低成本實驗對中學(xué)物理教育的促進

1、低成本實驗對中學(xué)物理教育的促進物理學(xué)是一門實驗科學(xué)，沒有實驗就沒有物理學(xué)。物理教學(xué)時應(yīng)該以物理實驗作為出發(fā)點，作為幫助學(xué)生探究物理知識的橋梁。1、中學(xué)物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀與新課程標(biāo)準(zhǔn)之間存在著差距 中學(xué)物理實驗是學(xué)生學(xué)習(xí)、研究物理的基礎(chǔ)，是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和提高創(chuàng)新能力的不可替代的實踐環(huán)節(jié)。然而在中學(xué)物理實驗教學(xué)中卻存在著一些問題： 其一、重理論輕動手。由于中考、高考中實驗內(nèi)容采用筆試，一些學(xué)校的實驗儀器設(shè)備條件不十分完備，特別是在農(nóng)村學(xué)校；而現(xiàn)在中學(xué)實行教師定量工作制，定量中未考慮實驗這項繁瑣復(fù)雜的工作，由于評估體系的嚴(yán)重偏差，削弱了實驗這一環(huán)節(jié)。有的教師用教師演示實驗代替學(xué)生動手實驗；甚至引

2、發(fā)了“做實驗不如講實驗”，“講實驗不如背實驗”的荒謬作法，加之多媒體進入課堂，使得部分教師過分追求和迷戀多媒體的模擬實驗，讓學(xué)生看看了事，不重視讓學(xué)生看實物和實際操作。這樣做結(jié)果是影響了學(xué)生思維能力和動手能力的發(fā)展。 其二、只動手不動腦。有的教師為了趕進度舍不得在實驗上花時間，在學(xué)生實驗中讓學(xué)生盲目地照課本或教師講的步驟按部就班，機械操作，更有甚者教師預(yù)先印發(fā)實驗報告讓學(xué)生照“實驗報告”逐條操作，填寫數(shù)據(jù)。這樣學(xué)生做完實驗知其然而不知其所以然，同樣影響了學(xué)生思維能力和創(chuàng)造能力的發(fā)展。總之，目前相當(dāng)數(shù)量的教師不做或少做實驗，放棄了運用實驗的直觀教學(xué)方法，這一現(xiàn)象嚴(yán)重妨礙了培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才。

3、 2003年開始在中學(xué)物理教學(xué)中實施新的課程標(biāo)準(zhǔn)，新教材貫徹了“從生活走向物理，從物理走向社會”的課改理念。新課程中對許多知識點作了簡化，增加了實驗內(nèi)容，特別是教材中的大部分作業(yè)都是回家去做的小實驗。這正是利用了初中生好動善思的心理發(fā)展的特點、建立了較為合理的教材結(jié)構(gòu)和體系，教材安排了許多與生活實際聯(lián)系的小實驗、小制作，幫助學(xué)生實現(xiàn)知識與能力的轉(zhuǎn)化，是課堂教學(xué)的一個重要補充。把一些小實驗安排在課外讓學(xué)生親自去做，就能起到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動性作用，同時又豐富了學(xué)生的課外生活。這些小實驗簡單易做，取材容易，不受條件限制，易拉罐盒、保鮮袋、塑料瓶等都能成為很好材料。這些生動有趣、簡單

4、易行的小實驗對學(xué)生的獨創(chuàng)性、想象能力的培養(yǎng)有極大的好處，只要引導(dǎo)好，很多學(xué)生還能舉一反三、發(fā)明創(chuàng)造出更多的小實驗、小制作。2、低成本實驗 由于初中實驗往往跟我們的生活聯(lián)系十分密切，所需的器材比較簡單易找。因此，做為一名中學(xué)物理教師應(yīng)該具備自制教具開展低成本實驗的能力。學(xué)會利用我們?nèi)粘Ｉ钪械默F(xiàn)有的物品，及學(xué)生身邊的物品來做實驗。例如用水和玻璃做光的色散實驗、在玻璃上滴上一滴水做凸透鏡等等，這些器材學(xué)生都非常的熟悉，隨手都可以得到，更有利于使學(xué)生明白物理就在身邊，物理與生活聯(lián)系非常緊密。另外，還可以開展各種課外科技活動小組，讓學(xué)生自己找身邊的材料動手做一做，感受物理知識的精妙，提高學(xué)習(xí)的興趣。（

