低成本實(shí)驗(yàn)“慢”教學(xué)模式的探索與實(shí)踐
——如何提高初中物理課堂教學(xué)的有效性

余夢(mèng)

（順昌縣第一中學(xué)，福建南平 353200）

物理學(xué)是一門基于觀察和實(shí)驗(yàn)的自然科學(xué)，探索物質(zhì)的組成和物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。只有通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索，學(xué)生才能逐漸建立起自己的物理模型，熟練運(yùn)用物理公式。所以在物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是不可或缺的一部分，當(dāng)下許多學(xué)校的實(shí)驗(yàn)條件得到改善，實(shí)驗(yàn)儀器越來(lái)越復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果越來(lái)越直接，這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法聽(tīng)取教師的解釋過(guò)程，甚至失去了學(xué)習(xí)物理的興趣。因此，如何利用低成本的物理實(shí)驗(yàn)“慢”教學(xué)來(lái)提高物理教學(xué)的有效性和興趣，已成為物理教學(xué)的一個(gè)課題。下面，筆者想談?wù)勛约喝绾卫玫统杀緦?shí)驗(yàn)“慢”教學(xué)來(lái)提高初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

1 低成本實(shí)驗(yàn)“慢”教學(xué)方法概述

首先要做好演示實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生理解物理事物和物理定律的最直接方式就是實(shí)驗(yàn)，這是提高教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效果的有效方法。如何進(jìn)行示范實(shí)驗(yàn)，在此過(guò)程中應(yīng)注意哪些細(xì)節(jié)，將決定物理教學(xué)的效果，初中生的大多數(shù)思維問(wèn)題都是基于特定的形象思維。具體，直觀，感性的實(shí)驗(yàn)符合初中生的年齡特征和思維方式。實(shí)驗(yàn)的引入可以激發(fā)學(xué)生的好奇心，激發(fā)他們探索和尋求知識(shí)的欲望，低成本實(shí)驗(yàn)的引入可以引起學(xué)生的好奇心。復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)儀器往往不如某些低成本實(shí)驗(yàn)的效果好。然而，知道這一點(diǎn)，但并不知道為什么，會(huì)削弱學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。因此，低成本實(shí)驗(yàn)的發(fā)展也是對(duì)基礎(chǔ)物理教育的回歸，使物理教育更好地進(jìn)入生活，進(jìn)入社會(huì)。

其次通過(guò)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。由于低成本的實(shí)驗(yàn)設(shè)備貼近生活，學(xué)生參與度高。他可以邊學(xué)，邊思考，邊討論，所以提倡開(kāi)發(fā)低成本實(shí)驗(yàn)，是鼓勵(lì)教師積極研究設(shè)計(jì)低成本，多用途，高效率的自制儀器，構(gòu)建以學(xué)生活動(dòng)為中心的探究式教學(xué)模式。

最后要糾正一些錯(cuò)誤的前概念，培養(yǎng)學(xué)生的STSE意識(shí)。所謂的“前概念”是指在接觸科學(xué)知識(shí)之前，通過(guò)與周圍環(huán)境的長(zhǎng)期互動(dòng)形成的經(jīng)驗(yàn)理解。它對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了積極和消極的影響。正確的前概念可以為學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，成為概念學(xué)習(xí)的資源和增長(zhǎng)點(diǎn)。使用低成本實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生糾正前概念的錯(cuò)誤，接受新的認(rèn)知，并在腦海中留下深刻的記憶。低成本實(shí)驗(yàn)“慢”教學(xué)的主要策略（或做法）

