杯等常见的物品都可以成为实验的材料。这些材料在身边随处可见，这大大降低了实验成本，使得学生人人参与到物理实验中成为可能，能真正发挥学生的主体性。

1.2    微型实验操作简单，现象明显

简单易做是微型实验的鲜明特点，学生可以根据物理实验的目标，自己参与实验方案的设计，亲自进行操作，或者在教师的指导下进行实验，而不需要按部就班地进行繁杂的实验过程。其次，这些微型实验现象比较明显，易于观察，明显的实验现象让学生在动手实验中感受到乐趣，从而提高学生做实验和学习物理的热情。

1.3    微型实验贴近生活，体现自创

微型物理小实验可以拉近物理与生活的距离，让学生理解物理来源于生活而服务于生活，从而感受到学习物理就是体验、理解和发现周围世界的过程。另外，由于生活物品本来都有各自的价值和功能，用生活物品来做实验本身就是创新的过程。比如，同一种常见的生活材料可以做哪些实验，一个物理实验课题可以利用哪些材料等问题，都是具有发散性的，可体现教师教学的个性和自创性。即使教师采用的是他人的实验方案，对学生而言同样具有很好的启迪作用。例如，对于超重、失重的判断中，总会有部分学生混淆速度方向和加速度方向的关系，对此可以布置学生回家进行小实验体验。比如回家尝试在台秤上进行下蹲，观察台秤上的示数变化，增加生活体验，并用物理知识分析解释。

2    微型物理实验在物理教学中的应用

2.1    提高学生的学习兴趣，激发学生的求知欲

爱因斯坦说过，“兴趣是最好的老师”。物理学中的概念、规律都是借助于实验得到的，因此简易、真实、形象、生动、直观、体验深刻的小实验能给予学生丰富的感性认识，能通过感官刺激唤起他们对物理學习的兴趣以及物理问题的深度思考。由于微型实验仪器可以在生活中找到替代品，学生面对这些熟悉的实验仪器，从心理上缩短了与实验的距离，消除了做实验的畏惧感，从而激发学生的兴趣及做实验的欲望。

【案例1】  静电实验

在进行起电方式的教学时，可以使用学生熟悉的物品进行简易实验的演示，比如直尺、气球、兵乓球等。

如图1所示，将塑料尺悬挂在铁架台上，细线应系在尺子的中点，并用胶带在细线与尺子的系点处环绕2～3圈。将带电橡胶棒靠近，检测塑料尺带上何种电荷。实验中可以将塑料尺与毛皮摩擦，使塑料尺带上负电荷，毛皮带上正电荷。再将塑料尺与塑料袋摩擦，结果塑料尺带上正电荷，而塑料袋上有过量负电荷。在课堂上，还可以用气球简单展示摩擦起电，将气球与头发摩擦之后，可以轻松吸附在黑板上，学生看到吸在黑板上的气球，进而对本节课的学习充满了兴趣和求知欲。

如图2，可以让学生课后进行小实验，因为在教室里不一定有水源，让学生回家尝试想办法使塑料尺或者玻璃棒带上电，靠近细小的水流，会观察到什么？能否解释清楚这一现象？

【案例2】 机械能守恒实验

在讲授机械能守恒定律时，可设计一个小实验：水桶一个，装有半桶水，用绳子悬挂，如图3。请一个学生在地上站好，双手扶住水桶，让它距学生的鼻子1 cm，然后将小水桶无初速度放开，水桶在重力作用下会摆动起来，水桶远离学生以后又会靠近学生，向学生撞来。学生如果没学习过机械能守恒定律，肯定会逃走，如果学生学习过机械能守恒定律，一定会坦然地站在原地。这个实验必须对科学有足够的信任才能保持纹丝不动。我们学习了很多科学知识，但自己对很多知识并不是十分相信，通过这个实验可以加深学生对机械能守恒定律的体验和理解。

2.2    提供丰富的感性材料，突破教学难点

微型实验可以针对课堂教学中的难点进行设计。例如，在《光的色散》一节，对于三棱镜对白光的色散，我们可以利用多媒体投影仪，在背景上用Word或在PPT黑色背景中留出一条白带，然后将三棱镜放到上面，就会看到真实的色散现象——人造小彩虹。这样会让学生感受到科学的神奇。针对学生的疑难问题或某些思维障碍，可以设计一些具有引导、启发、再现作用的课外小实验，帮助学生理解物理教学中的难点。

