初中物理低成本實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

摘 要：科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式。學(xué)生在經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程中體驗(yàn)學(xué)習(xí)科學(xué)的樂(lè)趣，領(lǐng)悟科學(xué)探究方法，發(fā)展科學(xué)探究能力，掌握物理知識(shí)，從而形成良好的科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀。倡導(dǎo)利用身邊隨手可得的物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，既可以解決或緩解實(shí)驗(yàn)器材不足的問(wèn)題，又可以拉近物理學(xué)和生活的距離，使學(xué)生真切地感受科學(xué)和日常生活的密切聯(lián)系，符合課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。

關(guān)鍵詞：物理；低成本實(shí)驗(yàn)；開(kāi)發(fā)；應(yīng)用

1 課題的選題及申報(bào)

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》中指出，“實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分，是落實(shí)物理課程目標(biāo)，全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。要發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的重要作用，……合理開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程資源 [1 ]。”“應(yīng)通過(guò)各種途徑開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)課程資源。教師可用已有的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也可用效果更明顯、實(shí)驗(yàn)誤差更小的新實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還可讓學(xué)生了解一些新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。同時(shí)，應(yīng)大力提倡用身邊的物品做實(shí)驗(yàn)，例如使用飲料瓶等日常用品進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，這樣既可以拉近物理學(xué)與生活的距離，讓學(xué)生深切地感受到科學(xué)的真實(shí)性，又補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)課程資源，有利于增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí) [2 ]。”

基于《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》的要求及教學(xué)的需要，本課題組向福建省教育科學(xué)規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室申報(bào)了《初中物理低成本實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究》課題，并于2013年7月31日被福建省教育科學(xué)規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室批準(zhǔn)立項(xiàng)為福建省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2013年度課題（立項(xiàng)批準(zhǔn)號(hào)FJJKXB13-169）。

所謂“低成本實(shí)驗(yàn)”指的是成本低廉、花費(fèi)少的實(shí)驗(yàn)。可以從日常生活用品、學(xué)習(xí)用具、價(jià)值低廉的器材、廢舊物品、現(xiàn)成的非專用的儀器、器材中開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)材料來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。不過(guò)，低成本實(shí)驗(yàn)不是實(shí)驗(yàn)器材的簡(jiǎn)單替代，而是實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)手段的生活化，實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)單化、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的明了化，也就是低成本實(shí)驗(yàn)成本雖低，但運(yùn)用的智慧不低、技術(shù)不低、教育價(jià)值不低。而“開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”是一種實(shí)踐過(guò)程，包括教具、學(xué)具制作及運(yùn)用過(guò)程。

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)有少數(shù)教育工作者一直倡導(dǎo)并致力于低成本實(shí)驗(yàn)的研究，在低成本自創(chuàng)實(shí)驗(yàn)研究設(shè)計(jì)等方面取得較好成就。然而，通過(guò)對(duì)本地區(qū)各初中校的調(diào)查（近幾年來(lái)，我區(qū)都開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)專題調(diào)研和實(shí)驗(yàn)操作考查）發(fā)現(xiàn)，低成本物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)總體來(lái)看還比較零星，并沒(méi)有引起足夠的重視和廣泛的關(guān)注，僅有少數(shù)學(xué)校，少數(shù)教師，由于個(gè)人對(duì)實(shí)驗(yàn)確有較為濃厚的興趣，或是由于參加比賽的需要，制作少量簡(jiǎn)易的低成本器材，開(kāi)發(fā)少量簡(jiǎn)易的輔助替代性實(shí)驗(yàn)。究其原因，一是廣大一線中學(xué)物理教師尚未真正認(rèn)識(shí)到低成本實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值（尤其是在達(dá)成新課程的三維課程目標(biāo)上）；二是低成本實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)從項(xiàng)目的選定、資料的收集、器材的制作都要花費(fèi)一定時(shí)間和精力，老師們感覺(jué)劃不來(lái)。本課題組認(rèn)為，要轉(zhuǎn)變這種的消極教學(xué)狀態(tài)，教師不僅要加強(qiáng)教育理論學(xué)習(xí)、提高思想認(rèn)識(shí)，而且要帶領(lǐng)學(xué)生成為初中物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)的主體，只有這樣，低成本物理實(shí)驗(yàn)才能牢牢植根于新課改的土壤中，成功“軟著陸”，實(shí)現(xiàn)“常態(tài)化”，成為教師手中貫徹新課程基本理念、落實(shí)三維目標(biāo)的“利器” [3 ] 。

2 課題的研究過(guò)程

本課題組人員的組成既有教研人員，又有一線教師；既有經(jīng)驗(yàn)豐富的省名師、學(xué)科帶頭人，又有充滿激情的青年教師，人員結(jié)構(gòu)合理，開(kāi)展課題研究得心應(yīng)手。開(kāi)展課題研究一年來(lái)，課題組全體成員齊心協(xié)力，在專家的指導(dǎo)下，通過(guò)行動(dòng)研究、查閱文獻(xiàn)資料法、調(diào)查訪談等開(kāi)放式的實(shí)踐探索研究方法，已取得初步的成效。

