初中物理低成本實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)策略的研究

林忠進(jìn)

【摘 要】 物理課堂離不開(kāi)物理實(shí)驗(yàn)，學(xué)生要達(dá)到對(duì)物理知識(shí)的理性認(rèn)識(shí)離不開(kāi)感性認(rèn)識(shí)的積累，開(kāi)發(fā)低成本實(shí)驗(yàn)需要遵守科學(xué)性、直觀性和趣味性原則，這樣才能吸引學(xué)生的注意力，幫助學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)探索精神。

【關(guān)鍵詞】 初中物理 物理實(shí)驗(yàn) 開(kāi)發(fā)策略

當(dāng)前很多初中學(xué)校尤其是欠發(fā)達(dá)地區(qū)的初中，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)還受限于實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器或器材等的影響而得不到重視的情況，在多年應(yīng)試教育的影響下，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式要么是通過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)視頻播放，要么是“教師講，學(xué)生背”來(lái)體現(xiàn)的，學(xué)生很少有機(jī)會(huì)在課堂當(dāng)中參與物理實(shí)驗(yàn)，也很少有意識(shí)在課外自己動(dòng)手去驗(yàn)證物理實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的直觀認(rèn)識(shí)，及對(duì)物理問(wèn)題的邏輯思維能力和科學(xué)探究能力，更不可能理解物理的本質(zhì)。

一、開(kāi)發(fā)低成本實(shí)驗(yàn)的基本原則

1. 科學(xué)性

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是使學(xué)生認(rèn)識(shí)多姿多彩的物理現(xiàn)象，并通過(guò)觀察獲得物理知識(shí)。在開(kāi)發(fā)低成本實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，要遵守一定的理論基礎(chǔ)，本著追求科學(xué)本質(zhì)、崇尚科學(xué)精神的原則，幫助學(xué)生建立嚴(yán)密、連貫的物理知識(shí)體系。如果新的物理實(shí)驗(yàn)違背了科學(xué)性的原則，就會(huì)讓學(xué)生對(duì)物理科學(xué)產(chǎn)生懷疑。

2. 直觀性

初中生的生活經(jīng)驗(yàn)還比較少，對(duì)事物的認(rèn)識(shí)也比較模糊，在沒(méi)有足夠多感性認(rèn)識(shí)的情況下，去奢望發(fā)展學(xué)生的理性認(rèn)識(shí)會(huì)變成“無(wú)源之水，無(wú)本之木”。感性認(rèn)識(shí)是思維活動(dòng)的源泉與依據(jù)，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生積累豐富的感性認(rèn)識(shí)，促進(jìn)其理性認(rèn)識(shí)的良好發(fā)展。開(kāi)發(fā)新的物理實(shí)驗(yàn)要遵守直觀性的原則，要以直觀的視覺(jué)效果給學(xué)生留下深刻的印象，進(jìn)而展示了物理知識(shí)的形成和發(fā)展過(guò)程。

3. 趣味性

有趣的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生對(duì)物理探索和物理實(shí)驗(yàn)研究保持旺盛的興趣，當(dāng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程產(chǎn)生了深厚的興趣，其作用比智力的作用更強(qiáng)大。所以，在開(kāi)發(fā)新的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，要重視趣味性，以學(xué)生感興趣或熟悉的物品作為實(shí)驗(yàn)器材，或創(chuàng)造一個(gè)有趣的情境，讓學(xué)生更喜歡玩。比如在測(cè)量平均速度的實(shí)驗(yàn)中，將小車(chē)換成玩具托馬斯火車(chē)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣會(huì)更大。

二、開(kāi)發(fā)低成本實(shí)驗(yàn)的途徑

1. 結(jié)合生活中的物理現(xiàn)象進(jìn)行開(kāi)發(fā)

物理是一門(mén)與生活息息相關(guān)的學(xué)科，很多的物理原理也是物理科學(xué)家通過(guò)觀察生活得到的啟示，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了物理原理，比如牛頓看到熟透的蘋(píng)果落在地上發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力，阿基米德通過(guò)洗澡水往外溢發(fā)現(xiàn)了流體靜力學(xué)規(guī)律，等等。生活中處處包含著物理知識(shí)，因此從生活中的一些現(xiàn)象中找到物理知識(shí)，這樣的實(shí)驗(yàn)教具會(huì)更加貼近生活，更容易被學(xué)生所理解。

2. 結(jié)合自然中的物理現(xiàn)象進(jìn)行開(kāi)發(fā)

物理一門(mén)自然學(xué)科，其研究對(duì)象就是自然界的物質(zhì)，包括它的基本結(jié)構(gòu)、形態(tài)變化、運(yùn)動(dòng)規(guī)律等，任何一個(gè)自然現(xiàn)象中都可能蘊(yùn)藏著無(wú)數(shù)的物理知識(shí)。開(kāi)發(fā)新的物理實(shí)驗(yàn)的思路也可以從自然現(xiàn)象中獲得靈感。

