生活化創(chuàng)新物理實驗的基本原則及方法途徑 論文

生活化創(chuàng)新物理實驗的基本原則及方摘要：實驗是中學物理教學的重要內(nèi)容，也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要手段。生新物理實驗是利用與學生生活聯(lián)系密切的物品資源，不按固定方法或形式開展的、新穎的實驗教學活動?；陂_展生活化創(chuàng)新物理實驗的基本原則、方法途徑兩方面的深入剖析，結(jié)合實例表明生活化創(chuàng)新物理實驗在落實學生物理核心素養(yǎng)培育方面有著獨特的作用和價值，對中學物理教育教學有一定參考和啟示。關(guān)鍵詞：中學物理，核心素養(yǎng)，生活化，創(chuàng)新實驗，方法途徑引言：生活化創(chuàng)新實驗是指利用與學生生活聯(lián)系密切的物品資源，不按固定的方式，人為控制條件，有目的實施觀察與探索的一種實驗教學活動，與實驗室裝備的常規(guī)化實驗形成鮮明對比，是后者的豐富延伸和有益補充。生活是構(gòu)成學生各種認知素材的主要來源，生活化創(chuàng)新物理實驗利用學生生活中熟悉的材料、物品、器具等開展新穎的物理實驗，更貼近生活，學生更容易感受、體驗和深化理解，在生活經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，利于物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)在課堂內(nèi)的實現(xiàn)，幫助學生自然地跨越生活與物理之間的鴻溝。本文就開展生活化創(chuàng)新實驗的基本原則、方法途徑兩個方面進行深入分析，期待獲得相關(guān)討論與參考。一、開展生活化創(chuàng)新物理實驗的1.可體驗原則生活化創(chuàng)新物理實驗的可體驗原則，主要體現(xiàn)在其生活化，利用身邊熟悉的物件進行物實驗教學與學生已有的生活經(jīng)驗高度契合，但又不止步于學生現(xiàn)有生活經(jīng)驗層面，而是通過對生活世界的物件整合和創(chuàng)新利用，促進學生對物理規(guī)律的認知完善和能力提升。生活化創(chuàng)新物理實驗所利用的物件，具有廣泛性、趣味性、便捷性等特點，貫穿于課堂內(nèi)外，具有濃郁的生活氣息應(yīng)具有深度的可體驗原則。2.低成本原則生活化創(chuàng)新物理實驗的低成本原則，是指制作所花費的成本較低，少花錢甚至不花錢。方面物品材料本身價格低廉，方便獲取使用，如彈簧、撲克牌、注射器等，另一方面如果物品本身價格不低，那么要滿足單次使用成本低廉，如單片機首次購入成本雖達到幾十元，但可以進行豐富多樣的創(chuàng)新實驗，單次使用消耗極低且仍可繼續(xù)使用。生活化創(chuàng)新物理實驗應(yīng)遵循低成本原則，在物理教學中發(fā)揮以“小實驗”換來“大智慧”的作用。3.非常規(guī)原則生活化創(chuàng)新物理實驗的非常規(guī)原則，主要體現(xiàn)在其不按固定形式開展，不受實驗地點、段的限制，表現(xiàn)出自由靈活的特征。物理課程標準中規(guī)定的學生實驗屬于常規(guī)實驗，是學生接受規(guī)范的物理實驗訓練、提高科學的探究精神和實踐能力、培育物理核心素養(yǎng)的重要基礎(chǔ)，是基本的實驗要求；而生活化創(chuàng)新物理實驗作為非常規(guī)實驗，是對中學物理常規(guī)實驗很好的延伸和補充，特別在物理演示實驗方面提供了極其豐富的選擇，對學生具有極大的吸引力。二、開展生活化創(chuàng)新物理實驗的1.直接拿來他山之石，可以攻玉”是典型的直接拿來的思想。生活中有許許多多學生熟悉的物件，“比如一根羽毛、一把尺子、一個指南針、一顆彈簧、一條木板、一副撲克牌、一杯水……這些唾手可得的物件就是最簡單的生活化創(chuàng)新物理實驗的素材來源，我們可以不假改變直接應(yīng)用到物理實驗教學。在引入自由落體運動過程中比較空氣中物體下落快慢時，舉起羽毛與尺子同時釋放；在舉地磁場真實存在的實證時，掏出口袋里的指南針；在介紹彈簧彈力方向與大小的特點時，拆解圓珠筆找到其中的彈簧；在借助熵的概念解釋熱力學第二定律時，使用撲克牌展示有序與無序……當然，直接拿來的通常是較為單一的物件，這種物理實驗案例雖有很好的教學效果，但不足以滿足中學物理實驗的多樣性與豐富性之需，生活化創(chuàng)新物理實驗還要結(jié)合以下幾個方面開展。2.簡單組裝生活中雖資源豐富，但并不是任何單一物件都可以直接完成物理實驗教學，而通過將這物件進行簡單組裝卻可以輕松實現(xiàn)上述目的。生活化創(chuàng)新物理實驗中的簡單組裝就是利用身邊容易得到的材料物品，只借用其某種物理屬性，簡單組裝起來進行物理教學活動。相比直接拿來多了一道組裝工序，基本不改變各材料物品的原有功能，通常表現(xiàn)為疊加使用。