開發(fā)低成本高效率實驗培養(yǎng)學(xué)生實踐意識*
——以人教版中“瓶的應(yīng)用”為例

張宏齊

(中山市東升鎮(zhèn)文體教育局教育事務(wù)指導(dǎo)中心 廣東 中山 528414)

1 問題的提出

實驗在教學(xué)中的核心地位已經(jīng)受到普遍重視，教師也十分重視實驗教學(xué)，然而實驗教學(xué)依然還有優(yōu)化的空間.主要有：

第一，改變只重視分組實驗和與核心知識有關(guān)的演示實驗的傾向.由于考試的功利性，教學(xué)圍繞考試轉(zhuǎn)，考試內(nèi)容突出主干知識與核心能力的考察，所以,教學(xué)中教師會將主要精力放在主干知識的教學(xué)與核心能力的培養(yǎng)上，這無可厚非.然而,如果僅僅重視這一部分，而忽視其余部分知識教學(xué)與能力培養(yǎng)，甚至考試忽視一些非核心知識，但是，若忽視對學(xué)生構(gòu)建完整的知識體系、悟得物理方法、形成良好物理思維品質(zhì)、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣等方面有重要促進作用的實驗就不妥當.例如，在人教版《物理·必修2》中，先通過理論探究平拋運動規(guī)律，然后再通過實驗研究平拋運動.由于研究平拋運動的實驗不是高考的必考實驗，教學(xué)中出現(xiàn)有教師對平拋運動規(guī)律的探究只有理論探究，略去實驗探究.如此教學(xué)過程，導(dǎo)致學(xué)生對平拋運動規(guī)律的理解不透徹，為靈活運用平拋運動的規(guī)律埋下隱患，也會導(dǎo)致學(xué)生不能深刻領(lǐng)悟運動分解的方法，不能將該方法遷移到類平拋、斜拋等復(fù)雜曲線運動問題處理中.

第二，只重視實驗室成套實驗設(shè)備的應(yīng)用，對實驗的開發(fā)不足.教師重視運用實驗室裝備的實驗器材開展教學(xué)，但自己動手開發(fā)實驗主觀能動性不強，意愿低下.教師如果不自己開發(fā)實驗，對物理教學(xué)而言會有一些不足之處，畢竟實驗室的裝備器材，滿足的是教學(xué)中的共性需求，無法滿足個性化的教學(xué)需求，而有智慧的教學(xué)都是充滿個性的，且有些學(xué)校的實驗裝備不能夠充分滿足基本教學(xué)的需要，此外，教師開發(fā)的實驗一般都是利用生活中學(xué)生比較熟悉的物品，這些實驗讓學(xué)生覺得親切，實驗效果更佳.

落實實驗探究內(nèi)容不僅是為了學(xué)生理解知識、習(xí)得方法，更是為了培養(yǎng)學(xué)生的實踐意識與能力.沒有實踐意識與能力學(xué)生只能在物理學(xué)習(xí)中紙上談兵，無法將物理知識與生產(chǎn)生活深度聯(lián)系.這會讓學(xué)生覺得物理枯燥乏味，更會在一些以生產(chǎn)生活為背景的物理問題解決中無法順利構(gòu)建物理模型.教學(xué)中落實實驗探究，不僅要重視分組實驗，也要重視演示實驗；不僅要重視利用好實驗室裝備的實驗器材，更要重視自己動手開發(fā)實驗，甚至帶領(lǐng)學(xué)生一起開發(fā)實驗.

2 飲料瓶在人教版高中物理教材中的應(yīng)用

教材編寫體現(xiàn)了教師自己利用生活物品開發(fā)低成本實驗這一理念和要求，以人教版教材為例，不少地方都出現(xiàn)了利用生活中常見物品做實驗的例子.利用生活物品的這些實驗都沒有現(xiàn)成器材，需要教師自己去找材料、動手設(shè)計開發(fā).以生活中常見的塑料瓶和玻璃瓶為例，在人教版教材的實驗探究中就出現(xiàn)了多次，具體如表1所示[1～4].

表1 人教版教材中利用生活中常用物品做實驗的例子

3 培養(yǎng)實踐意識的策略——立足教材利用生活物品開發(fā)實驗

3.1 師生合作夯實教材上的探究內(nèi)容

人教版教材上除了分組實驗以外，還有不少內(nèi)容是需要學(xué)生動手、動腦的探究活動，這些內(nèi)容有的出現(xiàn)在演示實驗的欄目“演示”“實驗”，有的出現(xiàn)在插圖，有的出現(xiàn)在拓展性欄目“做一做”“思考與討論”,有的出現(xiàn)在“問題與練習(xí)”即習(xí)題.教學(xué)中要真正貫徹落實這些需要動手操作的欄目，就需要立足教材,利用生活物品自己開發(fā)實驗才能滿足教學(xué)要求.這些實驗的開發(fā)，難度一般都不大，器材容易找到，成本比較低，且實驗效果明顯.為了提高學(xué)生參與度，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，對一些簡單的實驗，教師可以讓學(xué)生預(yù)習(xí)教材后，幫忙尋找器材，引導(dǎo)學(xué)生開發(fā)演示實驗.這一過程中學(xué)生不僅可以收獲物理知識，還提升了動手能力，培養(yǎng)了實踐意識與能力.

