初中物理低成本實(shí)驗(yàn)開發(fā)途徑探究

徐東林

【摘? 要】在初中教學(xué)體系內(nèi)，物理這一門學(xué)科十分關(guān)鍵。物理課堂教學(xué)過程中，涉及眾多實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)對學(xué)生探究物理知識具有引領(lǐng)作用。本文以初中物理低成本實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)，進(jìn)一步分析通過低成本物理實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生積極參與物理學(xué)習(xí)活動(dòng)的策略。文章先結(jié)合低成本實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)及教學(xué)意義等方面展開論述，研究低成本物理實(shí)驗(yàn)為學(xué)生物理學(xué)習(xí)帶來的影響，并結(jié)合實(shí)踐探索行之有效的物理低成本實(shí)驗(yàn)開發(fā)途徑。

【關(guān)鍵詞】物理；初中；實(shí)驗(yàn)；低成本

隨著時(shí)代的發(fā)展，我國教育制度不斷進(jìn)行著改革與創(chuàng)新。如今，初中物理教學(xué)改革越來越受到人們的關(guān)注。隨著社會和國家對初中物理教學(xué)的要求越來越高，初中物理教學(xué)質(zhì)量也越來越受到重視。因此，不管是學(xué)生，還是教師都應(yīng)該考慮在當(dāng)前的學(xué)習(xí)條件下，怎樣才能適應(yīng)新課程改革趨勢。教師要按照新的高考課程標(biāo)準(zhǔn)，對教學(xué)內(nèi)容、方式等進(jìn)行合理調(diào)整，準(zhǔn)備新學(xué)習(xí)目標(biāo)，優(yōu)化新教學(xué)方法，致力于促進(jìn)學(xué)生提高自身物理學(xué)習(xí)有效性。下面，主要結(jié)合物理教學(xué)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步分析進(jìn)行物理低成本實(shí)驗(yàn)的相關(guān)方法。

一、初中物理低成本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

（一）實(shí)驗(yàn)材料價(jià)格低廉

物理學(xué)從生活中誕生，可應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)中。低成本物理實(shí)驗(yàn)，顧名思義就是因?yàn)槠湓靸r(jià)低廉，所使用的儀器大部分源自學(xué)生的日常用品，比如罐頭盒、塑料薄膜、紙張、火柴和雞蛋等。這些材料具有簡單、普遍、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在物理教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。

（二）實(shí)驗(yàn)過程相對簡單

如今，初中物理知識比起新課改前，學(xué)習(xí)難度有所降低，而且增加了一些簡單的物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以在家里操作。低成本物理實(shí)驗(yàn)所用材料多為學(xué)生每日看到的事物，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)相對便捷，操作起來較為容易。

（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對直觀

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科，要求學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，進(jìn)而獲得知識。因?qū)嶒?yàn)材料十分簡單，操作也極其便捷，所以實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果都具有直觀性，學(xué)生很容易看到實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果，從而更好地理解實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果。

二、初中物理低成本實(shí)驗(yàn)的意義

（一）有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果

鑒于初中生初學(xué)物理，難免會產(chǎn)生迷茫、抗拒的情緒。因此，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引起學(xué)生對物理知識的關(guān)注，非常有必要。因低成本物理實(shí)驗(yàn)材料普遍、操作簡單，教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以采用低成本物理實(shí)驗(yàn)。

例如，在了解物理性狀是否影響其質(zhì)量之際，即可采用低成本物理實(shí)驗(yàn)。既往教師在為學(xué)生演示時(shí)，普遍用橡皮泥或者天平進(jìn)行測試，所以只有前排學(xué)生能看到實(shí)驗(yàn)效果，學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度并不高。為了解決這一問題，教師可以讓學(xué)生使用舊草稿紙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過改變草稿紙的形狀，學(xué)生能在不同情況下，觀察每一次操作時(shí)質(zhì)量是否發(fā)生變化，由此可以得出結(jié)論，即物體外形對其質(zhì)量沒有任何影響。借由使用日常所見的物件，使全體學(xué)生均參與實(shí)驗(yàn)，即可激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生教學(xué)效能。

