低成本物理實驗在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用研究

宋炆俊

摘要：本文主要對低成本物理實驗在中學(xué)物理中的地位、意義及未來的前景進(jìn)行研究。因為是在許多硬件設(shè)施比較落后的地區(qū)，物理實驗器材奇缺，大部分實驗被省略，改為由教師講述，這不利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力與創(chuàng)造能力。低成本物理實驗按其字面意思是指花費少的實驗，低成本實驗可以通過生活中的常見物品、甚至是廢棄物制作得到，成本低雖低，但其教育價值并不低！利用生活中的材料來做實驗，既簡易又環(huán)保，有效地保障了中學(xué)物理實驗課程的開展，更是不發(fā)達(dá)地區(qū)中學(xué)補(bǔ)充教具的重要途徑。

關(guān)鍵詞：物理實驗;實踐能力;重要途徑

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1672-1578（2020）16-0234-01

隨著教育事業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，我國的基礎(chǔ)教育也已取得巨大的成就，教學(xué)設(shè)施的完善，教師隊伍水平不斷提高。但是在中西部偏遠(yuǎn)的農(nóng)村學(xué)校，甚至是縣城的重點中學(xué)，對物理實驗的不重視，或者因受條件限制無法重視，許多應(yīng)該開的實驗課盡量少開甚至不開。這樣培養(yǎng)出的學(xué)生大多高分低能，理論知識掌握得很牢固，但是動手實踐和自主創(chuàng)新的能力奇缺。學(xué)校這么做的原因無非有二：（1）受應(yīng)試教育的影響，聽從于高考指揮棒;（2）受經(jīng)費限制，學(xué)校為節(jié)省開支無力購買滿足學(xué)生需求的實驗設(shè)備。為了改變這種現(xiàn)狀，低成本物理實驗應(yīng)時而生，以其低廉的成本、明顯的實驗效果很好地解決了上述的經(jīng)費不足的矛盾。又因其簡單有趣，但意義非凡。

1.低成本物理實驗的開發(fā)

1.1 開發(fā)原則：

①科學(xué)性;②安全性;③簡易性;④直觀性;④創(chuàng)新性。

低成本物理實驗的開發(fā)應(yīng)遵循以上四個基本原則，符合自然科學(xué)的相關(guān)規(guī)律，保證實驗者的安全，制作及操作較為簡單，實驗效果明顯，又富有創(chuàng)新性。能達(dá)到這五條原則的低成本實驗，就是一個好的實驗。

1.2 開發(fā)過程：

⑴理論分析：根據(jù)對應(yīng)教學(xué)目標(biāo)，分析將會運用到的物理規(guī)律。

⑵設(shè)計方案：設(shè)計實驗儀器，分析將會用到的材料。

⑶儀器制作：采購準(zhǔn)備相應(yīng)器材并制作儀器。

⑷儀器改良：根據(jù)實際制作對儀器不足之處進(jìn)行改良。

⑸總結(jié)反思：對儀器的研發(fā)過程進(jìn)行總結(jié)。

低成本物理實驗的開發(fā)大致分為以上五步，但實際制作時需要研發(fā)者具備良好的理論知識和動手能力，如具有一定的鉗工技術(shù)、焊工技術(shù)、木工技術(shù)，制作儀器時就會得心應(yīng)手。但這些技術(shù)都非短時間可以練成，需要研發(fā)者在實踐過程中不斷地磨礪。

2.案例分析

2.1 探究壓力的作用效果跟什么因素有關(guān)？

提供的實驗器材是小桌子、砝碼和海綿，由教師演示實驗。

教學(xué)過程：

①教師提問：同學(xué)們，大家猜想壓力的作用效果會與什么有關(guān)呢？

②學(xué)生猜想：有物體的質(zhì)量、物體面積、材料、形狀等有關(guān)。

③教師對學(xué)生的問題分析后開始演示實驗，分別將小桌子腳朝下放與海綿上，桌面朝下放于海綿上，以及桌面上加了砝碼后放于海綿上，三個實驗同時做，對比海綿的凹陷程度，從而比較壓力的大小。