例如，在“探索聲音是如何產(chǎn)生的”中，安排以下活動(dòng)：（1）在一組兩個(gè)同學(xué)，一個(gè)人伸展橡皮筋，另一個(gè)人用手推橡皮筋觀察橡皮筋的振動(dòng);（2）讓學(xué)生鼓起并觀察鼓面上的泡泡球;（3）彈鋼尺；（4）觸摸聲帶；（5）敲擊，握住手的中心以停止振動(dòng)，聲音停止;（6）錘子插入水中，觀察音叉是否在飛濺。通過(guò)大量的低成本實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以找出它們之間的共性和聯(lián)系，然后總結(jié)聲音生成的原理。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探索知識(shí)，使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的興趣，激勵(lì)他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索。通過(guò)這種持續(xù)的培訓(xùn)和培訓(xùn)，學(xué)生一定能夠養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

又如在上初二物理的浮沉條件這節(jié)課時(shí)，用乒乓球、沙、細(xì)線、水、透明溢水杯、膠水、用過(guò)的瓶子、量筒、塑料桶、測(cè)力計(jì)來(lái)研究物體的浮沉情況。

（1）將已沉入水中的乒乓球懸掛在測(cè)力計(jì)的下端，測(cè)量其重力，并記錄G1。

（2）根據(jù)阿基米德原理，測(cè)量出乒乓球在水中下沉?xí)r受到的浮力。用測(cè)力計(jì)測(cè)量塑料桶的重量并記錄G2;然后用溢水杯裝滿水，將乒乓球放入溢水杯中，讓溢水杯中的水從出水口流到測(cè)量筒。將水倒入塑料桶中，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量塑料桶和溢出水的重力，并記錄G3;根據(jù)阿基米德原理，物體的浮力等于物體排出的液體的重力，即F 浮等于G3-G2;比較G1 和F 浮大小。

（3）再用兩個(gè)不同的小瓶重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，比較物體的重力和浮力。

（4）通過(guò)三組數(shù)據(jù)分析得到物體浮沉條件。

再比如講到熱氣球升空時(shí)，結(jié)合身邊的例子孔明燈，將一輕薄塑料袋，置于酒精燈火焰上方加熱，袋子完全鼓起來(lái)后松手，袋子上升后下降，和學(xué)生一起確認(rèn)袋子上升下降的原因。

還有一些設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的案例。例如，當(dāng)法拉第在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電流時(shí)，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力。人類利用這些科學(xué)規(guī)律發(fā)明了發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)，人造衛(wèi)星等?？梢哉f(shuō)，人類的創(chuàng)造性思維改變了世界。而設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)恰恰培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

在氣體壓力的教學(xué)中，將一些水倒入罐中，用酒精燈加熱，在罐口上發(fā)現(xiàn)白霧。用橡皮泥密封罐口，讓罐子冷卻?！肮蘅诔霈F(xiàn)白霧說(shuō)明什么？ ”“為什么要迅速封住罐口？”。在設(shè)置一系列問(wèn)題的過(guò)程中，我們將繼續(xù)更深入地引導(dǎo)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)角度，多個(gè)方向，多層次思考。分散學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的有效發(fā)展。

再舉一個(gè)例子，根據(jù)學(xué)生在初中階段學(xué)到的相關(guān)知識(shí)，將“伏安法測(cè)電阻”實(shí)驗(yàn)改為以下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：如：怎樣才能測(cè)定某一定值電阻的阻值？①伏安法；③替代法；④串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流法；等等。

在儀器和電路的選擇上：

①電表選擇：為了減小讀表引起的誤差，應(yīng)在選擇儀表時(shí)首先估算待測(cè)電流或電壓的最大值。每個(gè)儀表的最大偏差應(yīng)接近測(cè)量時(shí)的范圍。

②分壓、限流電路選擇：在下列情況下應(yīng)選擇分壓電路。

a.要求待測(cè)電阻兩端電壓連續(xù)變化。

b.限流電路中的最小電流超過(guò)電表量程或用電器的額定電流。

c.電功率損耗小的應(yīng)優(yōu)先選用。

③滑動(dòng)變阻器的粗調(diào)和微調(diào)。

在限流電路中，對(duì)于測(cè)量電路，電阻大的變阻器用作粗調(diào)，電阻小的變阻器用作微調(diào);在分壓器電路中，變阻器的粗調(diào)和微調(diào)恰好與限流電路相反。

