"非常规"物理实验对初中生进行物理启蒙教育的意义

学生要形成物理概念和认识物理规律之前必须对之有一定的感性认识，这种认识既可以来源学生周遭的生活环境，也可以来源于实验提供的物理事实，如何把生活环境和实验有机结合起来构建起始年级的教学情境，应该成为初中物理教学过程追求的一个目标。实现这一目标的关键是在生活与物理学知识之间架起一个桥梁，而取材于生活环境资源开展的"非常规"物理实验，恰恰能够发挥这种桥梁或纽带作用。因为利用"非常规"物理实验为初中物理起始年级营造的教学情境，能使学生感到物理学亲近、真实、可靠，能切身体会到物理科学与自身实际生活、物理科学技术与社会发展以及物理与人之间的关系，从而认识到物理来源于生活，学到的物理知识能应用于生活和社会。可见，"非常规"物理实验可以实现对初中生进行良好的物理启蒙教育，其重大意义体现在以下方面：

（1）有利于呈现生活化的物理内容

教学内容的呈现方式多种多样，要考虑怎样才能适合学生的心理特征，以达到优化教学的目的。物理教学起始年级教学情境的设置，应该能提供真实与逼真的活动，为已有经验和新知识的互动创造机会，消除其隔阂与冲突，以利于较好地同化和顺应新知识。

利用厂制的实验器材提供的感性材料，一般是为了使学生对物理事实获得明确的认识而精心设计的，实验内容呈现的方式往往显得非常专业化，这些设备有可能造成学生的实际经验与物理现象之间转换的不畅通。而利用学生熟悉的生活材料、物品或器具进行的"非常规"物理实验，更贴近学生的生活环境，更贴近学生已有的知识经验，有利于打破由于过于专门化的物理实验给初中生带来的陌生感，在实际生活和物理事实之间搭建桥梁。

例如人教社初中《物理》教材第一章"声现象"中，内容呈现方式运用了唱歌、瀑布、蛙叫等发声物的图片以及大象用人类听不到的"次声"交流等散文，同时为教师运用"非常规"物理实验提供了广阔的空间。教材中要求探究"声是怎样产生的？"其实，学生身边有大量的相关现象，只要教师善于利用身边物品甚至是利用人体自身设计实验方案，就可以随时组织学生进行自主探究学习活动。图1所示是人们熟悉的"非常规"物理实验：让学生用牙齿咬住细线一端，左手持另一端拉紧，用右手弹拨细线，牙齿可感受到细线发声时在振动；用手触摸猴头部位发声，手会感觉到声带在振动。此外，教师还可以组织学生利用直尺、水杯、鼓、乐器等生活环境物品开展实验活动，不一定要用音叉之类的厂制器材也可以取得好的效果。可见，利用"非常规"物理实验创设的教学情境，使得物理与学生生活更为贴近，抽象概念和抽象规律以学生熟悉的物品再现，消除陌生感、畏惧感，有利于使物理学科在初始阶段被初中生接纳。

（2）有助于学生抽象思维的发展

有一种观点认为，课堂上少做实验、以讲实验代替做实验、对学生进行大量的习题训练，则有利于培养抽象思维能力。这显然是应试教育思想带来的对培养抽象思维能力的认识误区。从具体、感性的实践引向抽象概括，才是掌握知识、发展思维能力的一般规律。

使学生对学习材料有充分的理解，是发展思维的直接前提。物理课堂提供的学习材料只有能被学生理解，才能促进其思维能力的发展。因为抽象思维以一定的感性实践为基础，在初步分析和概括中逐步发展。"非常规"物理实验可以使学生获得更多的感性认识和材料，为学生的抽象思维奠定扎实的基础。因此，物理起始年级的教师，必须引导学生观察生活，使学生认识到其中包含的大量的物理现象，以此为基础帮助学生学会初步的分析和概括。