（二）有利于建構(gòu)物理知識網(wǎng)絡(luò)

初中生第一次接觸到物理，難免會產(chǎn)生畏難情緒，認(rèn)為物理知識很難掌握，容易讓學(xué)生產(chǎn)生抵觸情緒，影響他們的日常學(xué)習(xí)。低成本物理實(shí)驗(yàn)使用的都是學(xué)生平時(shí)看到的物品，第一步就是讓其對物理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生一種親近感，再在實(shí)驗(yàn)中糾正其錯(cuò)誤認(rèn)知，從而建立起正確的知識網(wǎng)絡(luò)。

例如，教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)“力的作用是互相的”內(nèi)容時(shí)，由于受日常生活中的經(jīng)歷影響，學(xué)生極可能產(chǎn)生錯(cuò)誤認(rèn)識，如“棍棒打頭，只有頭部受力”等，認(rèn)為只有受力的人才會受到力，而施力的人則不會受到力。為了糾正這種誤解，教師可讓學(xué)生一人手持兩只氣球，并在氣球內(nèi)填滿等量的水，在同一時(shí)間內(nèi)不斷地?cái)D壓氣球，觀察氣球的變化，并引導(dǎo)學(xué)生思考為何兩個(gè)氣球會同時(shí)發(fā)生變形。通過這種簡單的實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生的認(rèn)識發(fā)生變化，從而使其更好地了解和建立起物理知識網(wǎng)絡(luò)。

（三）有利于發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維

物理實(shí)驗(yàn)有很多種驗(yàn)證和操作的方式，但每個(gè)實(shí)驗(yàn)方法都不一樣，只要能用科學(xué)方式驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，即為最合理的辦法。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生采用廉價(jià)物理實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)大學(xué)生日常思考，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性。

例如，教師在解釋“浮力”時(shí)，部分學(xué)生不明白浮力的方向總是垂直向上的這句話中的“總是”一詞，因教科書里有一個(gè)實(shí)驗(yàn)，為了證明“浮力總是垂直向上”，教師可以通過實(shí)驗(yàn)來證明。同時(shí)，教師還可以提供一些實(shí)驗(yàn)所需物件，讓學(xué)生自己去思考和操作。利用此種方法，使物理實(shí)驗(yàn)教師能在日常教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生思維能力，促進(jìn)其發(fā)揮創(chuàng)造性。

三、初中物理低成本實(shí)驗(yàn)開發(fā)途徑探究

（一）取材現(xiàn)實(shí)生活，進(jìn)行低成本實(shí)驗(yàn)

在教學(xué)過程中，教師要將趣味化的內(nèi)容融入實(shí)驗(yàn)中，打破學(xué)生固有認(rèn)知體驗(yàn)，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的求知欲。致力于突破學(xué)生固有思維的束縛，并以此為依據(jù)，對微觀物理現(xiàn)象進(jìn)行有效的了解，從而達(dá)到低成本物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)。

