初中物理實驗教具的開發研究

丁婭　鄭玉梅　彭天鳳

摘要：新課程改革的下，物理教學實驗已成為中學科學探究的重要環節及激發學生學習興趣的必要途徑，且實驗操作能力的培養也是目前初中物理教學的重要目標。因此本文從實驗教具改進與創新的必要性，結合目前對于大氣壓強這一課題進行研發對比，并對改進的原則和改進的資源做出闡述。

關鍵詞：實驗教具；物理教學；改進原則

中圖分類號：G642.423文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）12-0055-01

一、初中物理教學中自制實驗教具的必要性

在信息與科技的時代，初中物理基礎教育的課標要求要順應時代變化，要符合新時期初中生的心理變化特征，但是對于培養初中生的科學素養以及一定的實驗能力是任何時代下都需要的。而且依據初中生的心理結構特點，以及物理課程的自身的特殊性——以實驗為基礎的一門學科，實驗在整個物理教育教學過程中起著重要的作用[1]。

（一）實驗教學有利于培養學生的學習興趣

通過實驗教學，不僅可以豐富學生的理論知識從而完成當堂教學目標，還可以激發學生興趣。簡易操作的實驗較多且以生活息息相關，很容易的讓學生形成一種認知即“物理是一門有趣的學科，是和生活緊密相連的學科”，使學生在興趣中學習，激發學生學習的動力[2]。

（二）物理教學有利于提高學生的科學探究能力

在實驗的教學過程中，有助于開發學生的科學探究能力及創新能力。針對初中生已經形成了豐富的感性認知能力和初步的理性認知能力的這一現狀，在進行實驗開發，演示及分組探究中，通過學生的參與，形成感性認知后再加以引導，將中學生的豐富的感性認知加工為理性認識；并通過開發研究的過程，提出某些實驗的缺陷，讓學生自己思考、研究、改進，從而培養學生的科學思維能力。最后，在進行物理實驗教學過程中，也是培養學生自己的實驗能力。通過課堂的演示實驗培養中學生的觀察能力以及分析能力、實驗操作能力，因此通過在物理教學過程中貫穿實驗教學，既培養了學生的知識整合能力也培養了學生的實驗能力[3]。

（三）實驗教學有利于學生主體性發展

所謂發展是指在認知價值基礎上對學生整個精神世界全面發展的促進作用，主要包括道德情感、創造精神、審美能力、和諧人格等方面的發展[4]。教學目的就是為了實現學生的發展，學生發展的核心是其主體性發展。

二、大氣壓強這一節自制實驗教具的開發

人教版八年級物理書中，以馬德堡半球實驗實驗引入大氣壓強。馬德堡半球實驗驗證了大氣壓的存在，該實驗顯示出大氣壓的巨大威力同時帶給學生巨大的視覺沖擊，但是由于操作的局限性，通常只能以視頻播放的形式來進行觀看，具有局限性與不可操作性。接著引入首次準確求出了大氣壓強的準確值的托里拆利實驗，但由于具有一定的危險性，通常也只是以播放實驗視頻的形式進行[3]。但是由于兩個實驗的不易操作性，很難將不容易察覺的大氣壓轉換到具體的可感知的事物上[4]。

（一）改進的覆杯實驗

首先我用以下實驗器材漏斗、橡皮泥、水、薄塑料片來組成覆杯實驗，并觀察將下口封住的小漏斗蓋上撲克牌，倒置，用手捏住漏斗，你看到的現象是撲克牌掉落；次觀察將下口封住的小漏斗裝滿水，蓋上撲克牌，用手按住硬紙片，使它倒置，手捏漏斗，你看到的現是撲克牌不再掉落；在完成上一步實驗后拔下封口的橡皮泥你看到的現象是撲克牌再一次掉落。在上述的實驗中實驗現象明顯，能夠引起學生的認知沖突，較好的達到教學目的，也便分組實驗，便于學生交流與合作，提高學生的動手能力和創新思維能力。

（二）改進的模擬馬德堡半球實驗

在感受大氣壓的大小的實驗中，我使用下列器材：兩個同樣大小的不銹鋼碗、兩個帶拉鉤的吸盤、硬紙板或為厚度為2mm左右的塑料密封圈、繩子、餐巾紙。

具體的實驗過程是：先將兩個塑料密封圈置于碗的邊沿，將餐巾紙放入碗內，再將餐巾紙點燃，當燃燒最旺時將兩只碗緊扣； 然后用濕抹布給碗降溫，待碗的溫度降到人手感覺不燙的時候，把吸盤吸在碗的底部；最后請兩個同學向左右兩邊用力拉吸盤，體驗大氣壓的大小，在操作過程中學生會發現怎么樣都拉不開，在他們的預料之外，因此就特別想知道原因，從而引入大氣壓究竟有多大？此次實驗將抽象的大氣壓值轉換為拉不開的碗，便于學生的感知與感悟。

（三）自制氣壓計

對于托里拆利實驗的改進：長約1米的一端封閉的玻璃管用橡膠管和注射器針筒相連接，從針筒到玻璃管頂端灌滿水銀，將管內空氣全部排出，在玻璃管以及大注射器后方沾上強磁鐵，方便放于黑板上演示，接下來進行實驗操作：

將針筒固定，用帶有手套的手指堵住玻璃管管口，將玻璃管倒立過來，讓學生觀察當手指放開時水銀柱的變化情況觀察到放手時水銀柱高度會下降，當下降到一定程度后，水銀柱便會停止下降，這時候用刻度尺進行測量，得到760mm水銀柱高。

對托里拆利實驗進行改進，首先將應使用大量水銀的實驗減少為少量使用，既減少了實驗的成本，又由于水銀具有一定的危險性，減少水銀量的使用，也減少了實驗的危險性，在實驗操作和觀察中培養學生思考和分析問題的能力，培養其思維的縝密性和計算能力。

這樣簡單的實驗不僅讓學生能夠學以致用，而且讓學生從物理走向生活，從生活走向社會[7]。

三、展望

一般來說“低成本實驗多采用生活中隨處可見物件制作而成，理論聯系實際，能夠激起學生興趣，激發求知欲。通過物理實驗教學，不僅能提高學生的感性認識，而且可以進一步加深對物理概念和定律的理解，進而培養學生的觀察力、思維力以及分析解決問題能力”[8]。

我相信通過對物理自制教具的研究與開發，不僅對于物理教學具有一定的實踐指導意義，而且對于學生的思維開發也具有較大的作用。對于一些及其缺乏實驗教具的農村地區也可以達到豐富課程資源的目的。

（作者單位：1.信陽師范學院物理電子工程學院；2.信陽市羊山中學）

參考文獻：

[1]蘇明義.新版初中物理課程標準解析與教學指導[M].北京：北京師范大學出版社，2012，185.

[2]羅星凱.中學物理疑難實驗專題研究[J].廣西：廣西師范大學出版社，1998.

[3]姜勝民.對聲波干涉實驗的研究[J].教學儀器與實驗，2008（12）

[4]于俊亭.共振擺實驗的原理剖析與裝置改進[J].中學物理，2008（11）

[5]候建平.新課改下如何改進中學物理演示實驗教學[J].物理實驗與儀器，2007，7～8

[6]劉炳昇.繼承與創新[M].江蘇科學技術出版社，2006，72～73

[7]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準[M].北京師范大學出版社，2011，1

[8]袁國道，邢海根.詮釋“壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”新解意[J].物理教師，2007，3