張玉娟

【摘要】2006 年開始在中學物理教學中實施新的課程標準, 新教材貫徹了“從生活走向物理, 從物理走向社會”的課改理念。意味著物理實驗教學在物理教學中起到了相當重要的作用。初中學生剛剛開始學習物理,學習方法及抽象思維能力還沒有形成,因而,在物理實驗教學中教師角色應該從以往的那種“授業(yè)者”轉變?yōu)椤把芯空?、探索者、合作者、服務者”。應拋棄以往的“口頭式”、“黑板式”實驗教學,改變以往“教師教的枯燥、學生學的乏味”的現(xiàn)象,真正體現(xiàn)出學生成為學習的主人,正確引導學生能動手、思考,提出問題和質疑,并能解決問題,真正發(fā)揮物理實驗教學的作用。

【關鍵詞】低成本、物理實驗、特點、原則、途徑

物理學是一門實驗科學,物理規(guī)律的建立和物理理論的驗證都與實驗密切相關。物理課程標準指出:使用身邊隨手可得的物品進行探究活動和各種實驗,可以拉近物理學和生活的距離,讓學生深切地感受到科學的真實性……。然而,在一些農村中學,“做實驗不如講實驗,講實驗不如背實驗”的“應試實驗”教學理念還支配著大多數(shù)物理教師的實驗教學。2006 年開始在中學物理教學中實施新的課程標準, 新教材貫徹了“從生活走向物理, 從物理走向社會”的課改理念。這些理念和低成本實驗的內涵不謀而合。

1.低成本實驗的教育特點:

ブ謁周知,“瓶瓶罐罐當儀器,拼拼湊湊做實驗”就是已故朱正元老教授的至理名言。這句話曾風行全國,促進了物理實驗教學的開展。無論是在發(fā)展中國家還是在工業(yè)發(fā)達國家, 都提倡運用低成本的器材, 如日常生活的用品、廢料、邊角料來制作小制作, 即開發(fā)低成本小制作、小實驗, 這似乎與現(xiàn)代科技現(xiàn)代化的發(fā)展不相稱, 這種求樸返真, 是由自制教具等小實驗的教育特點所決定的。

低成本實驗具有如下特點:

1.1價廉

ヒ蛭它是教師和學生就地取材, 使用日常用品甚至廢棄物品取代實驗室專用器材,親手制作,所以成本低廉,有利于普及,特別是有利于彌補農村中學物理實驗教學器材的不足。 因此要善于發(fā)現(xiàn)身邊的"低成本實驗"。

1.2親切

ヒ蛭它是取自學生身邊熟悉的東西而且制作又比較簡單,因此有利于激發(fā)學生的興趣和學習動機,有利于進行STS(Science technology society)教育。例如:教師先在一個容量為2.5升的雪碧瓶里裝滿水,旋緊瓶蓋,然后讓一位力氣小的女生手握雪碧瓶,將其舉高,女生輕而易舉的完成。接著在雪碧瓶外表面涂上洗潔劑,再請一位力氣大的男生重復女生的動作,他使出全身力氣,結果也沒有把雪碧瓶舉起來。通過這個對比實驗,使學生掌握了摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度的關系,又調動了課堂氣氛。其效果比任何語言描述都更生動,更可信,印象也更深。

1.3簡單明了,易于揭示事物的本質特征

ビ捎謖廡┙嘆咧饕是教師或學生在教師的指導下完成的, 教師對教學的需要體會深切, 力圖使設計符合學生的認識規(guī)律。因此應用它的教學效果一般都比較好。

1.4含創(chuàng)新意識

ヒ蛭低成本實驗中器具大多自己制作,往往在構思,在取材或在局部結構方面有自己的特點和某些改進,或者在開發(fā)制作過程中遇到這樣那樣的問題,需要自己解決,所以能給學生以創(chuàng)新的啟示,并且學生在這過程中能夠感受到創(chuàng)新的興奮,體驗到成功的愉悅,增強自信心,從而能夠培養(yǎng)學生創(chuàng)新的精神和穩(wěn)定的探究熱情,有效地開發(fā)學生的智力和發(fā)展良好的非智力因素。另外低成本實驗材料很多時候是變廢為寶,有利于培養(yǎng)學生的環(huán)保意識和勤儉節(jié)約的觀念。有利于情感教育。