④得出結(jié)論：壓力的作用效果與壓力大小和接觸面積有關(guān)。

2.2 “伽利略理想實驗”。

教師放一本書在較粗糙的水平桌的面上，教師讓學(xué)生仔細(xì)觀察書的運動！教師用手輕輕地推一下，書往前動了一下，教師不推，書就不動！教師引導(dǎo)學(xué)生得出書：推一推，動一動，不推就不動！教師進(jìn)一步總結(jié)出，力是物體維持運動的原因（亞里士多德的觀點?。?/p>

請同學(xué)們再仔細(xì)觀察另一實驗：

教師用手較用力地將圓珠筆扔在較光滑的瓷磚地面上，學(xué)生發(fā)現(xiàn)圓珠筆離開手后還要再繼續(xù)往前運動一段距離！

教師問：圓珠筆離開手后還會繼續(xù)運動嗎？

學(xué)生答：會！

教師問：那是是什么力讓圓珠筆繼續(xù)運動的？

有的學(xué)生會答：手的推力！

教師反問：圓珠筆離開手后還會受到手的推力嗎？

引導(dǎo)學(xué)生答：因為手和圓珠筆已不接觸，所以圓珠筆不會受到推力的作用！教師又問：根據(jù)亞里士多德的觀點，圓珠筆在運動中一定受到了力的作用，那到底是什么力讓圓珠筆繼續(xù)運動呢？

教師故意不讓學(xué)生回答，自己也不回答，又提出以問題：同學(xué)們思考一下，用什么方法可讓圓珠筆運動得遠(yuǎn)一些？

學(xué)生答：減小圓珠筆與桌面間的磨擦！

教師又問：如果圓珠筆與桌面間沒有磨擦，用手推一下圓珠筆后會發(fā)生什么情況？學(xué)生會回答到：圓珠筆會一直運動下去！

得出結(jié)論：力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因。

結(jié)束語

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，在過去的幾十年中學(xué)物理的教學(xué)為了應(yīng)付高考，讓學(xué)生與教師扎根題海，以理論知識取勝。這樣做的弊端就是培養(yǎng)出的學(xué)生大都高分低能，動手實踐的能力十分薄弱，更毫無創(chuàng)新能力。因此，才出現(xiàn)了課程改革，教育部推出新課程標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)調(diào)要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐操作能力。可是以我國目前仍處在發(fā)展中的現(xiàn)狀，大部分中學(xué)實驗儀器的單一和匱乏，很難在短時間內(nèi)從根本解決問題。尤其是在西南、西北邊遠(yuǎn)地區(qū)，學(xué)校硬件設(shè)施落后，許多該有的實驗儀器都沒有，或者設(shè)備老化，無法呈現(xiàn)該有的實驗效果。現(xiàn)實與課程標(biāo)準(zhǔn)的沖突，導(dǎo)致了低成本物理實驗發(fā)展與壯大。用生活中常見的材料，學(xué)生親自動手實踐，極大地激發(fā)了學(xué)生對物理學(xué)科的興趣，對物理現(xiàn)象記憶更為深刻，相應(yīng)的不但成績提升了，實踐能力和創(chuàng)新能力也大為提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]拉巴旺堆.物理教學(xué)中低成本實驗的特點及意義[J].拉薩中學(xué)，2011年2期.

[2]吳麗君.中學(xué)物理課堂中非常規(guī)實驗的教學(xué)設(shè)計與案例分析[D].華東師范大學(xué)，2011.

[3]趙海燕.新課程理念下初中物理實驗課程資源開發(fā)和利用的實踐與研究[D].內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2007.

[4]鄭圓成.低成本物理實驗開發(fā)的研究[D].浙江師范大學(xué)，2011.