教師在教學中可以充分利用學生生活中的易得器具、學習用品、玩具、手機等，開發出展示物理現象、啟迪物理思維、揭示物理規律等寓教于樂的“非常規”物理實驗，既簡便易得生活化，又能很好地體現自創性、體驗性、趣味性。下面，筆者將“非常規”物理實驗分為“情境實驗”“體悟實驗”“探究實驗”“創新實驗”四類，通過列舉、分析相關實驗案例，梳理“非常規”物理實驗的功能作用與育人價值。

一、情境實驗——創設情境激發學生學習興趣

創設情境是學生有效學習的基礎，創設情境進行教學，在培育學生物理學科核心素養方面有著重要作用。在情境中產生疑難，在疑難中產生問題，引發學生認知沖突，促使學生積極思考，對其核心素養培育至關重要。教學中教師可以根據教學目標，利用生活中各種不起眼的物品，創設一些能使學生產生認知沖突，或與現實生活和已有經驗相矛盾的情境，調動學生學習積極性，啟發學生深度思維。

在進行自由落體教學中，可以把一張紙對折拆分成兩張相同的紙，然后將其中一張紙揉成紙團，將紙團和紙張從同一高度同時靜止釋放，隨即提出問題：兩張紙誰先落地？兩張紙質量相同，一個揉成團，一個是一張紙，為什么下落時間不一樣呢？引發學生認知沖突。指導分析原因：物體體積不同、空氣阻力大小不同，會影響其落體運動，導致下落的時間不同。在進行超重與失重教學時，可以自制失重演示儀（圖1），將兩個環形磁鐵穿在一根筷子上面，初始兩個環形磁鐵異名磁極相對且靜止于筷子上，將這一系統整體平穩拋出，會觀察到兩個環形磁鐵相互吸引到一起，這是為什么呢？讓學生帶著問題學習。在學完超重和失重規律以后進行原因分析：兩個環形磁鐵被拋出后處于完全失重狀態，環形磁鐵與筷子之間的彈力為0，導致環形磁鐵與筷子之間沒有摩擦力，又因為環形磁鐵間的相互吸引使得磁鐵移動到了一起。

情境實驗意在通過實驗創設真實情境，并設置合適的問題，激發學生探究欲，培養學生通過觀察實驗現象發現問題、提出問題、解決問題的能力。

二、體悟實驗——培養學生正確的物理觀

物理觀的建立需要學生在自我認知經驗的基礎上進行深度的提煉和領悟，體悟實驗利用學生身邊物品進行實驗，讓學生在實驗中觀察物理現象，用物理思維、學科觀點等分析實驗。

在進行力的合成與分解教學時，引導學生仔細觀察衣服上的拉鏈，拉鏈在拉合后很難徒手掰開，可是一個小小的拉鎖頭卻可以輕松拉開，這是為什么呢？先讓學生觀察拉鎖頭內部結構，引導學生從力學結構方面思考探究原理。用杯子和乒乓球定性研究圓周運動向心力。在圓周運動向心力的情境創設中，在杯子里面放一個乒乓球后倒扣在桌面上，設置問題：如何在手不接觸杯子里乒乓球的前提下，讓乒乓球離開桌面呢？然后指導學生快速轉動杯子，使乒乓球沿杯子側壁做圓周運動，隨著角速度的增大，乒乓球與杯子間的彈力越來越大，乒乓球沿著水平方向做穩定的圓周運動，最后將杯子緩慢提起，因為杯中的乒乓球依舊在做水平方向的圓周運動，所以也隨之離開桌面。

體悟實驗意在利用學生身邊易得到的物品創設直觀情境，便于學生參與，以更好地引發學生思考并提出自己的一些猜想，讓學生體悟現象背后的物理原因，使學生通過觀察生活中的一些現象，提出有價值的物理問題，最后逐步形成提出問題、分析問題及解決問題的能力。

三、探究實驗——啟迪學生科學思維

科學探究既是學生學習目標，又是重要的教學方式之一。科學探究的形式多種多樣，要避免讓學生按教師或教材的既定步驟進行虛假探究，即只把注意力集中在與探究假設相符的物理事實上。此外，不用視頻實驗或PPT動畫等多媒體實驗代替真實實驗，盡量不用制式的成套器材探究所謂的實驗現象。

光的全反射演示。將礦泉水瓶側壁開約為0.5厘米的口，倒入水放置在燒杯架上，將激光筆水平對準礦泉水瓶開口處，可以看見激光在水柱中的全反射，并且隨著水流的流出水柱將發生變形，激光依然發生全反射，并隨著水柱的變形“封閉”在水柱中（圖2）。用松緊帶、筷子、泡沫球制作簡易波演示儀，然后進行波的形成和傳播的可視化演示（圖3）。傳統制式波演示儀集成化程度高，內部用的是偏心輪，無法外在演示波的形成和傳播，學生也就無法觀察到質點間的相互作用，這導致學生對波的形成機理理解形式化、表面化。簡易波演示儀用長80厘米、寬3厘米的松緊帶每隔5厘米左右固定一根筷子，筷子一端固定直徑為2厘米的泡沫球，然后將整個儀器水平固定在光具座上，驅動一端筷子在豎直方向上振動，可以直觀地看到筷子之間逐漸起振，最后再將各點連成線以便于更形象地演示。

探究實驗意在培養學生利用各種簡易器材或物品設計科學的探究方案，通過改進已有制式儀器以更好地展示物理現象及內涵，進而引導學生參與實驗探究，推理物理規律，解釋物理現象，等等。

四、創新實驗——樹立科學態度與責任

學生的學習用品琳瑯滿目且設計精美，其中就有許多可以用來進行“非常規”物理實驗。教師在教學中可以根據現實條件選取學生學習用品，采用適當的方法，提出合適的創新實驗任務，在學習用品的構造、原理中提煉、挖掘物理實驗素材。

修正帶里的圓周運動。學生用的修正帶，其結構含有豐富的圓周運動知識，在描述圓周運動的物理量學習中可以將廢舊的修正帶進行拆解，然后引導學生觀察探索，在這一過程中不僅可以直觀地將線速度、角速度等物理量進行定義解釋，同時還能使學生更深刻地理解同齒輪邊沿處具有相同的線速度等物理規律。智能手機的應用。教學中可以利用智能手機傳感器進行創新實驗，以解決傳統實驗中的一些困難之處。例如，利用手機物理工坊軟件進行物理實驗創新研究，可以方便快捷地進行向心加速度測量、磁感應強度測量、多普勒效應、聲音振幅等實驗，全過程數字化采集數據，實時圖形化分析數據，隨時隨地進行實驗，是對傳統實驗方式的有機補充。

創新實驗意在促進學生理解科學、技術、社會、環境，逐漸形成科學的態度和強烈的責任感。同時善于從身邊的現象中發現問題，然后從不同角度思考問題，創新性地解決問題，進而熱愛自然、保護環境、節約資源等。

“非常規”物理實驗以其多樣化的器材來源，雖然簡陋粗糙但十分便利好用，方便演示參與，越來越受到一線教師的重視。因此，教師在教學中要善于設計“非常規”物理實驗，促使學生積極參與、樂于探究、善于實驗、勤于思考，激發學生學習興趣，挖掘學生潛能，讓學生在觀察和體驗后有所發現、有所聯想及有所收獲等。挖掘“非常規”物理實驗的育人價值，引導學生經歷科學探究過程，體會科學研究方法，養成科學思維，提升學生發現問題、提出問題及解決問題的能力，推動學生的質疑創新、個性化學習，最終形成良好的學科品質。

作者單位  西北大學附屬中學