2.低成本實驗的設計原則

2.1科學性

ノ錮硎笛槭紫扔Ω謎確反映物理現(xiàn)象和規(guī)律,反映物理現(xiàn)象變化的客觀過程。一個巧妙的實驗設計除了器材上的合理應用以外,還應該包含精彩的實驗方法,不僅能夠釋疑解難,而且能夠透過具體的實驗給人以解決其他問題所需的智慧方法的啟迪,提高學生解決實際問題的能力。

2.2簡易性

ヂ罌慫刮に倒:“一項演示實驗使用的器材越簡單,學生就越熟悉,就越想徹底地獲得所驗證的結果” 。尤其在農村地區(qū)實驗設施欠缺的情況下,我們所設計的實驗就更應該用材簡單易尋,就地取材,如利用生活中的廉價材料(如橡皮筋、氣球、雞蛋、土豆、蠟燭、塑料袋) 、易得材料(如水杯、鋼勺、塑料尺、硬幣) 和廢舊材料(如易拉罐、飲料瓶、牙膏皮) 等。

2.3直觀性

ナ笛櫚鬧匾作用就是讓學生用感官能夠直接觀察和感受具體的物理現(xiàn)象與實驗過程。利用低成本物理實驗的優(yōu)勢,可以對書本上的一些實驗進行改進:對現(xiàn)有儀器進行改進或改裝、自制或仿制新的教具、設計新的小實驗或小制作等,盡可能增加實驗的可見度和可信度,提高實驗的直觀性。

2.4安全性

ピ諫杓剖笛槭庇Ω鎂×勘苊庖磺杏形Ｏ盞暮投隕硤逵瀉Φ氖笛欏＠如八年級教材中的托里折利實驗,實驗中的水銀對人體有害,不宜安排為學生實驗,可將其改為一個演示實驗: 找一個醫(yī)用針筒,用細線和薄膜堵住針筒口子,由于大氣壓的作用,針筒活塞下可以掛幾千克的物體而不會掉下來,這既可證明大氣壓的存在,也可讓學生粗略地測出大氣壓值。

2.5創(chuàng)造性

サ統(tǒng)殺疚錮硎笛槭茄生探究活動的一個有機組成部分, 它的作用不僅僅是了解、研究自然規(guī)律和獲取信息。學生通過自主的動手、動腦,他們的創(chuàng)造力得到培養(yǎng),實踐能力也得到發(fā)展。因此低成本實驗的大部分器材可以讓學生自己設計制作, 這樣可以培養(yǎng)他們的實踐能力和創(chuàng)新思維。

3.低成本實驗的開發(fā)途徑

ピ諮生的日常生活中的,可以利用的課程資源十分豐富,學生身邊可以用作實驗的物品比比皆是,教師要引導學生善于從生活用品、廢舊物品、日常體驗等各個方面去開發(fā)設計低成本物理實驗。

3.1從生活用品中開發(fā)低成本物理實驗

ズ芏嗌活用品都可以用來設計有趣的物理實驗, 這不但可以增加實驗的真實感、可信度, 而且縮短了實驗與學生間的距離。

ダ如聲音能在液體中傳播的實驗,八年級物理教材是通過魚兒聽見拍手聲音來探究的, 為了增強實驗的趣味性和直觀性,對其進行改進。先將手機裝入塑料袋內,并用一根長線密封好,然后把它慢慢浸沒于水槽中,如圖所示。用另一個手機對其進行撥號,手機開始振鈴。學生不僅看到手機屏幕的亮光,而且聽到從手機發(fā)出的聲音。實驗表明了聲音可以在固體、液體、氣體中傳播,同時也讓學生體驗了探究物理規(guī)律的方法。

