農村中學物理實驗資源的開發策略

李 婕

(平度市職業中等專業學校 山東 青島 266700)

九年義務教育教學大綱指出“要培養學生初步的觀察、實驗能力”，而農村中學物理教學設施不完善，實驗設備儀器欠缺，要實現這一教學目的，確實存在很多困難．由于分級辦學，農村中學分歸鄉鎮管理，多數學校資金愈來愈緊，加上管理不善，本來就配備很差的實驗儀器老化、損壞、丟失，致使物理教師只能口述和板書實驗，或借故不做實驗，嚴重影響了教學效果．

目前，農村中學特別是較為偏遠的農村中學的實驗教學離大綱的要求還有很大差距，開展實驗教學有相當的困難.如使用天平前學生不知調平或不會調平，電流表和電壓表不會讀數，滑動變阻器不會接入電路，實驗結束后不知整理器材等，可見，加強農村中學的實驗教學已迫在眉睫．

1 物理實驗資源開發的制約因素

物理實驗資源的開發總會或多或少地受到某些因素的影響和制約．只有全面了解和認識這些制約因素，才會有的放矢，避免不利因素的影響．總體說來，農村中學物理實驗資源存在的問題有以下幾點.

(1)教師實驗資源觀念模糊

許多中學物理教師和實驗教師認為實驗資源是學校的事，是上級行政部門的事，與教師不相干．至于如何開發和利用實驗資源，絕大多數人都沒有想過．尤其是大家只是偶爾抱怨實驗室資源短缺，甚至有些教師對待實驗資源短缺覺得“沒有更好”．

(2)實驗人力資源素質亟待提高

這里的實驗人力資源主要是各學校的物理任課教師和物理實驗教師．從農村中學來看，實驗員主要存在以下3個問題：

1)實驗員人數不足．根據人民教育出版社出版的《課程標準實驗教材》試教情況分析，按照中學班額數，每個年級應有一名實驗員．而從實驗員統計的數據來看，根本達不到此要求．有的農村中學根本沒有實驗員，教師和學生若想做實驗，就需要任課教師自己去實驗室準備．

2)實驗員業務水平低下．有的實驗員對連接電路的注意事項這樣的常識都不知道．有的實驗員根本就不是物理專業出身，基本的實驗操作都很不規范．

3)實驗員年齡偏大，身體素質很差．有的學校為了照顧老教師，便從教學一線撤到實驗室工作，還有的安排體弱多病的教師做實驗員．任課教師會經常遇到實驗教師有病請假，導致實驗教學無法進行的情況．

(3)現有實驗資源還沒有被有效利用

(4)實驗資源開發是無組織的、零散的

在中學物理教學中，實驗資源的開發雖然并非像想象的那樣是一片空白，但是開發出的實驗資源利用率很低．這是因為開發實驗資源，只是個別教師偶爾的行為，并沒有學校統一的組織．由于教師對實驗資源的認識有限，因此其開發實驗資源出發點，只局限于以演示實驗為目的，并沒有系統全面的開發意識，這樣開發出的實驗資源零零散散，再加上對這些開發出的實驗資源疏于收集和整理，就很容易使這些零散的實驗資源閑置起來，甚至遺失．

2 農村中學物理實驗資源開發的基本策略

教師作為開發實驗資源的主人應清楚的認識到：城市中的很多東西，農村沒有，這是不爭的事實；農村中的很多東西，城市也沒有，這也是不爭的事實．任何可能的實驗資源，因地域、文化、學校、師生等各自的差異而各具特色，因而實驗資源具有獨特性的特點．在開發實驗資源的過程中，主要開發策略有3種.

