高中物理教學中低成本實驗的運用策略

劉 杰

（天津市濱海新區塘沽濱海中學 天津 300450）

一、低成本實驗教學的概念

低成本實驗的表面含義是指成本低、節約費用的實驗。進行低成本實驗，借助構造簡單的材料、高新科技工具、使用新型的材料組合以及嫁接的高新型產品可以完成。低成本實驗在高中的物理課程教學里具有舉足輕重的作用，其成本、花費極其低廉，恰恰相反的是其教育價值相當高。其具有以下特質：容易獲取實驗材料，成本不高；動手操作的可能性高；實驗簡單，便于展示實驗原理；實驗現象生動有趣，可以激發學生的興趣；物理原理闡釋生動，其對學生的教育價值極高。西方發達國家的課程教學擅于運用低成本實驗進行學習，因為僅靠黑板是不能有效提高學生的動手實踐能力和其它有關實驗技能的。因為低成本實驗的操作精巧，實驗過程十分形象生動，極易激發學生興趣，所以全面推進低成本實驗教學在高中的物理課程里具有重要作用。[1]

二、低成本實驗教學的價值

1．引起學生對物理的樂趣

進行物理學習時，學生經常會被實驗的獨特魅力所吸引，對實驗的神奇而歡呼雀躍。當學生親自動手操作時，往往更能激發學生的學習興趣和好奇心。物理作為一種實驗科學，如今大部分高中學校都配備了物理實驗室，進行了很多學生自主實驗與教師展示實驗的活動，但是如果教師與學生將簡易材料合理利用到低成本試驗里，教學效果會更好。其實，高中的物理原理并不是很深，精確度的要求也不是特別高，很多實驗材料可以自己制作，這樣與真實情景更加貼近，效果更好。[2]

比如，在學習“超重與失重”時，很多老師會運用專業的體重計，借助蹲下、站起的動作研究超重和始終原理。如果通過生活里使用的工具制作構造簡單的器材進行這個實驗，會有更明顯的效果。

實驗1：取一條紙帶，于中間位置裁個洞口，將紙帶的一邊與重物相連，用手抓住紙帶另一邊，小心的把重物提起來，紙帶并沒有斷裂。再提高速度向上方提起重物，這時紙帶斷了，再次提起重物快速下降，然后突然停止下降，這時紙帶同樣斷裂。

實驗2：找一條自行車的鏈條，長度大約0.5米，把其中一端和顯示刻度的杠桿一頭相連，另一端借助細線將鏈條掛在杠桿上，將砝碼用細線掛在杠桿另一頭，把砝碼調整到支點處，平衡好杠桿。然后用火燒斷懸掛鏈條的線，火燒斷細線的瞬間，杠桿打破了平衡，鏈條的另一方忽然抬高，這時候杠桿失衡的實驗現象就出現了，當鏈條再次歸于靜止時，杠桿則再次平衡。

教學中這樣的實驗很多，將物理與生活聯系起來，學習物理就容易多了，學生對學習物理的積極性也會提高，可以極大地激發學生的學習興趣，提高物理教學質量。

2．培植學生養成創新思維

因為低成本實驗材料是從生活中找到的，方便尋找，因此實驗具有開放性，開拓了學生實驗的空間，進行實驗的門檻降低，學生可以隨時進行實驗，擁有了更多親自動手操作的機會。而且學生這樣進行物理實驗也不受時間的限制，可以展開豐富的創造性，激發學生的學習興趣，培養了學生的自主操作能力、實踐能力，提高了學生的創新性和鉆研精神。

比如在學習“摩擦力”時，進行實驗前讓學生從家里帶一把刷子，刷子的毛盡量長些，將刷子的毛向下，讓刷子在桌子上擺動，或者有相對的運動趨勢，也就可以輕易觀察摩擦力方向。[3]

學生學習“相對運動”的原理時不好理解，可以按照如下圖所示操作毛刷，然后使毛刷運動，就能讓學生順利學習這個物理原理。

3．提高學生自身的科學素養

培養學生自身的科學素養，是物理教學和教育改革的核心。物理課程的實驗知識、態度等在科學探究與素養中占據核心地位，因此在科學素養中也具有重要作用。鑒于此，中學的物理教學應當充分運用實驗進行。進行低成本實驗，可以引起學生對科學技術和人類社會之間聯系的探究，深刻理解物理對人類社會的進步帶來的巨大影響，也提高了學生學好物理的自信心，激發了學習興趣。日常生活里的手電筒、單車、紙帶、瓶子、雞蛋等都可以運用到低成本物理實驗中，飲料吸管可以取代實驗的玻璃管，飲料瓶也可以制作漏斗、物理實驗杯。比如，制作簡易的靜電除塵器，實驗材料：找一個透明的瓶子、一根鋁質導線和一個可以塞住瓶子的橡皮塞。把鋁線纏繞在透明的瓶子上，然后把導線插入到橡皮塞里，最后將瓶口塞上橡皮塞，這個簡易裝置就成功做好了。

這種實驗操作簡單，一目了然，可以激發學生動手操作的欲望，可以讓學生深刻感受到科學無處不在。

結語

物理課程的實驗長期存在兩個弊端：一、沒有認識到實驗是物理教學的基石，認為物理實驗在物理教學中并不重要，無足輕重；二、沒有認識到物理實驗可以有效培植學生對待科學的嚴謹態度和動手操作的能力。很多物理教學依然采取老師講實驗、學生看實驗、最后練實驗的情況，沒有最大限度的發揮實驗的教育價值。教師應當大規模推廣物理教學中低成本實驗的資源，實現教學實踐的革新。

[1]朱鐵成.物理課程與教學研究[M].杭州：浙江大學出版社,2008.

[2]趙力紅,臧文彧.高中物理探究性趣味實驗[M].杭州：浙江大學出版社,2002.

[3]左卷健男,龍川洋二.趣味物理實驗[M].廉源譯.北京：中國民族攝影藝術出版社,2005.