王世騰

摘 要 基于中學(xué)生創(chuàng)新能力現(xiàn)狀分析，探索低成本物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，提出低成本物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，以更好地利用低成本物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維、創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞 低成本；物理實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)開發(fā)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）09-0146-02

近年來隨著高校擴(kuò)招，畢業(yè)生數(shù)量在不斷增長，就業(yè)壓力也越來越大，嚴(yán)峻的就業(yè)形勢成為社會各界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。面對經(jīng)濟(jì)下行的壓力，創(chuàng)新是第一動力，只有樹立創(chuàng)新的理念，大力實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，才能推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型升級。而要想實(shí)現(xiàn)這一切就必須在全社會宣傳創(chuàng)新的重要性，使全社會樹立起創(chuàng)新的意識，營造適宜創(chuàng)新精神培育的良好環(huán)境。學(xué)生是國家的棟梁、是社會的未來，學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力對于國家未來的發(fā)展有著重要的意義。

1 中學(xué)生創(chuàng)新能力現(xiàn)狀

盡管多年來我國大力推行素質(zhì)教育，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，但效果甚微。以物理學(xué)為例，物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的前提和基礎(chǔ)，在教學(xué)中進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，沒有實(shí)驗(yàn)的物理教學(xué)不能算是完整的物理教學(xué)。由于受高考的影響，我國的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直處于尷尬境地，普遍存在口頭上重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)際上忽視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)發(fā)生沖突時，往往犧牲實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)給理論教學(xué)讓路的現(xiàn)象。2014年物理課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定我國學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)數(shù)為20個，但有關(guān)調(diào)查顯示，學(xué)生平均參加的物理實(shí)驗(yàn)僅有10個，有的地區(qū)和學(xué)校甚至不開展物理實(shí)驗(yàn)。從教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法上來看，教師采取背誦實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)這兩種教學(xué)方法。有的實(shí)驗(yàn)儀器較多，裝置復(fù)雜，容易分散學(xué)生的注意力，不利于學(xué)生觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)的目的；而且如果實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不夠明顯，不僅不能給學(xué)生留下深刻的印象，反而會由于課堂的教學(xué)秩序混亂而影響實(shí)驗(yàn)效果。個別教師在演示實(shí)驗(yàn)時只是單純?yōu)樘釤挸鑫锢碓恚瑹o法調(diào)動起學(xué)生對學(xué)科的積極性和創(chuàng)造力，未能讓物理這一學(xué)科真正綻放出自身的獨(dú)特魅力。

受傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)的影響，物理教學(xué)注重短期內(nèi)學(xué)生考試成績的提高，帶有極強(qiáng)的功利性，導(dǎo)致中學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^弱，大多數(shù)只觀看過教師在課堂上演示物理實(shí)驗(yàn)，并未親手操作過。當(dāng)教師演示完實(shí)驗(yàn)后，直接公布結(jié)論，學(xué)生只需要記下公式即可，對于公式是如何得出的，這種實(shí)驗(yàn)方法是否科學(xué)，得到的實(shí)驗(yàn)公式是否正確，是否具有普遍性等問題并未思考過，認(rèn)為課本上和教師講的都是正確的，即使教師在課堂上出現(xiàn)錯誤時，也很少有學(xué)生指出教師的錯誤。導(dǎo)致這種情況產(chǎn)生的主要原因是學(xué)生缺乏質(zhì)疑精神，自信心不足，不敢獨(dú)立表達(dá)自己的觀點(diǎn)。只有對事物持懷疑態(tài)度，才能使得創(chuàng)新意識不斷涌現(xiàn)。中學(xué)生對書本和教師的盲從使得創(chuàng)新精神無從談起。

2 低成本物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)踐

設(shè)計(jì)理念 過去的物理實(shí)驗(yàn)中，教師通常選取實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的儀器和設(shè)備開展教學(xué)，對于實(shí)驗(yàn)室沒有的儀器設(shè)備，只口頭講述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果而不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這使得學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)的結(jié)論印象不深刻，隨著時間的推移，會逐漸忘記這些知識，無法將這些知識形成系統(tǒng)。本實(shí)驗(yàn)以人教版八年級上冊中的“聲的利用”章節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)。書本中采用鋼尺作為實(shí)驗(yàn)用具，由于鋼尺振動的聲音太小，實(shí)驗(yàn)效果并不明顯。這時學(xué)生可利用身邊隨處可見的圓珠筆桿、棉花、鐵絲、小木塊、小刀等材料來替代鋼尺作為實(shí)驗(yàn)材料，實(shí)驗(yàn)成本很低，而且使得動手能力得到鍛煉。

