淺談初中物理低成本趣味物理實(shí)驗(yàn)資源的開(kāi)發(fā)

伍進(jìn)軍 肖福生

摘要：物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是探索物理知識(shí)的必要手段，借助物理實(shí)驗(yàn)不僅能夠完善教材中的文字描述，而且能夠化抽象為直觀，使學(xué)生清晰地看到物理現(xiàn)象，進(jìn)而把抽象知識(shí)轉(zhuǎn)化為形象化知識(shí)內(nèi)容，降低學(xué)生的理解難度?；诖?，本文將重點(diǎn)討論當(dāng)下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中面臨的問(wèn)題，以及開(kāi)發(fā)初中物理低成本趣味物理實(shí)驗(yàn)資源的基本原則和策略。

關(guān)鍵詞：初中物理;低成本;趣味性實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G633.7 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2021）08-029

《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出，通過(guò)多種途徑開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)課程資源，大力提倡師生利用身邊物品、器具、材料等進(jìn)行低成本物理實(shí)驗(yàn)。具有趣味性、低成本的物理實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生加深對(duì)物理知識(shí)的理解和記憶，拉近物理學(xué)科和生活之間的距離，增加對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)同感，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性。

一、當(dāng)下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中面臨的問(wèn)題

初中物理作為初中階段的一門重要自然學(xué)科，對(duì)學(xué)生的思維能力和動(dòng)手操作能力都有著積極的促進(jìn)作用，但當(dāng)前初中物理教學(xué)中存在著很多的問(wèn)題。一是應(yīng)試教育的思想仍占據(jù)教學(xué)主導(dǎo)，將實(shí)驗(yàn)步驟用板書講解代替實(shí)驗(yàn)操作，把用雙眼能看，用雙耳能聽(tīng)，用雙手能碰觸的實(shí)實(shí)在在地物理實(shí)驗(yàn)變成了教師用圖片和視頻展示，憑學(xué)生腦袋空想的“實(shí)驗(yàn)”，忽視了學(xué)生情感體驗(yàn)。二是實(shí)驗(yàn)過(guò)程過(guò)于刻板、形式化，且實(shí)驗(yàn)與學(xué)生已有的生活體驗(yàn)脫節(jié)，造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在排斥心理，在參與實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中應(yīng)付了事，缺少能動(dòng)性，將物理實(shí)驗(yàn)視作教師布置的學(xué)習(xí)任務(wù)。三是實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念落后、實(shí)驗(yàn)形式單一、實(shí)驗(yàn)儀器陳舊等問(wèn)題，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不明顯，無(wú)法激起學(xué)生的好奇心，難以幫助學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象和規(guī)律產(chǎn)生直觀的認(rèn)知。

二、開(kāi)發(fā)低成本趣味物理實(shí)驗(yàn)資源的基本原則

1.科學(xué)性原則

科學(xué)性是實(shí)驗(yàn)具有的本質(zhì)特征，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的根本，是實(shí)驗(yàn)賴以實(shí)施的保證和前提。低成本趣味物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)必須符合物理原理和科學(xué)理論，不允許有科學(xué)性的錯(cuò)誤。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生秉承科學(xué)態(tài)度，在輕松、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，鍛煉學(xué)生創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)。

2.簡(jiǎn)易性原則

一項(xiàng)演示實(shí)驗(yàn)使用的材料越簡(jiǎn)單，學(xué)生就越熟悉，就越想徹底地獲得所驗(yàn)證的結(jié)果，這種實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值往往與實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜程度成反比。低成本趣味物理實(shí)驗(yàn)所用材料來(lái)自生活，直接或者經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)組合就可以應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)力求取材容易，步驟簡(jiǎn)便，原理容易理解，結(jié)果直觀呈現(xiàn)。

3.趣味性原則

利用學(xué)生熟悉的實(shí)驗(yàn)材料，突破學(xué)生對(duì)器材常規(guī)用途的認(rèn)識(shí)，設(shè)計(jì)趣味性強(qiáng)的低成本物理實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生已有認(rèn)知與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生沖突，演繹出令學(xué)生感到新奇的實(shí)驗(yàn)效果，從而使學(xué)生產(chǎn)生探求新知的強(qiáng)烈愿望，調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)出巨大的學(xué)習(xí)潛能。

4.創(chuàng)新性原則

創(chuàng)新是學(xué)生發(fā)展的核心動(dòng)力。低成本趣味物理實(shí)驗(yàn)中使用一些“非專門的實(shí)驗(yàn)器材”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使得實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更富挑戰(zhàn)性和創(chuàng)造性，教師要鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)從取材、組裝、呈現(xiàn)等環(huán)節(jié)進(jìn)行創(chuàng)新性的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

三、初中低成本趣味物理實(shí)驗(yàn)資源的開(kāi)發(fā)策略

遵從“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的課程基本理念，多維度開(kāi)發(fā)出具有科學(xué)性、趣味性、簡(jiǎn)易性、創(chuàng)新性的低成本趣味物理實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在主動(dòng)積極的思維和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，加深理解和體驗(yàn)，提升課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。

1.基本生活用品的開(kāi)發(fā)

物理來(lái)源于生活。生活中的物理現(xiàn)象和常見(jiàn)用品，為低成本趣味物理實(shí)驗(yàn)提供了原始素材，教師引導(dǎo)學(xué)生用心觀察生活、勇于探索未知，敢于創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在實(shí)踐中還原物理現(xiàn)象的本質(zhì)，在操作中體驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的魅力。

