低成本實驗及其在物理教學(xué)中的作用

孔俊杰

【摘 要】 物理學(xué)是基礎(chǔ)自然科學(xué)，物理學(xué)的教育對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力具有獨特的優(yōu)勢?！皠?chuàng)新教育”指的是以培養(yǎng)人的創(chuàng)新精神和能力為基本價值取向的教育。在中學(xué)物理教學(xué)中，通過創(chuàng)造低成本實驗不僅可以使學(xué)生獲得物理知識，培養(yǎng)實驗技能素質(zhì)，而且可以培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度和學(xué)習(xí)習(xí)慣，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面，實驗教學(xué)也具有重要作用。

【關(guān)鍵詞】物理教學(xué) 低成本實驗 應(yīng)用 創(chuàng)新能力培養(yǎng)

引言

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，是一切科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。實驗是物理的靈魂，是物理的魅力和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的主要源泉，物理實驗是實驗科學(xué)的重要組成部分，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和物理理論的建立都必須以嚴格的物理實驗為基礎(chǔ)，并受到實驗的檢驗，沒有物理實驗就沒有物理學(xué)， 而低成本實驗是以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和能力為基本價值取向的教育，它能夠使學(xué)習(xí)者通過對已有知識的學(xué)習(xí)，了解前人是怎樣解決具體問題的，從而模擬前人解決問題的思考方式，在現(xiàn)有的條件下創(chuàng)造合適初中物理的低成本經(jīng)驗器材，拓展視野，孕育創(chuàng)新。

一、中學(xué)物理實驗的現(xiàn)狀

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)。然而如今在中學(xué)物理實驗教學(xué)中卻存在著一些問題：

1. 重理論輕實驗

雖然我國現(xiàn)在進行教學(xué)改革，推進實施素質(zhì)教育，但是由于中考、高考的升學(xué)壓力，使得對動手實驗重視不夠。有的教師用教師演示實驗代替學(xué)生動手實驗，甚至有“做實驗不如講實驗”“講實驗不如背實驗”的荒謬做法。

2. 只動手不動腦

有的教師為了趕教學(xué)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，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。

二、低成本實驗的開發(fā)策略

物理低成本實驗有著很重要的作用，那么什么是低成本實驗?zāi)?？低成本實驗指的是兩種情況：一種是實驗材料價格低廉的實驗；另一種是實驗費用低的實驗。低成本實驗往往取材容易或隨手可得、因地制宜，常常使用：①日常生活用品；②價值低廉的器材；③廢舊器材甚至廢棄物品；④身邊隨手可得的實驗替代品；⑤現(xiàn)成的非專用的儀器、器材代用；⑥自制的實驗器材來取代實驗室專用器材等來進行實驗。低成本實驗不是實驗器材的簡單替代，而是實驗裝置的簡化及實驗現(xiàn)象的明了，因此值得欣賞和提倡?！罢嬲袃r值、有生命力的低成本實驗真正的魅力是它可以做到成本低而智慧不低、成本低而技術(shù)不低、成本低而價值不低?！?/p>

由于初中實驗往往跟我們的生活聯(lián)系得十分密切，所需的器材比較簡單易找。因此，作為一名中學(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。我們應(yīng)鼓勵學(xué)生、引導(dǎo)學(xué)生勤做低成本器材的物理實驗，自己去經(jīng)歷探究的過程，自己去發(fā)現(xiàn)和解決問題。近幾年來，我在利用低成本物理實驗的教學(xué)中進行了大膽實踐，并取得了良好教學(xué)效果。

1. 利用低成本器材改進教材實驗，能激勵學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性。

低成本實驗比演示實驗的優(yōu)點是：學(xué)生可以親自動手，實驗中的每一個細微現(xiàn)象的清楚度能達到最高程度；一些低成本實驗是學(xué)生未見過的實驗，所以學(xué)生在做實驗時不像做學(xué)生分組實驗時存在走過場現(xiàn)象。若對教材中的實驗加以改進，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的愛好，提高學(xué)習(xí)物理的積極性和主動性。

2. 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，因此要善于發(fā)現(xiàn)身邊的“低成本實驗”。

例如：在教學(xué)中，我們要說明液體壓強與深度的關(guān)系，就可以利用廢棄的飲料瓶和圓珠筆芯為材料做一個實驗器材來說明。

3. 低成本實驗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。

例如：直流電動機中的換向器，我們可以用漆包線繞一個十匝左右的方形線圈，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M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。

4. 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)生生思維，加深對物理概念的理解。

5. 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)生真正理解物理概念，突破教學(xué)難點。

6. 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。

三、低成本實驗的特征

1. 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)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。endprint

四、新課程理念下低成本實驗的價值取向

中學(xué)物理教學(xué)中實驗仍是薄弱的環(huán)節(jié)，極大地影響了物理新課程的實施。其中，學(xué)校教學(xué)條件和設(shè)備不足是主要原因之一。大凡有經(jīng)驗的物理教育工作者都認為：小實驗?zāi)芙沂旧願W的大道理。以下是探究物理課程低成本實驗的教育價值：