例如在讨论响度与发声体振动的振幅的关系时，除了教材上的演示实验之外，教师还可以在课堂上引导学生观察身边的发声现象：用手指撑起的橡皮筋儿的振动幅度与之发声大小的关系、用手拍打桌面的声音大小与振动幅度的关系等，然后综合这些现象找出它们的共性，总结出"发声体振幅越大、响度越大"的关系。

根据学生思维发展的特点，可知将事物的有关因素和无关因素区分出来，是初中阶段学生抽象思维训练的主要任务。教材通过将音叉发出的声音信号输入到示波器上，呈现不同音叉发声时的波形。我们还可以利用学生熟知的一些乐器来补充演示实验，比如将电子琴发出的声音信号输入到示波器与音叉相比较，电子琴的音调以琴键高低有序排列，有利于排除男女同学不同的音色对学生感受频率概念的错误干扰，这样，学生对电子琴的音调高低体会更为直接，剔除音色这个无关因素后，音调与频率波形的关系也更加明显。

（3）更能体现"从生活走向物理"的课程理念

"非常规"物理实验，一方面可以帮助教师训练学生从现象提取物理事实的能力和理解抽象的物理模型，另一方面，也有助于活化已掌握的物理概念和规律，不仅能解释书本中的实例或解决物理习题，更应该广泛地理解和解释所处生活环境中的现象。

学生生活环境中有很多可以用来引入物理概念和物理规律的学习材料。比如在讲授"大气压"的课堂上，教师可以利用生活中经常使用的橡胶"吸盘挂钩"演示挂重物而不脱落，如图2所示，提出问题："吸盘没有粘性，为什么可以紧贴玻璃不掉下来呢？"该问题可以用来引起学生思考并说明大气压的存在，同时让学生感知"大气压很大"的事实，以此来补充马德堡半球实验。这样，会让学生感到物理知识更亲切，物理知识在生活中无处不在。再如，还可以用家庭装洗发水的瓶子来演示，以补充学生不熟悉的活塞式抽水机的工作原理，如图3所示。此外，为了让学生更好的理解滑动摩擦力的大小与压力的关系，可以让学生比较对黑板擦施加不同压力时擦黑板的感觉，让学生认识到日常简单的行为中也蕴含了丰富的物理知识。这样的"非常规"物理实验教学，会促使学生对手边常见的物品自然而然地设想"还有什么其它用途？"这不仅将物理事实与学生生活联系起来，还会使学生体会到物理知识源于生活也能回归生活、解释生活，而且是培养学生创新思维的一个起点。比如当学生了解了温度计是利用液体热胀冷缩的原理之后，教师可以布置课外作业，让学生利用生活材料制作一个简单的液体温度计。在物理启蒙教育阶段，这种制作类作业，不仅能让学生体会到生活材料和所学知识不再是没有关系的东西，还能检验学生对知识的掌握情况，同时，有利于培养学生的动手能力和创造能力。

（4）有利于探究式学习的开展

新的课程理念指出"科学探究既是学生学习的目标，又是重要的教学方式之一"。也就是说在提倡学习方式多样化的前提下，特别注重科学探究活动，相应的，在新教材中也是有意识地用科学探究过程七要素来引导学生进行学习活动，如探究固体融化时温度的变化规律，探究串并联电路特点等。

根据循序渐进的原则以及考虑课堂教学时间限制，有些探究活动只是引导学生了解探究的部分要素。图4是人教版八年级《物理（上）》"探究色光的混合和颜料的混合"的教学部分，其中涉及到了探究活动的部分要素。我们可以看出，在设计实验和进行实验部分[4]，采用的就是利用生活物品进行的"非常规"物理实验。

同时，通过教材分析也可以看出，在初中阶段大部分探究问题是教材已制定好的由教师提出的。因此为了培养学生能从日常生活、自然现象或实验现象的观察中发现与物理学有关的问题，教师有必要设计情境，启发学生从身边入手提出有意义的问题，这个环节是开展科学探究的前提。