5、1） 低成本實驗取材簡單，常常使用日常用品甚至廢棄物品取代實驗室專用器材，因而花費很少，教師要善于發(fā)現(xiàn)身邊的“低成本實驗”。例如：用紙杯做個簡易的電話，還可以做個小孔相機、用釘子和木板做的壓力小桌等等。但是，更值得欣賞和提倡的不是實驗器材的簡單替代，而應(yīng)該是實驗裝置的簡化。因為“實驗的教育價值與實驗裝置的復(fù)雜程度成反比”。而實驗裝置的簡化，特別要對一個原本已不太復(fù)雜的實驗裝置做進一步的簡化，實際上不是一件簡單的工作。例如，我們知道，直流電動機中有一個被稱為其構(gòu)造特征的重要部件換向器，它的作用就是在轉(zhuǎn)子線圈轉(zhuǎn)動時相應(yīng)周期性地改變輸入電流的方向，使線圈得以持續(xù)地轉(zhuǎn)動。如果想把這個本不十分復(fù)雜的換向

6、器也省掉，即要設(shè)計一個簡化的、不用換向器的電動機（如圖1）：用漆包線繞一個三匝左右的方型線圈，兩抽頭位于其中兩對邊的正中間且在同一條直線上，把線圈置于兩個固定在泡沫板上的型導(dǎo)電金屬架上，當(dāng)線圈平衡時，漆包線抽頭和導(dǎo)電支架接觸點為半圓頂點，左右刮去一半的漆，另一個抽頭的漆全都刮掉；將線圈放在金屬架上，在線圈下放一個喇叭（紙盆朝下），再給兩金屬架分別通上正負電源，線圈將會轉(zhuǎn)動。 （2） 應(yīng)用低成本實驗可以不斷改進演示實驗，增強演示實驗的趣味性、直觀性，啟發(fā)學(xué)生思維，加深對物理概念的理解。例如：在“壓強”的教學(xué)中，為使學(xué)生弄清壓力、受力面積和壓強這三者的關(guān)系，向?qū)W生舉了雜技表演人壓釘板一例。提問學(xué)生

7、“人體為什么沒有被釘戳破皮膚？”許多學(xué)生認為是練出來的“硬功夫”?？梢杂萌缦碌难菔緦嶒瀬韺ふ掖鸢福鍪緝蓧K木板，一塊木板上裝有三到四顆釘子，另一板上裝上密密麻麻的許多同樣的釘子，把盛滿紅水的同規(guī)格的兩個薄塑料封口袋，分別輕輕放在兩板的釘子上，讓學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，結(jié)果放在三到四顆釘子上的薄塑料封口袋被戳破，紅水流出，一袋沒被戳破，為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？要求學(xué)生從課本中找出答案，得出實驗結(jié)論：在壓力一定的情況下，增加受力面積可以減小壓強，所以雜技演員可以躺在密密的釘子板上，安然無恙 。也可以做一個“吹氣斷鐵絲”的教具：取一長20厘米左右的扁鐵，把扁鐵一端的一半磨出一刀刃另一半磨平，再把做好的扁

8、鐵立在一木板上；在一個底座上立起兩根支架，在支架上面固定一條細銅絲（0.6 左右的）；拿一個塑料袋，開口處放一塑料管再扎緊（只要往塑料管吹氣塑料袋會膨脹就可以）；實驗時，把塑料袋放在底座上，上面再放上固定扁鐵的木板；上課時可以先叫個壯實的男同學(xué)上來吹氣，吹氣時把扁鐵磨平的地方對準(zhǔn)銅絲，可以看到男同學(xué)吹的面紅耳赤也沒把銅絲“吹”斷只是把銅絲“吹”長了；再換一個瘦小的女同學(xué)來吹，換用扁鐵有刀刃的地方對準(zhǔn)銅絲，女同學(xué)很輕松就把銅絲“吹”斷了（見圖 2）。這樣既可以活躍課堂氣氛調(diào)動學(xué)生的興趣，又能使學(xué)生弄清壓力、受力面積和壓強這三者之間的關(guān)系。 （3） 應(yīng)用低成本實驗還可以創(chuàng)造性地設(shè)計小實驗，讓學(xué)生真

9、正理解物理概念，突破教學(xué)難點。例如：巧用乒乓球化解浮力教學(xué)中的難點實驗：浮力方向總是豎直向上的。浮力的方向在初中物理教材中，沒有專門的實驗直觀顯示，學(xué)生雖能理解浮力的方向是向上的，但理解“總是豎直向上的”就有一定的困難。為了突破這一難點，可以設(shè)計如下一個實驗，讓學(xué)生眼見為實：將軟線的一端用透明膠固定在乒乓球上，線的另一端固定在一個去了底的可樂瓶口（ 口用瓶塞塞好），往可樂瓶中灌水，乒乓球浮在水中，此時系著乒乓球的線是豎直的，說明乒乓球受到水的浮力是豎直向上的。將可樂瓶傾斜，系乒乓球的線仍然是豎直的，說明乒乓球到的浮力仍是豎直向上的。向不同方向傾斜可樂瓶，會看到線總是豎直，所以浮力方向“總是豎直

