利用日常器具設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)的研究

郝玉兵

【內(nèi)容摘要】在物理實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生認(rèn)真觀察、親自動(dòng)手操作，經(jīng)歷知識形成的過程，同時(shí)，也有利于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。在當(dāng)前高中物理課程教學(xué)中，演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法得到了重視與應(yīng)用。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是使用現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)器材，影響了學(xué)生進(jìn)一步對于實(shí)驗(yàn)過程的體驗(yàn)，其具體的操作過程也有待于優(yōu)化。這就需要師生利用日常器具來開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這也是教學(xué)中的一種創(chuàng)新。通過實(shí)驗(yàn)改進(jìn)教學(xué)，將強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，有助于對學(xué)生的觀察能力和動(dòng)手操作能力進(jìn)行培養(yǎng)，更加有效地將學(xué)生引入到物理知識學(xué)習(xí)的殿堂中，并啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考物理學(xué)知識。

【關(guān)鍵詞】日常器具? 利用? 物理實(shí)驗(yàn)? 學(xué)生? 創(chuàng)新意識? 培養(yǎng)

在高中物理課程教學(xué)大綱中提出，利用日常生活器具開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將有助于拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的范圍，實(shí)驗(yàn)室的課程教學(xué)資源不能局限在學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室，還要積極利用學(xué)生身邊的日常器具來開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。利用學(xué)生身邊的日常器具開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅使得教學(xué)過程變得更加直觀和簡便，同時(shí)還能強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手操作實(shí)踐能力，使得學(xué)生的創(chuàng)新思維能力在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造過程中得到了提升。下面作者將以學(xué)生身邊的器具來開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的案例，論證在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何積極利用學(xué)生身邊的日常器具來提升高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

一、利用日常器具辦好物理實(shí)驗(yàn)會(huì)展，提高學(xué)生探究能力

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，新課改也倡導(dǎo)自主、探究、合作學(xué)習(xí)模式，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與合作學(xué)習(xí)能力。在物理實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中應(yīng)該充分發(fā)揮學(xué)生的主體能動(dòng)作用。物理實(shí)驗(yàn)不僅僅限于實(shí)驗(yàn)室，也可以延伸到課后、家庭等生活領(lǐng)域，在這些場所的物理實(shí)驗(yàn)，更應(yīng)該體現(xiàn)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的探究能力。為了達(dá)到這一目的，教師可以引領(lǐng)學(xué)生舉行物理實(shí)驗(yàn)會(huì)展。會(huì)展可以小到以班級為單位也可以以整個(gè)年級為單位進(jìn)行。會(huì)展可以有具體的主題，也可以沒有主題，以更好地發(fā)揮學(xué)生的主體性，讓學(xué)生充分動(dòng)手操作。例如，可以讓學(xué)生用礦泉水瓶，來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，主題是用礦泉水瓶你能夠展示怎樣的物理現(xiàn)象？在會(huì)展現(xiàn)場，學(xué)生們把礦泉水瓶加工成各種各樣的器具，如有密封的，有敞開口的，有的是一半礦泉水瓶，有的是整個(gè)瓶子的，有盛滿水的，也有空瓶子，學(xué)生們用各式各樣的礦泉水瓶展示各種物理現(xiàn)象，有展示力學(xué)的，有展示熱學(xué)的，各種展示都是學(xué)生對物理知識的靈活運(yùn)用，學(xué)生們相互探討、觀察，也得到了多方面的啟示。再如，在以年級為單位的匯展，設(shè)定主題是用肥皂泡展示物理現(xiàn)象。其制作方法相當(dāng)簡單，在瓶子里裝有少量的洗潔精，加滿水后成為溶液，再把吸管插入瓶中，向瓶中吹氣，肥皂泡就從瓶口冒出來，越吹越大，雖然制作與操作簡單，但是卻體現(xiàn)出各種各樣的物理現(xiàn)象。教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)歸納。通過這樣的主題活動(dòng)，學(xué)生積極性被充分調(diào)動(dòng)起來，促進(jìn)了學(xué)生探究能力的提高。

二、利用日常器具對物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施整合，培養(yǎng)學(xué)生分析物理問題的能力

在高中物理課程教學(xué)中，有關(guān)電學(xué)知識的講解中，就沒有避雷針原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這個(gè)時(shí)候，老師就可以組織學(xué)生利用日常器具來制作避雷針原理實(shí)驗(yàn)。制作成尖端放電的裝置來開展演示教學(xué)，這個(gè)時(shí)候?qū)W生就會(huì)觀察到尖端出現(xiàn)火花，并同時(shí)能聽到嗤嗤聲，這樣旋轉(zhuǎn)風(fēng)車的放電就可以很容易觀察到，也容易引發(fā)學(xué)生的觀察與學(xué)習(xí)興趣。高中物理有關(guān)反沖運(yùn)動(dòng)這一章節(jié)的教學(xué)中，尖端放電實(shí)驗(yàn)裝置就可以將電學(xué)和力學(xué)兩部分的知識同時(shí)進(jìn)行展示，使得學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)來完成兩方面物理學(xué)知識的整合，同時(shí)將對物理課程教學(xué)起到一個(gè)良好的示范作用，這樣學(xué)生就脫離課本，自主實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)，用所學(xué)的知識進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，這樣就能真正地實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)以致用的能力。