實(shí)驗(yàn)過程 學(xué)生可運(yùn)用圓珠筆桿、棉花、鐵絲等材料制作成一個簡單的哨子：首先用小刀在筆桿近尾部開一小口，并將削成月牙形的小木塊塞入其中做成吹口；用鐵絲纏繞適量的棉花，濕潤后塞入另一端做成一個活塞；在吹氣的同時，鐵絲上下移動活塞，就能聽到不同頻率的聲音。

吹氣的時候，先輕輕地吹，這時管內(nèi)的空氣受到振動，發(fā)出聲音。里邊的空氣多，空氣柱長，它振動起來比較慢，頻率低，發(fā)出的音調(diào)也就低了。之后用力吹，這時管內(nèi)的空氣較少，空氣柱就會短，振動起來也會比較快、頻率高，發(fā)出的音調(diào)也相應(yīng)提高。比較這兩次聲音的不同，可以發(fā)現(xiàn)，聲音的大小即響度的不同，是由振幅決定的，振幅越大，響度越大；反之，振幅越小，響度越小。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與展示 通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)振幅與響度有關(guān)，驗(yàn)證了課本上的物理知識。同樣，學(xué)生還可利用大蔥驗(yàn)證音調(diào)與振動的關(guān)系：選取一根大蔥，取適當(dāng)長度，在嘴中吹響；之后利用剪刀或者手掐住大蔥，吹一聲剪一刀，又用同樣大的力吹一聲，比較前后兩次聲音的不同點(diǎn)，說明是音的高低音調(diào)不同。另外，學(xué)生還可選擇汽水吸管作為實(shí)驗(yàn)道具，將軟吸管頭部剪尖，套在硬吸管內(nèi)，在硬吸管上打孔，用嘴接觸軟吸管開口處吹氣，同時用手指按在硬吸管上方，聽到從吸管發(fā)出聲響，并感受到吸管里噴出的氣體振動沖擊手指。手指按住硬吸管孔上不同的部位，聲音音調(diào)不同。吹氣的時候，管內(nèi)的空氣受到振動，發(fā)出聲音；按住硬吸管孔上不同的部位，振動頻率不同，吸管會發(fā)出不同的聲音。

3 低成本物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)

物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)需要遵循一些基本的原則，低成本物理實(shí)驗(yàn)一般遵循以下原則。

科學(xué)性和可行性原則 物理實(shí)驗(yàn)真實(shí)、客觀地反映和揭示概念、規(guī)律以及原理。在設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)時，要認(rèn)真學(xué)習(xí)書本中的物理知識，掌握實(shí)驗(yàn)所揭示的公式和原理，仔細(xì)觀察教師在演示實(shí)驗(yàn)過程中的操作步驟，設(shè)計(jì)符合物理規(guī)律的實(shí)驗(yàn)；而不能人為地設(shè)計(jì)有悖于科學(xué)性的低成本物理實(shí)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)前后要從各個方面證明實(shí)驗(yàn)的可行性，而且要仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)的要求，還應(yīng)該考慮到實(shí)驗(yàn)時可能出現(xiàn)的問題

簡單性原則 教師所使用的實(shí)驗(yàn)儀器和教材有的比較復(fù)雜、價格昂貴，學(xué)生選擇身邊與實(shí)驗(yàn)儀器類似的物品，盡可能選擇常見的物品，設(shè)計(jì)操作最方便的操作步驟，這樣可以有效節(jié)約物質(zhì)資源。

直觀性原則 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要盡可能增大可見度，抓住本質(zhì)特征，展現(xiàn)其生動直觀形象。物理教材中的實(shí)驗(yàn)并不是個個設(shè)計(jì)完美，有些實(shí)驗(yàn)在取材、原理、步驟、可信度等方面或多或少存在不足和缺陷。如在磁感線實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，教材中是將適量的鐵屑均勻地撒在玻璃板上，并將玻璃板置于磁鐵上，通過連續(xù)輕微地敲擊玻璃板，使鐵屑在磁場中逐漸有序排列。這種實(shí)驗(yàn)方法雖驗(yàn)證了磁鐵具有吸引力，但直觀性不強(qiáng)。學(xué)生可對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，選用白紙和膠水，在白紙的一面涂抹上膠水，將膠水面和玻璃板粘住，之后再將玻璃板置于磁鐵上，這樣使實(shí)驗(yàn)更加直觀。

4 結(jié)語

低成本物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)使得學(xué)生利用自己身邊熟悉的生活用品、廢舊器材設(shè)計(jì)制作低成本物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，把物理學(xué)習(xí)跟生活實(shí)際聯(lián)系在一起，感到物理不再是課本上枯燥的知識、繁瑣的公式。這樣一方面緩解了教學(xué)資源的不足，另一方面使學(xué)生發(fā)揮了想象能力，找到實(shí)驗(yàn)的替代品，開拓了學(xué)生的思維，提高了思維的流暢性、變通性，進(jìn)而培養(yǎng)了學(xué)生的發(fā)散思維、創(chuàng)新能力。

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