比如，在研究物體燃燒和著火點(diǎn)關(guān)系時(shí)，教師可以在現(xiàn)實(shí)生活中選取實(shí)驗(yàn)材料，在棉條上添加少量的低燃點(diǎn)材料，在較低溫度下進(jìn)行燃燒。首先，挑選一塊棉布，用清水浸泡，再在中間點(diǎn)灑上一點(diǎn)酒精。然后，將布條兩端取下來，將布條拆開，用酒精燈將酒精灑在被燒焦的位置，這樣即可看到被燒焦的位置有一團(tuán)火在燃燒。如同布條被穿透一般，將酒精燈拿開，會發(fā)現(xiàn)里面的火焰還在熊熊燃燒，等火焰熄滅時(shí)棉花還在。此種實(shí)驗(yàn)和學(xué)生認(rèn)知發(fā)生了激烈沖突，學(xué)生開始懷疑，棉布是怎么保存下來的？通過這種試驗(yàn)，學(xué)生可更好地理解著火點(diǎn)和物體燃燒的關(guān)系。通過激發(fā)學(xué)生的感官體驗(yàn)，令其更好地體會物理知識，并加深對物理知識的理解。在日后教師的講解中，即可確保學(xué)生對此有較好的了解。因?qū)嶒?yàn)所需設(shè)備成本較低，而且可以為學(xué)生帶來直觀體驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)際操作中直觀了解到所需知識，從而激發(fā)其各種感官體驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的參與意識。又如，在學(xué)習(xí)有關(guān)分子運(yùn)動(dòng)知識時(shí)，學(xué)生用自己的鼻子嗅一嗅，即可很好地了解分子的運(yùn)動(dòng)，諸如此類的簡單實(shí)驗(yàn)，不僅操作簡單，可以激發(fā)學(xué)生味覺，還可加深學(xué)生微觀抽象分子運(yùn)動(dòng)知識的學(xué)習(xí)印象。

（二）依托教材插圖，開發(fā)低成本實(shí)驗(yàn)

在初中物理教材中，明確規(guī)定了物理實(shí)驗(yàn)流程，一些實(shí)驗(yàn)用大量插圖形式進(jìn)行展示，這樣更生動(dòng)、有趣，形象且準(zhǔn)確，深受學(xué)生喜愛。教師在進(jìn)行低成本實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以將這些圖畫加以完善，使課堂與課本聯(lián)系更加緊密，也能使學(xué)生從課本中學(xué)到更多知識，并積極地為學(xué)生創(chuàng)造出更好的物理學(xué)習(xí)環(huán)境。

比如，當(dāng)講到“沸點(diǎn)”與“壓力”時(shí)，課本上的插圖是用圓底燒瓶做實(shí)驗(yàn)設(shè)備。此時(shí)，用一個(gè)密閉玻璃瓶代替水，將酒精燈加熱，讓其變得滾燙，當(dāng)溫度上升時(shí)，把玻璃瓶取出來，等其停止沸騰后，把它放入冷水中再取出，因里面的空氣遇到冷壓變小，經(jīng)過觀察即可發(fā)現(xiàn)里面的酒精又開始沸騰。通過這種方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生進(jìn)一步加深對物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)印象，提高物理學(xué)習(xí)能力。

（三）使用報(bào)廢儀器，組織低成本實(shí)驗(yàn)

物理實(shí)驗(yàn)室設(shè)備中，包含家庭電子產(chǎn)品，其中一些設(shè)備因新產(chǎn)品的升級而報(bào)廢，如果將其扔掉，則較為浪費(fèi)。教師可以搜集工具，和學(xué)生一起在報(bào)廢設(shè)備中挑選高價(jià)值部件，將有用零件拆卸出來。同時(shí)，在拆卸時(shí)，通過親手組裝的方式，可以讓學(xué)生更好地理解設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造，并且整個(gè)拆卸過程，十分有趣，學(xué)生參與度較高，可從根源處提高物理學(xué)習(xí)的有效性。

比如，在物理低成本實(shí)驗(yàn)中，電流計(jì)和電壓計(jì)都是由上電導(dǎo)線受到磁場的影響而制造出來的。如果這臺設(shè)備出現(xiàn)故障，教師就可以將它拆下來，讓學(xué)生觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即可明白其工作原理。電流經(jīng)過之后，會產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場，當(dāng)其被電流經(jīng)過時(shí)就會轉(zhuǎn)動(dòng)，在其頂端有一個(gè)指示器，可以讀出電壓或者電流。此外，如果電壓計(jì)中過大電流把電表燒壞，此時(shí)必須在電壓計(jì)內(nèi)部線路上串聯(lián)一大塊電阻器，經(jīng)過這種改裝后，電壓計(jì)仍能正常工作。

（四）圍繞自然現(xiàn)象，實(shí)施低成本實(shí)驗(yàn)

