談談物理低成本實驗資源的開發

趙福玉

[摘 要]物理學是一門實驗科學，物理實驗是學生建立概念、探究規律的基礎，是培養學生學習興趣、動手能力、實踐能力、創新能力的重要途徑。但目前一些物理教師還存在著“做實驗不如講實驗，講實驗不如背實驗”和借flash動畫作模擬實驗的“應試實驗”思想，背離了《物理課程標準》強化實驗教學的要求。

[關鍵詞]物理教學；物理實驗；實驗資源；加強開發

著名的物理教育家朱正元教授曾倡導“壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”的主張1，義務教育《物理課程標準》也提出：“除專門配備的儀器外上，應提倡師生利用身邊的物品、器具、材料進行物理實驗”，“教學中應該多做試一試、動動手之類的隨堂小實驗，還應該讓學生多做一些家庭小實驗”，“應該充分利用實驗室現有的器材，尤其應該利用多年閑置的器材開發新的實驗。學校實驗室應該為師生利用身邊的物品、廉價的材料進行物理實驗提供便利。有些成功的實驗可以作為學校的常規實驗保留下來”2。由此可見，改善物理實驗的重要措施就是大力加強低成本實驗資源的開發。

一、開發的價值

1.拉近物理與生活的距離。義務教育《物理課程標準》指出：“使用飲料瓶等日常用品進行物理實驗，這樣可以拉近物理學與生活的距離，讓學生深切地感受到科學的真實性3”使用低成本實驗資源進行物理實驗，由于學生對生活中經常使用或身邊隨處可見的材料和物品很熟悉，用它們呈現物理現象，探究物理規律，會使學生感覺到物理學親近、真實、可靠，感受到物理與社會和生活的密切聯系，充分體現了“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課標理念。

2.培養學生節儉環保意識。在開發低成本實驗資源的過程中，大家平時要養成收集廢棄物品的意識，發現生活中有可利用的廢棄物品都要及時收集起來以備用，如易拉罐、飲料瓶、泡沫塑料、塑料袋等等，這些原本都是廢品，但都成為老師和學生收集的備用材料。這樣變廢為寶，同時也滲透了環保意識，美化了環境。

3.培養學生創新思維能力。低成本實驗是成本低而智慧不低，小實驗能揭示大道理。被評為物理學史上第七大美麗的牛頓三棱鏡實驗，其器材就是兩塊三棱鏡，但實驗卻揭示了光的色散現象。由于有些物品本來的用途并不是進行物理實驗的，而常常用來解決“一種生活材料或物品可以做哪些實驗，一項實驗活動可以利用哪些生活材料和物品”的發散性問題，讓學生參與低成本實驗資源的開發過程，能培養學生的動手操作能力和創新思維能力。

4.提高物理教師實驗素養。物理低成本實驗資源的開發和利用是物理課堂教學的重要組成部分，是提高物理業務水平的重要渠道之一，“借用生活材料開展內容豐富、形式多樣的實驗教學，可體現教師的個性和自創性”。所以，開發低成本實驗資源，也是廣大物理教師必須長期堅持的、不斷完善的常規化工作。

二、開發的原則

開發物理低成本實驗資源要遵循一定的原則。恰當地把握好開發原則、靈活地運用開發途徑是開發的前提。

1.科學性。物理實驗首先應該正確反映物理現象和規律，反映物理現象變化的客觀過程，要具有科學性。有位老師的實驗設計如下：將氣泡換為蠟塊，第一步是做實驗：蠟塊在水管中向上運動，先是加速，后來勻速；第二步是播放視頻：在蠟塊中按一圖釘，蠟塊在水管中向下運動，先是加速，后來勻速，最后是減速；設計意圖是使蠟塊在水中的運動情況既有加速、又有勻速、還有減速，運動的類型全面，很有創意！給人的疑問的是，蠟塊最后應該以收尾速度做勻速直線運動，怎么可能做減速運動呢？是不是在長玻璃管下部的外面放了磁鐵，吸引圖釘、增大摩擦的緣故呢？！咨詢此老師，他解釋道：此視頻效果是經過微機處理的，才使得蠟塊在做減速直線運動。這種“人工處理”的方法與實驗事實相違背，失去了應有的科學性，不可取。

2.直觀性。實驗中要讓學生用感官能夠直接觀察和感受具體的物理現象與實驗過程。開發低成本物理實驗資源時，要盡可能增加實驗的可見度，提高實驗的直觀性。為了讓學生能清晰地看到氣泡的運動情況，有位老師在水中滴了幾滴紅墨水，這樣透明的氣泡在紅墨水中運動；有位老師將氣泡換成紅蠟塊，這樣讓紅蠟塊的透明的水中運動.

3.準確性。實驗是為建立概念、探究規律服務的，測量的實驗數據要準確、可靠。實驗中，準確測出氣泡運動的時間是關鍵，不少老師在設計中對此問題進行了一定的思考和改進。一是先通過測出各段時間、總時間后，再計算各段時間的分析，比較哪種方法誤差最小？二是在測量工具上做了改進，多數老師選用的是實驗室的秒表，而有位老師用的是學生隨身帶的手表或電子表，有位老師用的是鬧鐘，還有位老師用的是多計時秒表，一人可計幾個時間，同實驗小組的成員再根據記錄的時間求平均值，減小實驗誤差。

三、開發的途徑

在學生的日常生活中的，可以利用的課程資源十分豐富，教師要引導學生善于從學習用品、生活用品、報廢器材、等各個方面去開發低成本物理實驗資源。

1.從學習用品中開發。學生身邊可以用作實驗的學習用品比比皆是。如用鋼尺或塑料尺研究聲音的音調與頻率的關系、響度與振幅的關系。用鉛筆可做滾動摩擦比滑動摩擦小、固體壓強、分子間存在引力、最簡單的滑動變阻器等實驗，拋出去還可演示慣性和受重力作用改變運動狀態的實驗。

2.從生活用品中開發。很多生活用品都可以用來設計有趣的物理實驗。如用蠟燭觀察固體的熔化，用杯子和水觀察光的折射，用圖釘研究固體的壓強，用棋子觀察慣性現象，用牙膏皮研究浮力，用雞蛋研究浮沉實驗，用筷子做成秤演示杠桿的平衡，用橡皮筋演示彈性勢能，用空洗發精塑料瓶一只、乒乓球一只、香煙盒鋁箔紙、粘膠自制驗電球等等。

3.從報廢器材中開發。實驗室里都有一些廢舊的儀器，把不能修的有用部分拆下來，經過加工組合可制成有用的實驗器材或教具。如用廢舊電阻器、溫度計等制作焦耳定律演示器，用體育室中報廢的羽毛球、實心球、鉛球等也可做物理實驗。

總之，“開發低成本實驗是我國教育條件的客觀需要”。開發的低成本物理實驗資源，不僅是實驗器材的簡單， 更是實驗裝置的簡化， 實驗現象的明了，實驗時間的縮短。低成本物理實驗成本雖低， 但“成本低而智慧不低、成本低而技術不低、成本低價值不低”， 它代表了中學物理實驗教學的一種發展趨勢和方向，因此大力開發低成本物理實驗資源具有廣闊有前景。

參考文獻：

[1]彭偉達；；低成本物理實驗的開發與應用[J]；數理化學習；2010年03期.

[2]成曉梅；；物理實驗教學中創新能力的培養[J]；玉林師范學院學報；2006年S1期.

[3]覃金安；；淺談中學物理實驗教學的現狀與對策[J]；才智；2010年01期.