高中物理教學(xué)中低成本實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用策略

劉 杰

（天津市濱海新區(qū)塘沽濱海中學(xué) 天津 300450）

一、低成本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的概念

低成本實(shí)驗(yàn)的表面含義是指成本低、節(jié)約費(fèi)用的實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行低成本實(shí)驗(yàn)，借助構(gòu)造簡(jiǎn)單的材料、高新科技工具、使用新型的材料組合以及嫁接的高新型產(chǎn)品可以完成。低成本實(shí)驗(yàn)在高中的物理課程教學(xué)里具有舉足輕重的作用，其成本、花費(fèi)極其低廉，恰恰相反的是其教育價(jià)值相當(dāng)高。其具有以下特質(zhì)：容易獲取實(shí)驗(yàn)材料，成本不高；動(dòng)手操作的可能性高；實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單，便于展示實(shí)驗(yàn)原理；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象生動(dòng)有趣，可以激發(fā)學(xué)生的興趣；物理原理闡釋生動(dòng)，其對(duì)學(xué)生的教育價(jià)值極高。西方發(fā)達(dá)國(guó)家的課程教學(xué)擅于運(yùn)用低成本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，因?yàn)閮H靠黑板是不能有效提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和其它有關(guān)實(shí)驗(yàn)技能的。因?yàn)榈统杀緦?shí)驗(yàn)的操作精巧，實(shí)驗(yàn)過程十分形象生動(dòng)，極易激發(fā)學(xué)生興趣，所以全面推進(jìn)低成本實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中的物理課程里具有重要作用。[1]

二、低成本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值

1．引起學(xué)生對(duì)物理的樂趣

進(jìn)行物理學(xué)習(xí)時(shí)，學(xué)生經(jīng)常會(huì)被實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特魅力所吸引，對(duì)實(shí)驗(yàn)的神奇而歡呼雀躍。當(dāng)學(xué)生親自動(dòng)手操作時(shí)，往往更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心。物理作為一種實(shí)驗(yàn)科學(xué)，如今大部分高中學(xué)校都配備了物理實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行了很多學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)與教師展示實(shí)驗(yàn)的活動(dòng)，但是如果教師與學(xué)生將簡(jiǎn)易材料合理利用到低成本試驗(yàn)里，教學(xué)效果會(huì)更好。其實(shí)，高中的物理原理并不是很深，精確度的要求也不是特別高，很多實(shí)驗(yàn)材料可以自己制作，這樣與真實(shí)情景更加貼近，效果更好。[2]

比如，在學(xué)習(xí)“超重與失重”時(shí)，很多老師會(huì)運(yùn)用專業(yè)的體重計(jì)，借助蹲下、站起的動(dòng)作研究超重和始終原理。如果通過生活里使用的工具制作構(gòu)造簡(jiǎn)單的器材進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)，會(huì)有更明顯的效果。

實(shí)驗(yàn)1：取一條紙帶，于中間位置裁個(gè)洞口，將紙帶的一邊與重物相連，用手抓住紙帶另一邊，小心的把重物提起來，紙帶并沒有斷裂。再提高速度向上方提起重物，這時(shí)紙帶斷了，再次提起重物快速下降，然后突然停止下降，這時(shí)紙帶同樣斷裂。

實(shí)驗(yàn)2：找一條自行車的鏈條，長(zhǎng)度大約0.5米，把其中一端和顯示刻度的杠桿一頭相連，另一端借助細(xì)線將鏈條掛在杠桿上，將砝碼用細(xì)線掛在杠桿另一頭，把砝碼調(diào)整到支點(diǎn)處，平衡好杠桿。然后用火燒斷懸掛鏈條的線，火燒斷細(xì)線的瞬間，杠桿打破了平衡，鏈條的另一方忽然抬高，這時(shí)候杠桿失衡的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就出現(xiàn)了，當(dāng)鏈條再次歸于靜止時(shí)，杠桿則再次平衡。

教學(xué)中這樣的實(shí)驗(yàn)很多，將物理與生活聯(lián)系起來，學(xué)習(xí)物理就容易多了，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)物理的積極性也會(huì)提高，可以極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高物理教學(xué)質(zhì)量。