ピ謖嬋詹荒艽播聲音的實驗中,裝置的氣密性和抽氣機的質量都會影響實驗效果。選用暖水瓶做實驗,效果會更好。將音樂芯片的開關打開,音樂聲響起,然后將其放入空的暖水瓶中,塞緊瓶塞,音樂聲消失。實驗設計時用極易尋得的暖水瓶克服了課堂上制備真空的難題,實驗對學生來說感到格外親切,拉近了物理學與生活的距離,讓學生深切地感受到科學的真實性,科學和日常生活的關系。

3.2從廢舊物品中開發(fā)低成本物理實驗

ヒ恍┓暇晌鍥芬彩強梢猿浞擲用的實驗資源, 如廢舊的紙盒、易拉罐、塑料瓶、舊彈簧、橡皮筋、導線等,充分地利用他們,不僅可以變廢為寶,而且有利于培養(yǎng)學生的環(huán)保意識和勤儉節(jié)約的習慣。

ダ如,利用身邊的廢舊物品對一個原本已不太復雜的實驗裝置做進一步的簡化, 大大調動學生學習的興趣。我們知道, 直流電動機中有一個被稱為其構造特征的重要部件——換向器, 它的作用就是在轉子線圈轉動時相應周期性地改變輸入電流的方向, 使線圈得以持續(xù)地轉動。如果想把這個本不十分復雜的換向器也省掉, 即要設計一個簡化的、不用換向器的電動機: 用漆包線繞一個方型線圈, 兩抽頭位于其中兩對邊的正中間且在同一條直線上,把線圈置于兩個固定在木板上的導電金屬架上(用廢舊的插頭), 當線圈平衡時, 以漆包線抽頭和導電支架接觸點為半圓頂點, 左右刮去一半的漆, 另一個抽頭的漆全都刮掉; 將線圈放在金屬架上, 在線圈下放一塊磁鐵, 再給兩金屬架分別通上正負電源, 線圈將會轉動起來, 這就是一個簡易的電動機模型了。

パ習了凸透鏡后,要求學生課外收集身邊的一些凸透鏡,并用他們來觀察身邊的物體。學生們收集的凸透鏡可謂五花八門:盛滿水的玻璃杯、盛滿水的透明氣球、盛滿水的飲料瓶 、盛滿水的一次性塑料杯、盛滿水的廢舊燈泡、玻璃球(如跳棋),甚至還有自己磨制的冰塊等。學生的積極性很高,對觀察的結果也很好奇。這樣的課外小實驗簡單易做, 取材容易, 不受條件限制,拉近物理學與生活的距離,對學生的獨創(chuàng)性、想象能力的培養(yǎng)有極大的好處。

3.3從人體體驗中開發(fā)低成本物理實驗

バ驢緯灘喚鮒厥又識和技能目標的實現(xiàn),而且特別強調體驗性學習目標的達成。充分地開發(fā)人的器官在學習中的體驗潛能,可以讓學生在探究活動中獲得知識,增長才干。

ダ如寒冷的冬天,學生通過搓手使機械能轉化為內能,手變暖和了,從而體會了摩擦生熱的道理;通過用手打桌子, 手感到痛, 說明力的作用是相互的;將手掌緊貼桌面,用力使手掌向前推,可以感受到桌面與手掌接觸面上阻礙運動的力(即摩擦力)的存在,同時也可感受到這個力的方向。通過學生的這些親身感受所學到的知識,比任何語言描述都更生動,更可信,印象也更深。

ゴ由廈嫖頤強梢鑰吹降統(tǒng)殺臼笛櫓檔瞇郎禿吞岢的不僅是實驗器材能夠簡單替代,更是實驗裝置的簡化,實驗現(xiàn)象的明了。而且低成本實驗成本雖低,運用的智慧不低,具有的內涵不低,教育價值不低,它便于物理教學生活化,能拓展物理教學空間,豐富物理教學內容。它代表了中學物理實驗教學的一種發(fā)展方向,所以我們要重視低成本實驗,大力開發(fā)低成本實驗。

げ慰嘉南轉

[1] 王穎.低成本實驗對中學物理教育的促進.龍巖學院學報2005.12

[2] 易其順.低成本物理實驗開發(fā)的研究.教學儀器與實驗2004.11