比如，在講光的折射時(shí)課本當(dāng)中用了海市蜃樓的例子，但這部分內(nèi)容太過(guò)抽象，而且海市蜃樓對(duì)于大部分學(xué)生來(lái)說(shuō)只是一個(gè)想象，并沒(méi)有親自的感知，所以對(duì)大部分學(xué)生來(lái)說(shuō)很難理解，教師開(kāi)發(fā)出一個(gè)低成本實(shí)驗(yàn)：將一枚硬幣放在一個(gè)碗中，由于碗比較深，從側(cè)面觀察不到硬幣，學(xué)生的觀察位置不變，這時(shí)教師在碗中加入水，隨著水面的不斷升高，后來(lái)居然能看到硬幣了。通過(guò)這個(gè)小模型就能幫助學(xué)生用相近的知識(shí)幫助學(xué)生理解折射，并達(dá)到知識(shí)遷移的作用。

3. 結(jié)合教材插圖進(jìn)行開(kāi)發(fā)

在初中物理教材中，明確的寫(xiě)出物理實(shí)驗(yàn)流程要求進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)演示，或?qū)W生探究的實(shí)驗(yàn)比較少，取而代之的是大量的插圖，這些插圖比較生動(dòng)有趣、形象準(zhǔn)確，學(xué)生也比較愛(ài)看。教師在開(kāi)發(fā)新的低成本實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以充分利用這些插圖進(jìn)行改進(jìn)，這樣不僅加深了課堂與書(shū)本的關(guān)聯(lián)，而且又能引導(dǎo)學(xué)生不要停留在書(shū)本的講解上，而是要主動(dòng)創(chuàng)造條件去驗(yàn)證書(shū)本知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生的自主探索。

例如，在講沸點(diǎn)隨著氣壓的升高而升高，隨氣壓的降低而降低時(shí)，書(shū)中的插圖用圓底燒瓶作為實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這時(shí)，教師可以用一個(gè)密封的玻璃瓶并將水換成酒精，將用酒精燈加熱改成開(kāi)水加熱，這樣，酒精沸騰后，將玻璃瓶拿出，過(guò)了一會(huì)兒，觀察酒精會(huì)不再沸騰，然后將密封玻璃瓶放在冷水中，再拿出來(lái)，由于瓶?jī)?nèi)空氣遇冷壓強(qiáng)降低，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)瓶?jī)?nèi)酒精反而再次沸騰。這樣開(kāi)發(fā)的新實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生覺(jué)得書(shū)中的概念和規(guī)律看得見(jiàn)，摸得著，更容易理解。

4. 取材于報(bào)廢儀器資源的低成本物理實(shí)驗(yàn)

物理實(shí)驗(yàn)室的一些實(shí)驗(yàn)儀器以及家庭當(dāng)中的電子產(chǎn)品，或者因?yàn)閾p壞或者因?yàn)楫a(chǎn)品升級(jí)而慘遭淘汰的儀器，扔了有點(diǎn)可惜，不扔又占地方。教師可以收集這些儀器，與學(xué)生們一起動(dòng)手“開(kāi)膛破肚”，把有用的部分拆下來(lái)，電子產(chǎn)品中的電路板、電池、攝像頭、顯示器等都可以經(jīng)過(guò)加工組合制成有用的實(shí)驗(yàn)器材或教具。同時(shí)在拆裝的過(guò)程中，通過(guò)親自肢解成品，可以讓學(xué)生了解儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，加深學(xué)生對(duì)物體的感性認(rèn)識(shí)，而且拆裝的過(guò)程充滿(mǎn)樂(lè)趣，學(xué)生學(xué)習(xí)的興致很高，而且實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維能力得到明顯地提高。

例如，在物理實(shí)驗(yàn)中電流表和電壓表就是利用通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受磁場(chǎng)力的作用而制成的。這個(gè)儀器壞掉的話，這時(shí)，教師可以通過(guò)拆電壓表，讓學(xué)生觀察電壓表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而了解電流表的工作原理：通過(guò)電流后，會(huì)使線圏產(chǎn)生磁場(chǎng)，這樣線圈通電以后在磁鐵的作用下會(huì)旋轉(zhuǎn)，這個(gè)旋轉(zhuǎn)在表頭上有個(gè)指針，通過(guò)讀數(shù)可以知道電壓或電流的大小。另外，如果電壓表中的電流過(guò)大燒壞了電表后，這時(shí)需要在電壓表內(nèi)部電路中串聯(lián)一個(gè)很大的電阻，通過(guò)這樣的改造，電壓表就可以繼續(xù)正常使用了。

物理的概念和原理就是對(duì)生活現(xiàn)象的高度總結(jié)和理想化，學(xué)習(xí)物理知識(shí)離開(kāi)了對(duì)生活和自然的觀察，變成純理性思維的過(guò)程，會(huì)減少很多的樂(lè)趣。開(kāi)發(fā)低成本的實(shí)驗(yàn)，一方面可以讓學(xué)生養(yǎng)成驗(yàn)證知識(shí)的習(xí)慣，另一方面也能提高學(xué)生的探索欲。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁婭.中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教具的改進(jìn)與創(chuàng)新研究[D].信陽(yáng)師范學(xué)院，2017.

[2] 蔣顯翠.初中低成本物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[D].云南師范大學(xué)，

2009.