如利用鋁桿制作成反應(yīng)時間測1），用于自由落體運動的基本制作的核心是一根廢棄的掃把鋁桿，根據(jù)自由落體運動的基本規(guī)律，物體由靜止的下落距離h與下落時間t存在函數(shù)關(guān)系h=gt（其中g(shù)為重力加速度，查詢g=9.794m/s），在鋁桿不同位置上標記所對應(yīng)的下落時間，即可實現(xiàn)測量下落時間（反應(yīng)時間）的目的。該制作雖步驟簡單，卻能加深物理概念和規(guī)律在學生頭腦中的提煉和升華，促使其從物理學視角形成關(guān)于運動的基本認識，提升運用物理知識和方法解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題的能力。圖1反應(yīng)時間測量計又如利用線圈、導(dǎo)線、銅桿與條形磁鐵制作成電2），用于電感應(yīng)現(xiàn)象的綜合演示。該制作使兩根彼此靠近且相互絕緣的銅桿C、D固定在高處，用導(dǎo)線與兩個線圈P、Q組成一閉合回路，兩個磁性很強的條形磁鐵如圖放置。當用手左右擺動線圈P時，其中磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)致線圈Q受到安培力也會跟著擺動，可涉及到楞次定律、安培定則、左手定則等的教學。該制作雖取材簡易，卻能激起科學探究意識的覺醒，讓學生能在真實情境中形成提出物理問題，形成猜測和假設(shè)，利用科學方法獲取和處理信息，形成結(jié)論的能力。圖2電磁感應(yīng)演示器原理圖3.自制改進自制改進指通過制作、改裝等方式對常見的物件進行加工，使得形成新的物理實驗器具，用以研究物理原理和規(guī)律。如果說簡單組裝是疊加式應(yīng)用，那么自制改進則更多體現(xiàn)為融合式應(yīng)用，既可以是對已有實驗的優(yōu)化，也可以利用生活常見物品進行的創(chuàng)新。如利用亞克力板、彈簧、鉤碼、輪子等制作成加速度顯示器（見圖3），用于胡克定律、牛頓運動定律的教學。該制作的核心結(jié)構(gòu)為兩根彈簧和一個帶輪子的鉤碼，用兩根處于伸長狀態(tài)的彈簧鉤掛在鉤碼兩端，當加速度顯示計跟隨物體做變速運動時，鉤碼會壓迫兩根彈簧增加形變量，此時兩根彈簧對鉤碼的彈力即為鉤碼所受的合力（安裝輪子的鉤碼受摩擦力較小做忽略處理），利用胡克定律可測算出不同形變量下的彈力，再利用牛頓第二定律可通過該制作應(yīng)用到課堂教學中，不僅增強學生對理論知識的理解，且培養(yǎng)學生發(fā)明創(chuàng)造信心，形成科學思維方式。圖3加速度顯示器又如在學生電學實驗桌基礎(chǔ)上改進成多功能電學實驗板（見圖4），用于電學實驗教學。該實驗板不僅可以進行高中物理中四個電學基礎(chǔ)實驗，避免了重復(fù)準備實驗器材的麻煩，而且可以實現(xiàn)拓展試驗功能、數(shù)據(jù)記錄功能、作圖像功能，還能固定導(dǎo)線位置使其按照縱橫兩個方向走線便于分析電路。圖4多功能電學實驗板4.創(chuàng)新發(fā)明創(chuàng)新發(fā)明是以創(chuàng)新的設(shè)計制作來解決當前物理教學領(lǐng)域甚至生產(chǎn)生活領(lǐng)域的問題，創(chuàng)新度較高，對教師和學生的要求也相對較高。如利用光電傳感器、單片機、數(shù)碼管等制5），用于傳感器的教學。傳統(tǒng)紅綠燈采用固定的循環(huán)周期引導(dǎo)各方向的車輛通行，在總車輛極少或某單向車輛極多時不能靈活調(diào)整，使得路口通行效率低；而該智能紅綠燈能夠?qū)崟r監(jiān)測各個方并根據(jù)來車數(shù)量實時調(diào)整紅綠燈的循環(huán)周期，提高了路口的通行效率；該智能紅綠燈依附于典型的十字交通路口模型，由東、西、南、北4個光電傳感器采集每60秒周期內(nèi)各方向進入路口的車輛數(shù)據(jù)，并把采集到的車輛數(shù)據(jù)輸送給單片機，單片機根據(jù)不同的車輛數(shù)據(jù)對比情況下達不同的指令給4組數(shù)碼管，用于顯示下60秒內(nèi)各個方向的通行時長。這里實現(xiàn)實時監(jiān)測來車數(shù)量的器件就是光電傳感器（又稱光電開關(guān)），其發(fā)射端對準目標不間斷發(fā)射光束，接收端把接收的光能轉(zhuǎn)換為電流傳輸給后面的檢測線路，從而檢測物體有無。該制作的成功展示使得傳感器的應(yīng)用深入學生內(nèi)心，使其在認識科學本質(zhì)，理解科學、技術(shù)、社會、環(huán)境的關(guān)系基礎(chǔ)上形成的對科學和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度以及責任心。圖5智能紅綠燈綜上所述，生活化創(chuàng)新物理實驗的方法途