基于微实验的生活化物理教学

摘要

基于物理微实验的生活化物理教学，能够使学习者在实践活动中有效掌握物理知识，并把所学知识运用到实际生活中。这种教学方法不但能够培养学生的物理学科核心素养，还能够训练学生的实践能力与创新精神。基于物理微实验的生活化物理教学的要点是：一是要选择合适的微实验；二是要联系实际生活；三是要强调实验探究。

Graphical abstract

关键词

物理微实验 / 生活化 / 物理教学

物理微实验和生活化教育，是两个相互关联的教育话题。对于物理教学而言，两者的目标都是提高学生对物理知识的理解和应用能力，同时强调增强他们的学习兴趣和动力。物理微实验强调的是通过微观的实验观察和操作，让学生更加深入地理解物理现象和原理。通过物理微实验，学生可以在实践中学习物理知识，提高实验技能和观察能力。生活化教育强调将物理知识应用到实际生活中，使学生更好地理解和掌握物理原理。这种教育方式鼓励学生观察生活中的物理现象，尝试用所学的物理知识去解释和处理生活中的问题^［1］。

基于物理微实验的生活化物理教学，是一个把物理微实验和实际生活相结合的教学方法。设计一些简单、实用的微实验，可以把物理知识与实际生活中的现象联系起来，能够让学习者在实践中掌握物理知识，并把所学知识运用到实际生活中。这种教学方法不但能够培养学生的物理学科核心素养，还能够训练学生的实践能力与创新精神。因此，教师在物理教学中应该注重物理微实验与生活化教育的结合，使学习者更好地了解和掌握物理知识，从而培养学生的学习兴趣与动力。针对物理微实验的生活化物理教学，笔者给出以下实施建议。

1 选择合适的微实验

根据教学内容和学生的实际情况，选择合适的微实验。微实验应该简单、有趣、实用，以能够吸引学生的兴趣和参与为目标。

例如，在苏科版物理八年级上册透镜这节课的教学中，凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用是一个教学难点。对此，教师虽然可以通过画图的方式帮助学生理解这一知识点，但这一方式非常抽象，缺乏直观的现象呈现，很难帮助学生加深对知识的理解。对此，教师可以设计一个利用太阳光达到目的的微实验。

教师可以把学生带到走廊，引导学生将透镜正对太阳光，移动透镜到另一侧白纸的距离可以非常直观地表征两片不同的透镜对太阳光的作用是不同的；在直观现象的视觉冲击下，再引导学生归纳凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用，就能够突破这一教学难点（图1）。在此基础上，教师可继续追问“这两种透镜为什么对光线的作用不同”，从而继续创设微实验，观察光线射向三棱镜的偏折情况。在这一教学模式下，学生在教师的引导下，凭借微实验加上逻辑思维、批判性思维、创造性思维、系统思维等进阶思维能力，自然加深了对凸透镜的会聚作用与凹透镜的发散作用的理解。

2 联系实际生活

在微实验的设计和实施过程中，要尽可能地联系实际生活，引导学生观察生活中的物理现象，从中发现问题并提出解决方案。

例如，在苏科版物理八年级上册“物态变化”一章的“升华和凝华”一节教学中，教师可以联系生活实际，引导学生观察生活中的现象，引出物理知识。但这又存在一个现实问题，自然界中的凝华现象，如霜、雾凇、雪等在深秋或冬季很常见，夏天和初秋并不常见，对此，教师往往借助以前拍摄的图片进行讲解，以达到教学目的。笔者创设微实验——人造雾凇，引导学生利用生活中常见的樟脑丸制作人造雾凇，既帮助学生联系实际生活，又可以在实验过程中观察物理现象，发现问题并提出解决方案。人造雾凇的实验说明如下。

【实验器材】实验器材如图2所示。

【实验步骤】①将樟脑丸碾成粉末，放入瓶内；②振荡瓶子使樟脑粉分布均匀；③将树枝插入瓶内，密封瓶口；④将瓶子浸泡在装沸水的盆里。实验现象如图3所示。

【实验现象】在实验中，加热樟脑粉末使其先升华，产生含有樟脑丸的蒸气，蒸气上升遇冷凝华，樟脑丸晶体覆盖在树枝上，就形成了“雾凇”。

【实验效果】基于人造雾凇微实验的生活化物理教学，是一种有效的教学方法，有助于学习者更好地掌握物理知识，培养其学习兴趣与实践能力^［2］。同时，通过与现实生活的紧密联系，教师能够训练学生的科学素养和动手解决问题的能力。

3 强调实验探究

在微实验中，要引导学生进行实验探究，通过观察、记录、分析和总结实验数据等环节，得出结论。同时，教师也要培养学生的实验素养，如实验操作规范、实验数据处理等。

生活中的噪声无处不在，为了减弱噪声，人们采取了一系列措施，最常见的方式就是把噪声阻隔起来。那么，到底哪种材料的隔声效果最好呢？针对问题，教师可以引导学生通过微实验探究这一问题。在思考问题时，学生不妨大胆猜想一下：是厚重、质量大的材料隔声性能好？还是密度大、孔隙少的材料隔声性能好？又或是轻薄、疏松多孔的材料隔声性能最好？针对一系列问题，师生利用身边随手可得的物品设计实验并进行探究。