10、向上”的（ 見圖 3）。課后還可以布置學(xué)生回家找器材自制，并進行比賽看誰材料選取得巧，實驗演示效果好。（4）在應(yīng)用低成本實驗利用日常器具進行小制作時，要手腦并用，重在創(chuàng)新。 例如，做阿基米德原理實驗，缺少溢水杯，可以組織學(xué)生用一次性杯子，在杯底插入一根吸管，吸管口低于杯口便可制成一個簡易的溢水杯。再如，用收集到廢鋼鋸條可以做許多實驗。例如：振動發(fā)聲；音調(diào)跟頻率的關(guān)系；響度跟振幅的關(guān)系；力使物體產(chǎn)生形變；磁化、磁極間的相互作用等等。還有，通過搓手發(fā)熱的活動來感受摩擦生熱；用手打桌子，手感到痛，說明力的作用是相互的。用手將空杯子（或皮球）慢慢壓入盛水的盆中，讓學(xué)生感受手掌受力的變化。從而初步體驗物

11、體排水多少與浮力大小的關(guān)系。還可以用盛水的玻璃杯和球形燒瓶代替凸透鏡來研究成像規(guī)律；用盛水玻璃杯代替三棱鏡觀察太陽光的色散；透過小水滴觀察電視熒光屏上的三原色等。 總之，初中物理教材的演示實驗、學(xué)生實驗及課外小實驗已形成一個完整的體系，做好這些實驗，使學(xué)生在知識、智能、技能等方面的綜合素質(zhì)得到較好地發(fā)展，從而才能真正實現(xiàn)由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)軌的效能。而低成本實驗在初中的開展不僅適應(yīng)了新教材的課改理念，也彌補了一些學(xué)校儀器的不足，更將使學(xué)生學(xué)以致用，將所學(xué)的知識與實踐相結(jié)合，應(yīng)用到實踐中，既鞏固了知識，又使所學(xué)的知識得到升華。讓學(xué)生盡情體會“從生活走向物理”的樂趣。3、低成本實驗的教育特點 在

12、理科教育改革中，有一種令人深思的趨向，這就是無論是在發(fā)展中國家還是在工業(yè)發(fā)達國家，都主動運用低成本的器材，如日常生活的用品、玩具、廢料、邊角料來制作小制作，即開發(fā)低成本小制作、小實驗，這似乎與現(xiàn)代科技現(xiàn)代化的發(fā)展不相稱，這種求樸返真，是由自制教具等小實驗的教育特點所決定的。低成本實驗具有如下特點：（）價廉。由于它隨手取材，教師和學(xué)生自己制作，成本價廉，有利于普及，特別對邊遠山區(qū)和貧困農(nóng)村，自制低成本教具是解決資金短缺的得力措施。 （2）親切。由于取材于學(xué)生身邊熟悉的東西而且制作又比較簡單，因此有利于消除學(xué)生實踐研究的神秘感，激發(fā)學(xué)生參與活動和學(xué)習(xí)的興趣，這是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機的鑰匙，這正是許多學(xué)

13、生喜歡自制教具的直接原因。（3）簡單明了，易于揭示事物的本質(zhì)特征。由于這些教具主要是教師或?qū)W生在教師的指導(dǎo)下完成的，教師對教學(xué)的需要體會深切，力圖使設(shè)計符合學(xué)生的認識規(guī)律。因此應(yīng)用它的教學(xué)效果一般都比較好。（4）含創(chuàng)造教育因素。由于教具自己制作，往往在構(gòu)思，在取材或在局部結(jié)構(gòu)方面可以有自己的特點和某些改進，或者在制作過程中遇到這樣那樣的問題，需要自己解決，會給學(xué)生以創(chuàng)造的啟示，有效地開發(fā)學(xué)生的智力和發(fā)展良好的、非智力因素。同時學(xué)生在做的過程中得到了動手的鍛煉，而當(dāng)成功時將具有極大的成就感，這不僅激發(fā)了學(xué)生的興趣，在學(xué)習(xí)動機方面也將起到極大的作用。因此，低成本實驗具有現(xiàn)代教育思想的本質(zhì)特征，體現(xiàn)了精神的現(xiàn)代化（ 當(dāng)然也不排除采用現(xiàn)代化的物質(zhì)和技術(shù)） ，具有強大的生命力，能夠得以廣泛的開展。 通過上面的例子，我們還可以認為：低成本實驗教具，是低成本而智慧不低，成本低而價值不低。使用身邊隨手可得的物品進行探究活動和各種物理實驗，可以拉近物理學(xué)與