2．培植學(xué)生養(yǎng)成創(chuàng)新思維

因?yàn)榈统杀緦?shí)驗(yàn)材料是從生活中找到的，方便尋找，因此實(shí)驗(yàn)具有開放性，開拓了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的空間，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的門檻降低，學(xué)生可以隨時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，擁有了更多親自動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。而且學(xué)生這樣進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)也不受時(shí)間的限制，可以展開豐富的創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的自主操作能力、實(shí)踐能力，提高了學(xué)生的創(chuàng)新性和鉆研精神。

比如在學(xué)習(xí)“摩擦力”時(shí)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前讓學(xué)生從家里帶一把刷子，刷子的毛盡量長(zhǎng)些，將刷子的毛向下，讓刷子在桌子上擺動(dòng)，或者有相對(duì)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，也就可以輕易觀察摩擦力方向。[3]

學(xué)生學(xué)習(xí)“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的原理時(shí)不好理解，可以按照如下圖所示操作毛刷，然后使毛刷運(yùn)動(dòng)，就能讓學(xué)生順利學(xué)習(xí)這個(gè)物理原理。

3．提高學(xué)生自身的科學(xué)素養(yǎng)

培養(yǎng)學(xué)生自身的科學(xué)素養(yǎng)，是物理教學(xué)和教育改革的核心。物理課程的實(shí)驗(yàn)知識(shí)、態(tài)度等在科學(xué)探究與素養(yǎng)中占據(jù)核心地位，因此在科學(xué)素養(yǎng)中也具有重要作用。鑒于此，中學(xué)的物理教學(xué)應(yīng)當(dāng)充分運(yùn)用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。進(jìn)行低成本實(shí)驗(yàn)，可以引起學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)和人類社會(huì)之間聯(lián)系的探究，深刻理解物理對(duì)人類社會(huì)的進(jìn)步帶來的巨大影響，也提高了學(xué)生學(xué)好物理的自信心，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。日常生活里的手電筒、單車、紙帶、瓶子、雞蛋等都可以運(yùn)用到低成本物理實(shí)驗(yàn)中，飲料吸管可以取代實(shí)驗(yàn)的玻璃管，飲料瓶也可以制作漏斗、物理實(shí)驗(yàn)杯。比如，制作簡(jiǎn)易的靜電除塵器，實(shí)驗(yàn)材料：找一個(gè)透明的瓶子、一根鋁質(zhì)導(dǎo)線和一個(gè)可以塞住瓶子的橡皮塞。把鋁線纏繞在透明的瓶子上，然后把導(dǎo)線插入到橡皮塞里，最后將瓶口塞上橡皮塞，這個(gè)簡(jiǎn)易裝置就成功做好了。

這種實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，一目了然，可以激發(fā)學(xué)生動(dòng)手操作的欲望，可以讓學(xué)生深刻感受到科學(xué)無處不在。

結(jié)語

物理課程的實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)期存在兩個(gè)弊端：一、沒有認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的基石，認(rèn)為物理實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中并不重要，無足輕重；二、沒有認(rèn)識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)可以有效培植學(xué)生對(duì)待科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和動(dòng)手操作的能力。很多物理教學(xué)依然采取老師講實(shí)驗(yàn)、學(xué)生看實(shí)驗(yàn)、最后練實(shí)驗(yàn)的情況，沒有最大限度的發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值。教師應(yīng)當(dāng)大規(guī)模推廣物理教學(xué)中低成本實(shí)驗(yàn)的資源，實(shí)現(xiàn)教學(xué)實(shí)踐的革新。

[1]朱鐵成.物理課程與教學(xué)研究[M].杭州：浙江大學(xué)出版社,2008.

[2]趙力紅,臧文彧.高中物理探究性趣味實(shí)驗(yàn)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社,2002.

[3]左卷健男,龍川洋二.趣味物理實(shí)驗(yàn)[M].廉源譯.北京：中國(guó)民族攝影藝術(shù)出版社,2005.