1. 物理低成本實驗易于學(xué)生科學(xué)興趣培養(yǎng)

中學(xué)階段是科學(xué)啟蒙的重要階段，這一階段中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索興趣具有十分重要的意義。物理教學(xué)中，利用低成本實驗來激發(fā)學(xué)生科學(xué)興趣是重要途徑。

（1）低成本實驗具有簡單、生動、形象、明了和貼近生活的特點，有利于激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。

（2）低成本實驗的一個重要特點是“動手操作，動眼觀察，動腦思考”。設(shè)計低成本的實驗是一種有目的的、操作性很強的實踐探索活動，既能滿足學(xué)生的操作欲望，又能培養(yǎng)學(xué)生的探索興趣。

（3）低成本實驗活動形式多樣，內(nèi)容豐富多彩，類型和層次千差萬別，課內(nèi)課外都可以進行實驗，能滿足各種不同學(xué)生的需要和愛好，有利于發(fā)展學(xué)生的個性特長，使不同的學(xué)生都有可能得到成功的滿足，從而樹立起自信心。

2.物理低成本實驗利于實踐意識培養(yǎng)

實踐的觀點和意識是科學(xué)素質(zhì)的重要部分。因為低成本實驗是一種有目的的理論聯(lián)系實際的學(xué)習(xí)活動，低成本實驗科學(xué)探究活動，可使學(xué)生認識到科學(xué)理論必須經(jīng)過科學(xué)實驗檢驗的，增強學(xué)生的科學(xué)實踐意識。

3. 物理低成本實驗有益于創(chuàng)造力的培養(yǎng)

物理低成本實驗是學(xué)生探究活動的一個有機組成部分，它的作用不只是了解、研究自然規(guī)律和獲取信息。通過學(xué)生自主的動手、動腦，是學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)和開發(fā)的一種重要形式。物理低成本實驗探究活動形式多樣，蘊藏著極其活躍的因素，對于學(xué)生利用所學(xué)知識激發(fā)思維靈感大有益處。低成本實驗的大部分器材可以讓學(xué)生自己設(shè)計制作，制作的過程，本身就是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維和創(chuàng)造思維的過程。

4. 低成本物理實驗有助于STS教育

物理中的概念、原理都比較抽象、枯燥。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的感受是“聽到了，我會忘記；看到了，我會記??；只有做了，我才理解了”。這里所說的“做”，即“親身體驗”，是指學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中，通過親身參與及對過程、行為的體察，從而把握某些知識、技能，最終形成能力，建立某些情感、態(tài)度、觀念的過程。低成本實驗可克服了上述的不足，起到了聯(lián)系書本知識與日常生活中的物理現(xiàn)象的作用，使學(xué)生感到生動有趣，從而激發(fā)學(xué)習(xí)物理的愛好。不斷發(fā)掘有利于物理教學(xué)和STS教育的低成本實驗，將會豐富我們的課堂教育。例如，用可樂瓶可以做許多小實驗：測可樂瓶的周長和直徑，大氣壓的存在，測量液體的密度，壓強與受力面積及壓力的關(guān)系，物體有慣性，潛水艇模型等，這些小實驗簡單易行，增強了學(xué)生的動手機會，使學(xué)生在學(xué)中玩，在玩中學(xué)，在學(xué)中發(fā)現(xiàn)問題，在實踐中培養(yǎng)能力。

對于初學(xué)物理的中學(xué)生來說，物理低成本實驗，有利于在物理新課程的教學(xué)活動中，構(gòu)建讓學(xué)生經(jīng)歷從自然到物理，從生活到物理的認識過程；能有效地開展科學(xué)探究實踐活動等，讓學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和合作交流，經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神、實踐能力以及創(chuàng)新意識。低成本實驗具有成本低廉、方法簡單、現(xiàn)象明了、因地制宜等優(yōu)點，適合于各個地區(qū)、各類學(xué)校、不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生，在課內(nèi)課外進行實踐、探索和創(chuàng)新。利用物理低成本實驗來開展物理教學(xué)活動，最能體現(xiàn)物理新課程理念和培養(yǎng)。

綜上所述，我們可以認為：低成本實驗，可以在物理新課程的教學(xué)活動中，構(gòu)建讓學(xué)生經(jīng)歷從自然到物理，從生活到物理的熟悉過程；低成本實驗可以拓寬初中物理實驗空間，豐富物理教學(xué)內(nèi)容，增加學(xué)生實驗探究經(jīng)歷，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣；低成本實驗還可以改善學(xué)生學(xué)習(xí)物理方式的重要途徑，從而達到求樸返真、化繁為簡的改革理念。它代表了中學(xué)物理實驗教學(xué)的一種發(fā)展方向，所以我們要重視低成本實驗，大力開發(fā)低成本實驗。

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