2.1 從環境資源中開發

在農村山區，一山一水、一沙一石、一草一木、一件生產工具、一件生活用品、天上飛的、地上走的、水里游的、樹上爬的，都是可待開發的實驗資源．在該過程中，筆者將環境資源分為地理位置、田間地頭、生活實際3個系列．

(1)結合所處的地理位置開發

以筆者所處的地區為例，山頂上的巨石看似搖搖欲墜，卻穩如泰山，給人的視覺以極大的沖擊力，讓人感悟平衡之美，也可以讓學生討論物體的平衡條件．

小船在水中順流而下．通過小船及其運動，可以研究浮力的利用，可以學習阿基米德原理，可以研究能量轉化的規律，可以學習能源的開發與利用，建立環保意識和可持續發展的科學發展觀．

用沙子自制沙漏計時器，既是一件玩具，又是一件物理儀器；一杯泥土、一片樹葉可以用來研究土質和植物中的毛細現象．

(2)結合所在地區的田間地頭開發

在不同的季節，教師應根據當地的農業生產情況，組織學生去農戶家、田頭上進行實地參觀、訪問，以便獲得更多的物理知識，加強物理知識與農業生產的聯系．可以通過田間地頭的農具、自然界的生物來開發實驗資源．

如麥子收割時，通過觀察聯合收割機和卡車間的運動，可以使學生認識相對運動，通過麥糠和麥粒的分離，學生可以進一步認識影響動能大小的因素．

學生通過觀察犁的構造，可以理解“力的分解”，同時可以對“尖劈”的物理原理及其作用有更深刻的了解．

蝸牛在緩慢爬行，通過蝸牛彎彎曲曲的爬行路線，可以使學生認識位移與路程的區別，通過蝸牛時走時停的爬行方式，可以使學生進一步理解瞬時速度與平均速度．

小昆蟲停留在水面上而不陷入水中．這一神奇的現象可以將我們帶入水的表面世界．學習了表面張力后，謎底就可以揭開了．掌握了其中的原理后，類似的實驗也可以由學生完成，如怎樣使一根鋼針或一枚硬幣浮在水面而不下沉等．

(3)結合生活實際開發

家庭、學校、社會都有大量學生感興趣的物理問題，物理實驗資源的開發一定要因地制宜，緊密結合身邊的生活實際使學生關心身邊的物理現象，善于從物理的角度來看待自然界中豐富多彩的現象，讓學生切實感受到物理廣泛應用于生活及社會的各個領域．

教師應選擇與學生生活聯系密切的素材用于教學．課堂教學中，教師可以選擇可樂瓶、易拉罐、飲料瓶、吸管、玩具等生活中常見的物品來做物理實驗．如在文獻[6]中談了利用日常生活用品做實驗的案例，其中用雞蛋做的實驗有“砸不爛的雞蛋”、燒瓶“吞吐”雞蛋、“10 s內把雞蛋豎起來”等，其中巧妙的構思、細致的觀察讓人拍案叫絕．

學生的課后作業也應該因地制宜地引導學生收集周圍生活中實驗器材，如：小棒用于“壓強”實驗；乒乓球用于浮力實驗；廢氣球用于液體內部壓強實驗；斷鋼鋸條用于演示力的大小與形變的關系、音調與頻率的關系等實驗；注射器用于“氣體液化”、“液體沸點從與壓強的關系”等實驗的探究，它還可以用作小量筒量取液體，替代滴管吸取液體．輸液瓶、礦泉水瓶等都可用于物理實驗．

此外，教師應把一些與學生的生活密切相關的事物引入物理實驗課，增加學生對物理課的親切感．

如切菜時用菜刀，劈柴用斧頭，似乎人人皆知．然而，人們為什么不用斧頭切菜、用菜刀劈柴？是鋒利程度的原因？還是重量的原因？或是刀背厚度的原因？還是兼而有之？這是一個很有意義的力學問題，弄清了原因，也許學生可以設計出更省力的劈柴工具．

挑選瓷器時，有經驗者在挑的時候有一個絕招，用食指在瓷器邊緣上輕輕敲擊,如發出清脆的罄一般的聲響,表明瓷器胚胎細膩、燒制好,如敲擊聲發啞,則燒制不好，還可能有裂縫．這實際上是根據聲音的音色不同來挑選的．

2.2 從資源中重組

在定性的實驗和精度要求不高的實驗當中,利用日常生活用具就可進行的物理實驗，應該受到充分的重視．一方面是因為經濟的原因，另一方面由于它們可以在實驗室之外的環境里(如家中或戶外)隨時進行，從而為充分利用自然條件或社會環境中的物理教學資源提供了方便．在該過程中，筆者將資源重組分為“開發成新項目”、“改裝一些日常生活中的用品使之成為教學儀器”兩個系列．