在重復(fù)的物理實(shí)驗(yàn)探索過(guò)程中總結(jié)了物理定律。善于總結(jié)可以從物理現(xiàn)象中總結(jié)出規(guī)律，真正理解物理中的隱含真理。

以及糾正一些錯(cuò)誤前概念的實(shí)驗(yàn)，在學(xué)習(xí)物體的上浮和下沉之前，學(xué)生通常會(huì)有錯(cuò)誤的理解。所以在教學(xué)開(kāi)始時(shí)，教師拿了一塊橡皮泥，要求學(xué)生猜測(cè)：如果你把這塊橡皮泥放在水里，它會(huì)下沉嗎？ 根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生們普遍認(rèn)為橡皮泥會(huì)沉到水底?！跋鹌つ鄷?huì)沉入水中嗎？ ”大多數(shù)學(xué)生會(huì)說(shuō)“是”，可能會(huì)有一些學(xué)生認(rèn)為“不一定是在下沉”。然后他們用自己的橡皮泥設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明他們的結(jié)論，教師指導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論;如果沒(méi)有學(xué)生能夠正確回答，教師可以將一塊橡皮泥捏成一個(gè)薄的空心碗，然后將其放入水中漂浮在水面上。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是顯而易見(jiàn)的，學(xué)生不難知道“物體在水中下沉，不能僅僅根據(jù)是什么材料來(lái)判斷，還要考慮其他因素。從而提高了學(xué)生探究“影響物體所受浮力的大小的因素”的積極性。

生活中廢棄的瓶子、易拉罐、氣球、塑料袋、吸管等都是開(kāi)發(fā)低成本物理實(shí)驗(yàn)的好材料，通過(guò)這種方式，實(shí)驗(yàn)資金得以保存，實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，另一方面，使用廢品，學(xué)生能夠考慮材料的應(yīng)用和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。

2 低成本實(shí)驗(yàn)“慢”教學(xué)的效果與改進(jìn)

通過(guò)這些低成本的物理實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以認(rèn)識(shí)到物理學(xué)存在并消除了陌生感，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效率。

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，是課堂的主人，讓學(xué)生親自動(dòng)手，引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)方法。通過(guò)學(xué)生的獨(dú)立探究，自學(xué)，掌握物理基本概念和基本規(guī)律以及科學(xué)探究的基本技能，培養(yǎng)學(xué)生探索科學(xué)和對(duì)物理現(xiàn)象的好奇心的興趣。激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，勇于實(shí)踐，敢于科學(xué)創(chuàng)新，逐步形成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)價(jià)值觀。

并且STSE 的內(nèi)容大幅增加，STSE 的內(nèi)容直接以知識(shí)的形式呈現(xiàn)在教科書中。學(xué)生在其他方面也應(yīng)該注意，低成本實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)和呈現(xiàn)可以引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注現(xiàn)實(shí)。感受物理帶給社會(huì)和人類進(jìn)步的巨大推動(dòng)力。

3 結(jié)語(yǔ)

21世紀(jì)的中國(guó)進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)代。教育將在教學(xué)理念，教學(xué)方法和教學(xué)媒體方面發(fā)生重大變化。課堂教學(xué)一直是學(xué)校教育過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，每所學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量在很大程度上取決于每個(gè)班級(jí)的教學(xué)效果。在新課程體系中，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要地位將越來(lái)越突出。而偏遠(yuǎn)地區(qū)的實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)率卻令人擔(dān)憂，“講座實(shí)驗(yàn)”取代了“做實(shí)驗(yàn)”。因此，學(xué)生的高分和低能現(xiàn)象尚未得到根本解決。低成本實(shí)驗(yàn)“慢教學(xué)”不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，而且提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。