八年級(jí)物理下冊(cè)第九章《壓強(qiáng)》第三節(jié)《大氣壓強(qiáng)》中有一幅插圖（如圖1），同時(shí)提出問(wèn)題：是什么力使飲料上升到嘴里？生活經(jīng)驗(yàn)“告訴”學(xué)生，這個(gè)力來(lái)自于自己的“吸力”，如何糾正學(xué)生這種不科學(xué)的認(rèn)識(shí)？教師可以從理論上引導(dǎo)學(xué)生逐步分析得出結(jié)論，但筆者認(rèn)為，對(duì)初中生來(lái)說(shuō)，只有強(qiáng)烈而有趣的感性體驗(yàn)，才能構(gòu)建牢固的科學(xué)認(rèn)識(shí)通道。為此，可以利用常見(jiàn)的生活用品創(chuàng)設(shè)“杯子喝水”趣味物理實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)備一個(gè)玻璃杯、一只碟、5-10厘米長(zhǎng)的蠟燭;將蠟燭固定在碟子中央，點(diǎn)燃蠟燭;在碟子里倒入清水，在清水中滴入幾點(diǎn)紅墨水;用玻璃杯扣住蠟燭，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。我們將看到蠟燭慢慢熄滅，同時(shí)杯子將水“喝進(jìn)了肚子”，其物理原理與人飲用飲料相同，實(shí)驗(yàn)后再思考“是什么力使飲料上升到嘴里？”的問(wèn)題，答案就很好理解了。

2.基于日常食品的開(kāi)發(fā)

食品作為人們賴以生存的物質(zhì)，如果用作物理實(shí)驗(yàn)，不僅容易取材，成本低，而且能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的求知欲。

例如：八年級(jí)物理下冊(cè)第十章《浮力》是初中物理學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)，綜合了壓強(qiáng)、二力平衡、密度等相關(guān)知識(shí)，學(xué)生對(duì)“浮力”的學(xué)習(xí)普遍比較費(fèi)力，存在畏難情緒。教師在教學(xué)過(guò)程中，可以利用日常食品作為實(shí)驗(yàn)材料，適時(shí)創(chuàng)設(shè)一些趣味實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生求知欲，拉近新知與學(xué)生生活之間的距離，讓學(xué)生對(duì)新知產(chǎn)生親近感，消除心理屏障。如利用實(shí)驗(yàn)“會(huì)懸浮術(shù)的雞蛋”引入新課：準(zhǔn)備兩個(gè)燒杯，一個(gè)燒杯裝小半杯清水，同時(shí)滴入幾滴紅墨水使其變成紅色，第二個(gè)燒杯裝小半杯濃鹽水;將有顏色的清水用玻璃棒引流倒入鹽水中;由于密度不同，燒杯裝的水將分成上下兩層：上層是被染紅的清水，下層是濃鹽水。將一顆雞蛋緩慢放入燒杯中（如圖3），觀察雞蛋在水中的位置。通過(guò)觀察雞蛋在同一燒杯分層的清水和鹽水中浮沉情況，形成簡(jiǎn)單直觀對(duì)比，引發(fā)學(xué)生思考。

3.基于廢棄物品的開(kāi)發(fā)

生活中的很多廢棄物品，如易拉罐、塑料瓶、紙筒、快遞箱等，經(jīng)巧妙設(shè)計(jì)都可以用來(lái)做物理實(shí)驗(yàn)的材料?；趶U棄物品開(kāi)發(fā)的低成本物理趣味實(shí)驗(yàn)，不僅可以增強(qiáng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)，還可以培養(yǎng)學(xué)生的思維創(chuàng)新能力和動(dòng)手操作能力。

利用一個(gè)剪掉底部的礦泉水瓶和一個(gè)乒乓球，就可以開(kāi)發(fā)出多個(gè)趣味物理實(shí)驗(yàn)。如“吹不走的乒乓球”可以演示氣體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系：將乒乓球放置水平桌面，將剪掉底部的礦泉水瓶倒扣在乒乓球上，用吹風(fēng)機(jī)對(duì)著瓶口向下吹氣，微微抬起礦泉水瓶，可以觀察到，乒乓球不僅未被吹走，反而向瓶口靠近（如圖4）。再如探究浮力產(chǎn)生原因時(shí)，將乒乓球放入剪掉底部的礦泉水瓶中，瓶口朝下，然后將水加入瓶中，可以看到水從乒乓球與礦泉水瓶接觸的縫隙中慢慢流出，但乒乓球并沒(méi)有浮起，而是被水穩(wěn)穩(wěn)地“壓”在瓶口（如圖5）;接著將瓶蓋慢慢靠近瓶口，并逐漸擰緊，學(xué)生又會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)乒乓球“彈”起來(lái)了（如圖6）。此類低成本趣味物理實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生耳目一新，學(xué)生更加能深刻地感受到物理的“神奇”，體會(huì)到探究的樂(lè)趣。

綜上所述，低成本趣味化物理實(shí)驗(yàn)取材源于生活、趣味性強(qiáng)，是新課程理念下的重要課程資源。教師應(yīng)該加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)資源的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，助推物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的改革，著力培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)探究能力，提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)，為學(xué)生的成長(zhǎng)發(fā)展奠定基石。

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（作者單位：廣東省深圳市南山區(qū)教育科學(xué)研究院同樂(lè)實(shí)驗(yàn)學(xué)校，廣東 深圳 518000）