(1)開發成新項目

讓學生制作模型、繪制掛圖、用簡陋材料制作教具、儀器．如用泥塊捏一些物理模型；用廢磁鐵塊、漆包線繞制的線框制作簡易的小電動機；利用廢舊材料、普通鐵皮和電線做一臺小電動機模型；用廢可樂罐做“針孔照相機”小玩具．通過這些小制作配合相應的觀察活動，能使學生所學知識得到鞏固和深化，在制作中激發興趣，培養動手能力．

(2)改裝一些日常生活中的用品使之成為教學儀器

如“研究壓強與液體深度的關系”實驗中的平底試管，改用裝藥用的透明平底塑料管，因本身重量減輕，當沙子重量改變相同的情況下，浸入液體的深度變化明顯，減小了認讀困難和實驗誤差；再如用日光燈啟輝器改裝成“雙金屬片膨脹演示器”；用注射器改裝成“粗測大氣壓值”的儀器，用粗細不同兩個注射器(差別越大越好)改裝成“連通器”和“液壓機原理演示器”等，這些改裝不僅取材容易、方便經濟，而且效果明顯．

2.3 儀器重組

儀器重組，即把兩種或兩種以上的器材組合起來，演示新的實驗．儀器巧妙重組可以創造性地設計小實驗，使學生真正理解物理概念，突破教學難點．

如用輸液時用過的葡萄糖溶液瓶、去掉金屬盒的壓強計、染了色的水組裝成如圖1所示的裝置，可以用來演示“改變物體內能”實驗．操作如下：

(1)用布條摩擦葡萄糖瓶，過一會兒，U型管中的水柱出現了高度差．這說明通過做功可以使瓶中氣體的內能增大．

(2)用雙手握住葡萄糖瓶(或將用溫水浸過的布條貼在瓶上)，過一會兒，U型管中的水柱出現了高度差．這說明通過熱傳遞可以使瓶中氣體的內能增大．該實驗將內能的變化巧妙地用壓強計水面的高度差顯示出來．

圖1 改變物體內能的實驗

用該裝置演示實驗，水柱的高度差在短時間變化明顯，效果很好；而且這一裝置可以演示改變內能的兩種方式，一舉兩得．

用乒乓球和可樂瓶組合可化解浮力教學中的難點．具體做法如下：將柔軟細線的一端用透明膠固定在乒乓球上，線的另一端固定在一個去了底的可樂瓶口(用瓶塞塞好)，開口的瓶底朝上.往可樂瓶中灌水，乒乓球浮在水中，此時系著乒乓球的線是豎直的，說明乒乓球受到水的浮力是豎直向上的．將可樂瓶傾斜，系乒乓球的線仍然是豎直的，說明乒乓球受到的浮力仍是豎直向上的．向不同方向傾斜可樂瓶，會看到線總是豎直，所以浮力方向“總是豎直向上”的．課后還可以布置學生回家找器材自制并進行比賽，看誰材料選取得巧，實驗演示效果良好．

由上可見，在農村中學儀器設備不足，實驗條件差的情況下，解決該問題主要靠教師自己．廣大農村教師若能按照朱正元先生倡導的“壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”的實驗思想，就地取材，選取日常生活中的一些物品做實驗器材，自制一些簡易的儀器或零件做實驗，就能使學生感到物理就在身邊，學習物理并不神秘．

參考文獻

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(6)

2 劉炳升．科技活動創造教育原理與設計．南京：南京師大出版社，1999

3 易其順．低成本物理實驗開發的研究．教學儀器與實驗，2004(11)

4 廖建平．中學物理教學中低成本實驗的思考．科技信息，2007(9)

5 范愛民．芻議實驗教學資源及其開發策略．中學物理教學參考，2005(5)

6 黃國雄．利用日常生活用品做實驗．物理教學探討，2006(9)

7 黃國雄．創造性的雞蛋實驗——“雞蛋中的物理學”續篇．教學儀器與實驗，2000(7)

8 黃國雄．貧困地區和農村學校怎樣開發與利用課程資源．物理教學探討，2006(11)

9 黃金海．農村中學物理教學的一些策略．青海教育，1994(6)

10 中華人民共和國教育部．全日制義務教育物理課程標準．北京：北京師范大學出版社，2001