【案例3】  水会洒出来吗？

如图4，用细绳系住一塑料桶，在桶内装上半桶水，然后到室外试一试，能否让水桶在竖直平面内做圆周运动，而水桶里的水不会甩出来，并分析、解释其中的道理。

评析：将装有水的水桶倒过来，学生依据生活经验，断定水一定会流出来。但是，通过实验却发现不管水桶处于竖直平面内的任何位置，水都不会流出来，与自己的猜想结果恰好相反。使学生对实验产生了浓厚的兴趣，从而引发思考和探索。

2.3    培养学生对实验现象的综合分析能力

观察是物理学的开端，因为人们通过对各种物理现象的观察、比较、分析、综合，才得出对一般物理现象的提问、猜想、解释、推理、论证。培养学生认真观察的能力是培养科学素养的一个重要方面。

微型物理实验为培养学生的观察能力提供了重要途径。过去课堂上的演示实验都是由教師一个人做，全体学生进行观察，许多实验现象只有前排的学生才能看得清楚，多数学生对实验印象模糊。而微型实验实现了学生人人动手实验，这就意味着每位学生都能观察到实验现象。对实验现象的深入观察，可以启迪学生的思维，是深度学习的开始。没有真实的实验，学生就无法深刻理解所学的物理知识。所以，观察好实验现象以后，学生会自动地分析、深入理解所学习的物理知识。

2.4    发挥学生的主体作用，激发学生的自主创新能力

培养学生的创新精神和实践能力是培养物理学科核心素养的核心问题。生活中的小实验本身就要求学生不拘泥于书本，充分发挥自己的主观能动性，独立思考，大胆探索，学生自主提出实验方案和方法。微型实验改变了传统实验过于固定的格局，同一课题可以设计不同的实验方案，或者让学生自主设计实验方案，实验更具有开放性，充分发挥了学生的主观能动性。

【案例4】  自制简易小型电动装置

在学习了电磁感应知识以后，可以给学生布置开放性实验课题，利用电池做一个简易的小型电动装置，通过实验设计，体会通电导线如何在磁场的作用下运动。实验原理：根据通电导线在磁场中会受到安培力的作用，平行于转轴的导线受到不同方向的力的作用使线圈连续转动。器材建议：线圈、漆包线、干电池、导线、磁铁（或强磁铁），其他器材可自己补充。在学生完成实验探究之后，分享不同的实验设计方案，展示实验成果，并且补充几个典型的设计方案。

把漆包线绕成矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约3 cm，然后用小刀刮两端引线的绝缘漆，一端全部刮掉，另一端只刮上半周或者下半周，按图5安装各装置。电路接通后，线圈转动。让学生解释实验现象。如果没有线圈，也可以按照图6的装置制作更加简易的小型电动机。

在此基础上，教师还可以补充制作趣味性的电动火车的方法：两端吸有短小圆柱形钢制强磁铁的干电池，放入很长的固定在水平桌面的螺旋线圈（由裸导线绕成）内，干电池和强磁铁的“结合体”就会在螺旋线圈内运动。如图7是简易“电动火车”的示意图，图中只画出一部分线圈，强磁铁与线圈在任何位置始终能保持良好接触。

总之，微型实验是中学物理教学的重要组成部分，可以让物理教学更加生动活泼，内容更加丰富充实，让学生把知识学得灵活主动，发挥了教师主导、学生主体的作用。将微型物理实验引入到物理教学中，弥补了部分教学过程中实验器材不足的缺点，使实验多元化，并且让物理知识走进生活，使得学生的各方面能力都可以得到很大提升。

参考文献：

[1]谷春生.中学物理课外实验与小制作举例[J].现代物理知识，2010，22（1）：57-58.

[2]张治本.物理小实验：100个物理小实验和小制作[M].北京：华文出版社，2000：3.

（栏目编辑    张正严）

收稿日期：2019-01-16

作者简介：田素云（1963-），女， 中学高级教师，主要从事高中物理教学工作。