物理學(xué)作為一門自然學(xué)科，其研究對象是自然界中的物體，包括物體的基本結(jié)構(gòu)、形態(tài)變化、運(yùn)動(dòng)規(guī)律等。發(fā)展新物理學(xué)試驗(yàn)想法，也能從自然現(xiàn)象中得到啟發(fā)。例如，教材中提到了“海市蜃樓”，但因“海市蜃樓”的概念過于抽象，大多數(shù)學(xué)生都只是猜測，并沒有親身體驗(yàn)，很難讓學(xué)生理解。因此，教師則可適當(dāng)開發(fā)低成本實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備一個(gè)碗及一枚硬幣，在碗中放進(jìn)硬幣。因碗相對較深，學(xué)生可以從不同側(cè)面觀察硬幣的不同狀態(tài)，由于學(xué)生觀看位置不變，當(dāng)教師把水加入碗中后，水面逐漸升高，學(xué)生從原有無法看清硬幣的狀態(tài)變?yōu)榭梢钥吹接矌拧Ｍㄟ^此種小模型，即可幫助學(xué)生進(jìn)一步了解折射知識，并且將所學(xué)內(nèi)容遷移應(yīng)用。

（五）鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)踐，創(chuàng)新低成本實(shí)驗(yàn)

在掌握基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識后，要認(rèn)真地學(xué)習(xí)每一個(gè)步驟。大多物理實(shí)驗(yàn)流程以儀器為主，將各個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有機(jī)地融合在一起。因?yàn)槭苷J(rèn)知水平、實(shí)踐能力等因素的限制，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)往往會模仿教師的行為，所以必須對實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行規(guī)范。為提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，在確保實(shí)驗(yàn)安全的情況下，教師要鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并大膽嘗試。在實(shí)驗(yàn)中，教師可以利用多媒體播放相關(guān)的教學(xué)錄像，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分解、細(xì)化，從而達(dá)到教學(xué)效果。

舉例來講，在“歐姆定律”“電阻測量”實(shí)驗(yàn)中，使用滑塊變阻器、電池、壓力表、電流表、導(dǎo)線等工具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在上一節(jié)課前就已經(jīng)掌握歐姆定律，并且能夠自己設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)。首先，將各個(gè)元素聯(lián)系起來，讓學(xué)生在小組中扮演不同角色，然后手拉手，并分別探討這類實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。教師將對學(xué)生進(jìn)行全面評價(jià)，在學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)流程后，教師將帶其到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)際操作。教師在講臺上進(jìn)行演示，并說明在教學(xué)中要注意的事項(xiàng)。在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上，教師要做到讓每位學(xué)生都有專屬實(shí)驗(yàn)設(shè)備，這樣才能更好地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的作用，但不同學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解不同，也會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。只有確保每一位學(xué)生都有實(shí)踐活動(dòng)體驗(yàn)，才能真正地提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力，確保每個(gè)學(xué)生都能取得良好的成績

四、結(jié)束語

綜上所述，在低成本實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)材料易于獲取，且成本不高，這為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來了極大便利。低成本物理實(shí)驗(yàn)不是簡單替代實(shí)驗(yàn)器材，而是簡化實(shí)驗(yàn)裝置，令實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明了。因此，教師在后期教學(xué)時(shí)，為了讓學(xué)生獲得更多的物理知識，應(yīng)重視結(jié)合生活材料開發(fā)低成本實(shí)驗(yàn)，通過低成本實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣及物理學(xué)習(xí)技能，使學(xué)生養(yǎng)成優(yōu)良的物理學(xué)習(xí)習(xí)慣。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鄧瑞華.初中物理低成本實(shí)驗(yàn)開發(fā)途徑探究[J].科學(xué)咨詢（教育科研），2022（1）：64-66.

[2]馬宏源，樸仁善，李軍，等.初中低成本物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].白城師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，35（2）：126-128.

[3]程琳.淺談提高中學(xué)物理低成本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性[J].科學(xué)大眾（科學(xué)教育），2018（8）：7.