自從課題被立項(xiàng)為福建省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2013年度課題以來(lái)，課題組先后召開(kāi)了開(kāi)題報(bào)告會(huì)和課題研討會(huì)，對(duì)課題組各成員進(jìn)行具體的分工。各課題組成員有的負(fù)責(zé)物理教研活動(dòng)，有的負(fù)責(zé)自制教具，有的負(fù)責(zé)物理實(shí)驗(yàn)，有的負(fù)責(zé)課堂教學(xué)，每位成員各負(fù)其職、各司其責(zé)，有條不紊地開(kāi)展課題研究工作，先后在全區(qū)范圍內(nèi)開(kāi)展了多場(chǎng)次的觀摩課，獲得師生的好評(píng)。

3 課題研究初顯成效

隨著課題研究的不斷深入，課題的成果也逐步呈現(xiàn)。目前，已制作了部分低成本實(shí)驗(yàn)教具、學(xué)具，也通過(guò)這些教具和學(xué)具上了一些公開(kāi)課，并且在文字上加以總結(jié)提升，撰寫了論文并在期刊發(fā)表。在自制教具方面，課題組負(fù)責(zé)人郭衛(wèi)東老師已制作了很多教具，并撰文《變廢為寶 巧做實(shí)驗(yàn)》在核心期刊《中學(xué)物理教學(xué)參考》（2013年12期）發(fā)表；課題組核心成員陳景松老師的論文《農(nóng)村中學(xué)理化生學(xué)科教育技術(shù)裝備管用工作調(diào)研報(bào)告》和《農(nóng)村初級(jí)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題及對(duì)策》分別在由教育部主管、中國(guó)教育裝備行業(yè)協(xié)會(huì)主辦的CN刊物《中國(guó)教育技術(shù)裝備》（2013年08期和2013年35期）發(fā)表；其他幾位成員也在各自的教學(xué)崗位上，根據(jù)教學(xué)的需要，自制了教具和學(xué)具，如摩擦起電（圖1）、聲音的傳播（圖2）、浮力產(chǎn)生的原因（圖3）、眼睛及視力矯正（圖4）等教具。這些教具取材簡(jiǎn)單，都是來(lái)自生活中的一些廢棄物，如礦泉水瓶、羽毛球紙筒、塑料編織絲、一次性注射器、氣球、用完的圓珠筆芯……等，但是，實(shí)驗(yàn)的效果卻非常顯著。

在實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中，這些低成本教具正發(fā)揮出它的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和作用。通過(guò)這些自制的低成本教具展示出直觀形象的實(shí)驗(yàn)效果，巧妙突破了教學(xué)的難點(diǎn)，輕松達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，收到意想不到的教學(xué)效果。課題組成員已數(shù)次利用這些低成本實(shí)驗(yàn)器材上了許多公開(kāi)課，不僅在區(qū)級(jí)公開(kāi)課上展示，而且還在省級(jí)公開(kāi)課中展示。2014年4月11日，課題組成員劉志杰老師隨福建教育學(xué)院省名師送培到寧德市古田縣，跟玉田中學(xué)的老師同上了一堂初二物理《浮力》的展示課。同樣的內(nèi)容，從不同的角度切入，既展示了當(dāng)?shù)乩蠋煹慕虒W(xué)特點(diǎn)，又充分展示了送培名師新穎的教學(xué)設(shè)計(jì)、扎實(shí)的教學(xué)基本功和獨(dú)特的課堂教學(xué)風(fēng)格，用實(shí)際行動(dòng)詮釋了新課程理念下的物理課堂教學(xué)的特色。

4 課題的前景展望

盡管本課題的研究才處于中期階段，但從初中物理低成本創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)與研究一年來(lái)的效果來(lái)看，本課題研究已初顯成效。預(yù)計(jì)通過(guò)下一階段的繼續(xù)開(kāi)發(fā)與研究，將達(dá)到以下效果：①打破傳統(tǒng)的純粹驗(yàn)證型、演示型的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑龑?dǎo)學(xué)生展開(kāi)探究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)研究；②以小制作、小發(fā)明為突破口展開(kāi)一系列科技創(chuàng)新、創(chuàng)造活動(dòng)，爭(zhēng)取結(jié)題時(shí)能呈現(xiàn)有一定實(shí)驗(yàn)價(jià)值和推廣價(jià)值的研究成果，為初中物理實(shí)驗(yàn)獲得生機(jī)、物理課堂充滿活力提供可能；③設(shè)計(jì)出成本低廉、易于推廣的新穎教具，為廣大初中物理教師提供豐富的教學(xué)資源，從而改變農(nóng)村教學(xué)儀器短缺的現(xiàn)狀，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，提高探究教學(xué)的實(shí)效性，為初中新課程改革實(shí)施“科學(xué)探究”活動(dòng)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力提供必要的物質(zhì)保障。同時(shí)，也可適當(dāng)彌補(bǔ)農(nóng)村初中校硬件條件的不足，促進(jìn)義務(wù)教育階段的均衡發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].人民教育出版社，2011.

[2] 丁建方.初中物理實(shí)驗(yàn)課程資源開(kāi)發(fā)和利用的實(shí)踐研究[D].蘇州大學(xué)，2003.

[3]周伯生.基于低成本實(shí)驗(yàn)資源的物理教學(xué)研究[J].科學(xué)與財(cái)富，2010（2）75-76.