例如，在研究平拋運動一課中利用水平噴出的細水柱顯示平拋運動軌跡的實驗，可以讓學(xué)生按照教材的提示，準備好塑料瓶，并做好教具，課堂上讓學(xué)生展示實驗過程.實驗器材易找，教具制作也不復(fù)雜，準備不需要花費學(xué)生太多時間.課堂上利用學(xué)生自己做的器材完成實驗，學(xué)生會有更高的學(xué)習(xí)熱情，更愿意積極思考，而且學(xué)生知道要使用自己制作的器材，學(xué)生在準備階段會非常認真，并積極動手，努力完善細節(jié)，提升實驗效果.

3.2 借鑒其他版本教材素材開發(fā)演示實驗

教師除了將自己使用的版本教材中習(xí)題、插圖呈現(xiàn)的情景，拓展性欄目的小實驗、小制作利用生活物品演示出來，還可以借鑒其他版本教材中的素材開發(fā)演示實驗.高中物理教學(xué)中可以利用瓶的實驗，教師如果使用人教版教材，除了前面所述的實驗，還可借鑒教科版、魯科版、粵教版、滬科版等教材中的素材開發(fā)一些容易實現(xiàn)且十分有趣的實驗.可以將教科版中如下4個實驗補充到人教版，具體如表2所示[5,6].

表2 教科版中的4個實驗

上述實驗取材方便，都用到瓶子或者可以用瓶子替代(小小甩干機中的直筒可以用塑料瓶來做)，效果比較明顯，給學(xué)生充分的準備時間，學(xué)生基本上都可以自己找到材料，并組裝完成.

例如,研究平拋運動的射程，將儀器、材料給學(xué)生，讓學(xué)生分組嘗試自己組裝.在組裝過程中，學(xué)生要考慮如何固定每一個部分(尤其是刻度尺、量角器、輸液器等如何安裝在鐵架臺)，如何安裝才穩(wěn)固且容易測量，隨著水流的下降如何保證水流的速度恒定.通過動手組裝、測量的實踐后，學(xué)生明顯感覺到，看圖設(shè)計的很簡單，實際動手有難度.學(xué)生在儀器組裝、實驗探究過程中，需要不斷改進，不斷嘗試，在經(jīng)歷多次失敗后，才能取得成功，這一過程不僅促進學(xué)生動腦，也會提升學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實踐的能力.

3.3 將校園科技活動與物理教學(xué)深度融合

在高中，每個學(xué)校每年都會組織科技活動，讓學(xué)生展示利用自己的智慧制作的一些小作品，也會有一些集體項目的比賽.校園科技活動是鮮活的教學(xué)資源.讓學(xué)生在課外進行一些與物理相關(guān)的科技小制作可以有效的拓展、加深、活化學(xué)生對物理知識和規(guī)律的理解.在這一過程中，還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造精神，這符合高中新課標 “進一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)”“增強創(chuàng)新意識和實踐能力”“發(fā)展好奇心與求知欲，發(fā)展科學(xué)探索興趣”“參加一些科學(xué)實踐活動，嘗試經(jīng)過思考發(fā)表自己的見解，嘗試運用物理原理和研究方法解決一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實際問題”等要求.將科技活動與物理教學(xué)融合，可以利用物理理論指導(dǎo)學(xué)生更好地完成作品，也可以利用這些小制作輔助學(xué)生理解物理上所學(xué)的知識.

以中學(xué)校園中常見的科技活動“水火箭”為例，可以與高中物理的牛頓第三定律、斜拋運動、反沖運動、熱學(xué)等教學(xué)內(nèi)容有效整合，寓教于樂，收到很好的效果.一方面可以讓學(xué)生解釋制作、發(fā)射水火箭過程中遇到的現(xiàn)象，比如為何加氣越到后面越困難？水火箭為何起飛？發(fā)射完的水火箭里面為何會有霧氣？另一方面，可以利用物理知識指導(dǎo)學(xué)生制作、改良、更好地發(fā)射水火箭，比如利用給水火箭頭部配重的辦法避免其變軌、倒栽跟頭等意外事故出現(xiàn)，利用控制變量法研究要達到最大射程需要的發(fā)射角度、裝入水的體積、加入氣體的壓強等.將所學(xué)知識與科技活動的實踐相結(jié)合，不僅使學(xué)生在知識的運用中提升了對知識的理解，更通過理論與實踐的結(jié)合，培養(yǎng)了動手能力，增強了學(xué)習(xí)的實踐性.