三、利用日常器具制作實(shí)驗(yàn)，有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

上面所說的尖端放電實(shí)驗(yàn)裝置，所需要的材料都是很簡單的，也是平常生活中所能用到的，比如說鋁板、螺絲釘?shù)?，這些物品是生活中的常用物品，學(xué)生經(jīng)常見到或者使用，并且利用這些物品進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)器具的制作并不麻煩，學(xué)生也容易上手，在制作過程中也可以更深刻的理解物理原理，加深體驗(yàn)。

例如在尖端放電實(shí)驗(yàn)裝置的制作中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行制作。讓學(xué)生用鋼鋸、電鉆等工具進(jìn)行切割或者打孔，運(yùn)用鐵絲等材料進(jìn)行制作，通過對鋁板的加工，用鐵絲套扣，以及固定金屬小球等步驟。在鋁板上將3個(gè)絕緣底座安裝上面，將絕緣玻璃管借助于螺釘將2個(gè)鋁板固定住，最后在鋁板上安裝接線柱。

對鋁板進(jìn)行加工的時(shí)候要確保用專用工具，用電鉆在絕緣玻璃管上的任意一端將長寬各為2cm的窄縫切割出來，將不用切割窄縫的絕緣玻璃管在絕緣木板上用木塞來固定，將鋁板插入到隙縫，并加以固定，具有絕緣支座的小磁針的頂端將4根等長的銅絲固定住，將做成風(fēng)車形狀，最后用2根銅絲將2個(gè)絕緣小燈泡安裝上去。

在實(shí)驗(yàn)器具和裝置的過程中，最關(guān)鍵的是體現(xiàn)學(xué)生的參與制作過程。學(xué)生在制作的過程中可以獨(dú)立思考，也可以通過小組間的討論與交流，使學(xué)生的合作能力、動(dòng)手能力及創(chuàng)新思維得到促進(jìn)與發(fā)展。如尖端放電裝置的制作過程中，學(xué)生會(huì)遇到一些困難，由于銅絲過細(xì)的問題而不利于學(xué)生的細(xì)致觀察。怎樣才能提高可見度，這一問題可以讓學(xué)生討論探究解決，如學(xué)生運(yùn)用提高電風(fēng)車規(guī)模來加以解決。在實(shí)驗(yàn)中又發(fā)現(xiàn)風(fēng)車的轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)不到所需的要求，學(xué)生提出把風(fēng)車制作的小一些，但是這樣又不利于觀察。所以就采取了將電風(fēng)車擺放在實(shí)物臺上的方法，由于火花放電，致使實(shí)驗(yàn)臺關(guān)閉，最后學(xué)生想出辦法，把兩個(gè)泡膜小球在銅絲上固定住，這樣就很容易觀察了。再平行放置兩塊鋁板，教室前排學(xué)生是看不到火花放電的，但是經(jīng)過改造，將使得鋁板呈現(xiàn)出喇叭口的形狀，這樣就讓更多的學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察，這樣學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)探究能力就得到了提升。

四、利用日常器具組織學(xué)生設(shè)計(jì)和裝置試驗(yàn)，拓展學(xué)生的想象能力

在高中物理試驗(yàn)教學(xué)中，如果學(xué)生通過對知識的學(xué)習(xí)能夠設(shè)計(jì)一個(gè)新的方法來對實(shí)驗(yàn)的物理概念進(jìn)行闡明，以自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，不管實(shí)驗(yàn)條件多么簡單，學(xué)生都應(yīng)當(dāng)受到激勵(lì)。因?yàn)樾聦?shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)里面包含學(xué)生的新思想，表現(xiàn)出學(xué)生具有很強(qiáng)的探索精神。利用日常器具來做物理實(shí)驗(yàn)，對學(xué)生的思維能力是以個(gè)創(chuàng)造性的調(diào)動(dòng)，同時(shí)能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。下面就以安培力實(shí)驗(yàn)——轉(zhuǎn)動(dòng)的磁鐵來舉例說明。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中所需要的器具也是生活中的物品，電池、鐵釘、圓形磁鐵，學(xué)生很容易就可以收集到。實(shí)驗(yàn)的過程也是相當(dāng)簡單的，就是把導(dǎo)線分別連接電池的正極負(fù)極。觀察磁鐵的旋轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象就是強(qiáng)磁鐵得以快速地旋轉(zhuǎn)。高中許多有關(guān)電磁的實(shí)驗(yàn)，都可以通過一些日常物品來實(shí)現(xiàn)，這些生活中的物品學(xué)生很容易就可以搜集到，并且運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，學(xué)生就可以更深刻的理解生活物品的作用，同時(shí)深入理解物理原理，并且更重要的是可以提高學(xué)生在生活中運(yùn)用物理知識解決問題的能力，學(xué)生會(huì)饒有興趣地參與實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真觀察，歸納物理規(guī)律，提高物理綜合素養(yǎng)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高中物理課程教學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容，在教學(xué)中要加深學(xué)生的直觀體驗(yàn)，運(yùn)用熟悉的物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生利用日常所使用的器具來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，將有效地強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手操作能力和探究精神。

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（作者單位：山東省威海市榮成市第一中學(xué)）