物理学是一门实验科学，实验教学是物理教学的重要组成部分，同时也是培养学生核心素养的重要方面。在教学实践中，一些“非常规”物理实验非常有利于学生核心素养的培育。

一、应用自制实验仪器培养学生质疑精神

质疑是一种重要的科学思维品质，是能够提出创造性见解的前提，是批判精神和批判能力的显性表现。具有质疑品质的学生往往不盲目轻信已有结论，在教学中当学生对某些观点提出不同看法时，教师应及时对学生的这种精神给予支持，鼓励他们通过创造性思维解决问题。

电磁感应教学过程中有一个经典问题：磁铁通过金属管时会产生电磁阻尼，但是磁铁通过开缝铜管时，还有没有电磁阻尼呢？这不仅是教材中的练习题，还是很多教辅书中常见的习题。许多教辅书认为这时没有电磁阻尼，也有许多物理工作者认为这时电磁阻尼很微弱，甚至包括一些教师用书中都认为磁铁通过开缝铜管时产生的电磁阻尼很微弱。教学中有学生提出这样的质疑：开缝后就没有电磁阻尼或电磁阻尼很弱，实际上真是这样吗？有什么依据呢？

为了更好地解决学生的疑问，笔者带领学生自制电磁阻尼比较仪，用实验进行探究。首先是在盒盖内面板上用支架分别固定铜管、铝管、塑料管、开缝铜管，盒体内部底层铺上缓冲布毯，其中铜管、铝管、塑料管、开缝铜管这4根管子长度完全相同，如图1所示（1左右支架、2铜管、3铝管、4塑料管、5开缝铜管、6布毯、7铝管、8盒盖、9盒体、10合页）。

具体探究过程是先让磁铁通过塑料管，由于近似自由落体， 磁铁下落很快；再让磁铁通过铜管、铝管，由于产生电磁阻尼，磁铁下落慢得多；接着让磁铁通过开缝铜管，结果发现依然很慢，最后让对比通过开缝铜管、不开缝铜管及塑料管，发现在开缝铜管中下落只比不开缝铜管稍慢些，但比塑料管要慢得多。

实验表明，磁铁通过开缝铜管产生的电磁阻尼依然非常强烈，磁铁下落要比相同长度、相同口径的塑料管慢得多。

以上研究结论既是对电磁感应现象的深层诠释，也是对广大师生包括教材编写人员错误认知的斧正。在此基础上，笔者鼓励学生继续查阅资料，从理论层面探讨这种现象产生的原因，学生不久就得到结果：原来磁铁通过开缝铜管时产生了纵向涡流，所以电磁阻尼依然存在并且不弱。

二、应用自制实验仪器培养学生创新能力

创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力，对学生创新能力的培养是核心素养理念下物理教学的独特育人价值。

在闭合电路欧姆定律的教学中有学生提出，外电压可以用电压表显示，内电压怎样才能直观显示出来呢？电动势与内外电压之和怎样通过实验直观验证呢？

内电压是由于电流在内阻上引起的电势降落，在实际教学中如何把内电压直观地显现出来一直是教师回避的一个实验难点。为此，笔者和学生一起研究制作了电池内电压数字显示仪，基本原理是用醋酸作为弱反应电池的液体，用铜棒和锌片作为电池的正负极，用铜质探针作为电池内部电压的电极，用高精度集成数字模块显示电池的内电压和路端电压。

操作时取下U型玻璃管注满食用醋，然后接入电路中；把外接电压表（0—2.5v）接到仪器外接端子上；闭合电源开关K1，仪器内数显电压表点亮；拨动开关K2到“接通”档，电流表、电压表有数值显示；调节电位器旋钮，观察电池内、外电压及电流的变化（图略）。

通过以上操作学生清楚地看到了电源的内电压和外电压，通过调节电位器旋钮，可看到在电池内、外电压变化的过程中其和基本不变。该自制仪器可以培养学生在已有知识的基础上创新，通过这次创新，学生更加全面地了解了电池的构造，对电源内部和外部有了一个具象认知，使学生的电源学习变得更为具体且更容易理解和记忆。

三、在实验探究中提升学生科学思维

科学探究是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、得出结论并给出解释，以及对探究过程和结果进行交流、评估和反思的能力；科学思维则是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式。科学探究和科学思维贯穿于物理知识学习的全过程，二者相辅相成，一方面科学思维的培育依赖于科学探究过程，另一方面科学探究过程同时也有助于提升科学思维培育。

在自由落体运动教学中，自由落体运动是什么性质的运动是一个核心问题。此问题可以通过实验研究，实验方案有打点计时器法、频闪照相法等，但频闪照相法受限于仪器和环境，在课堂做并不现实。从提升核心素养的角度来看打点计时器法无疑是最合适的，因为它能更好地体现科学探究和科学思维。笔者将实验过程设计成实验前、实验中、实验后三个阶段，在这三个阶段中，教师的作用体现在实验前的引导，实验中的指导，实验后的反思；学生的探究表现为在教师的启发下设计方案—观察发现—分析论证—评估交流（表1、表2、表3）。

由上述内容得到自由落体运动的性质：初速度为零的匀加速直线运动。教师接着可以介绍自由落体加速度，之后再引导学生在运动学公式的基础上得到自由落体运动的相关公式。而实验后继续研讨的主要目的是解决学生认知上的一些障碍，引导学生进一步思考，使其思维不因实验的结束而止步，从而扩展实验的广度，提升实验的效度。

作者单位  山东省青岛市第八十五中学

责任编辑：张言