【实验器材】实验器材如图4所示。

【实验步骤】①选择一只能持续发声且声音强弱不变的机械闹钟作为发声体；②打开机械闹钟的声音控制开关发出声音，将发声的机械闹钟放进鞋盒，随即在其外面分别包裹同样厚薄的不同材料进行实验探究；③在同样环境中，使同一个实验者远离声源处，直至刚好听不到声音为止；④用米尺测量发声体到实验者听不到声音处的距离，最后将数据记录在表1中。从教学效果看，学生感到实验很有趣，热情高涨，很快顺利完成了实验。

【实验结论】分析实验数据可知：听不到声音距离越近，隔声性能越好；听不到声音越远，隔声性能越差。由实验数据可知，材料的隔声性能由好到差的排列顺序为：泡沫、衣服、报纸、塑料袋、锡箔纸。

【拓展探究】通过实验数据不难得出，泡沫的隔声性能最好。那么，能否得出孔隙多的松软材料的隔声性能好呢？为了进一步验证实验结论，结合前述问题，教师可以引导学生在上述实验的基础上继续以拓展实验的方式进行探究。

【实验步骤】①准备几种不同孔隙率和松软度的材料，如泡沫、海绵、棉花等，确保这些材料的其他性质（如厚度、表面平整度等）尽可能相同，以便准确比较它们的隔声性能；②制作一个简易的声音传播实验装置，如一个长方体盒子，在盒子的一侧安装一个声源（如扬声器），而在其另一侧配置一只声音接收器（如麦克风）；③将不同孔隙率和松软度的材料分别放置在声源和接收器之间，然后播放相同的声音信号，最后通过接收器记录声音信号的强度或响度；④必须确保实验条件一致，以便获得可靠的数据，对每种材料进行多次实验，记录每次实验的结果；⑤将实验数据整理后录入表格（表2），即可根据表格中的数据比较不同孔隙率和松软度材料的隔声性能。

【实验结论】实验结果表明，在该实验条件下，孔隙丰富且松软的材料（如棉花、海绵）比孔隙较少或较硬的材料（如泡沫）表现出更显著的声能衰减效果。通过拓展实验，师生验证了“孔隙多的松软材料具有较好的吸声性能”这一物理特性。这种吸声特性对于在封闭空间内（如房间）降低噪声水平、改善音质具有重要作用，其作用原理在于：声波进入材料内部错综复杂的孔隙后，引发空气分子与孔壁摩擦并产生黏滞效应，即可将声能有效地转化为内能而耗散。当然，该实验结果并非否定密实、厚重材料和密封性的重要性，而是揭示了多孔、松软吸声材料在噪声控制体系中的独特价值。该实验纠正了可能存在的“仅靠厚重、密实材料就能解决所有隔声问题，而忽视吸声材料作用”的片面认知，这再一次生动地体现了物理规律的复杂性和通过实验探究获得真知的重要性。

【拓展应用】既然得出了正确结论，就可以把它运用到生活中。那么，生活中的实际运用又有哪些呢？

①隔音墙：隔音墙表面是蜂窝状的孔隙，声波进入后在里面不断反射，反射出来的声波减弱，从而达到隔音效果，如音乐厅、大会堂等都会用到这种隔音墙壁；②耳塞：耳塞疏松多孔，戴在耳朵上可有效吸音，从而在人耳处达到阻断声音的效果，减小噪声对人体的伤害；③沥青路面：沥青路面的孔隙大，小孔之间连通，噪声进入后会不断压缩并流畅地排进孔隙内，从而起到吸声效果。

【进一步拓展】在以上实验基础上，师生还可以继续进行探究并发现——房门的隔音性能主要取决于内芯的填充物，纸基的模压隔音门的隔音性能较好，内芯采用优质刨花板的门隔音性能最好，实木门的隔音性能好^［3］。其隔音性能对比如表3所示。

4 结语

在微实验的基础上，教师可以引导学生将所学的物理知识应用到实际生活中解决实际问题，不仅可以加深学生对物理知识的理解，更可以培养其创新能力和实践能力。基于微实验的生活化物理教学，既可以促进师生互动，引导学生发现问题、解决问题，也可以使教师参与到学生的探究过程中，与学生一起探讨问题，达成教学相长的效果。基于物理微实验的生活化物理教学，是一种有效的教学方式，既有助于教学者发挥教学上的主导作用，也有助于学习者发挥教学上的主体作用，促其更好地掌握物理知识，从而培养其学习兴趣与实践能力。

参考文献

[1] 王国海.初中物理探究式教育中问题提出的原则和方法［J］.中学课程辅导（教师通讯），2018（07）：27.

[2] 莫太雨.生活化教学理念在初中物理教学中的渗透策略［J］.广西物理，2023，44（02）：161-164.

[3] 邵锦堂.一道物理题的拓展激发学生思维的火花［J］.中学物理，2014（32）：41-42.