低成本物理實驗在中學物理教學中的應用研究

宋炆俊

摘要：本文主要對低成本物理實驗在中學物理中的地位、意義及未來的前景進行研究。因為是在許多硬件設施比較落后的地區，物理實驗器材奇缺，大部分實驗被省略，改為由教師講述，這不利于培養學生的動手能力與創造能力。低成本物理實驗按其字面意思是指花費少的實驗，低成本實驗可以通過生活中的常見物品、甚至是廢棄物制作得到，成本低雖低，但其教育價值并不低！利用生活中的材料來做實驗，既簡易又環保，有效地保障了中學物理實驗課程的開展，更是不發達地區中學補充教具的重要途徑。

關鍵詞：物理實驗;實踐能力;重要途徑

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B文章編號：1672-1578（2020）16-0234-01

隨著教育事業的發展與進步，我國的基礎教育也已取得巨大的成就，教學設施的完善，教師隊伍水平不斷提高。但是在中西部偏遠的農村學校，甚至是縣城的重點中學，對物理實驗的不重視，或者因受條件限制無法重視，許多應該開的實驗課盡量少開甚至不開。這樣培養出的學生大多高分低能，理論知識掌握得很牢固，但是動手實踐和自主創新的能力奇缺。學校這么做的原因無非有二：（1）受應試教育的影響，聽從于高考指揮棒;（2）受經費限制，學校為節省開支無力購買滿足學生需求的實驗設備。為了改變這種現狀，低成本物理實驗應時而生，以其低廉的成本、明顯的實驗效果很好地解決了上述的經費不足的矛盾。又因其簡單有趣，但意義非凡。

1.低成本物理實驗的開發

1.1 開發原則：

①科學性;②安全性;③簡易性;④直觀性;④創新性。

低成本物理實驗的開發應遵循以上四個基本原則，符合自然科學的相關規律，保證實驗者的安全，制作及操作較為簡單，實驗效果明顯，又富有創新性。能達到這五條原則的低成本實驗，就是一個好的實驗。

1.2 開發過程：

⑴理論分析：根據對應教學目標，分析將會運用到的物理規律。

⑵設計方案：設計實驗儀器，分析將會用到的材料。

⑶儀器制作：采購準備相應器材并制作儀器。

⑷儀器改良：根據實際制作對儀器不足之處進行改良。

⑸總結反思：對儀器的研發過程進行總結。

低成本物理實驗的開發大致分為以上五步，但實際制作時需要研發者具備良好的理論知識和動手能力，如具有一定的鉗工技術、焊工技術、木工技術，制作儀器時就會得心應手。但這些技術都非短時間可以練成，需要研發者在實踐過程中不斷地磨礪。

2.案例分析

2.1 探究壓力的作用效果跟什么因素有關？

提供的實驗器材是小桌子、砝碼和海綿，由教師演示實驗。

教學過程：

①教師提問：同學們，大家猜想壓力的作用效果會與什么有關呢？

②學生猜想：有物體的質量、物體面積、材料、形狀等有關。

③教師對學生的問題分析后開始演示實驗，分別將小桌子腳朝下放與海綿上，桌面朝下放于海綿上，以及桌面上加了砝碼后放于海綿上，三個實驗同時做，對比海綿的凹陷程度，從而比較壓力的大小。

④得出結論：壓力的作用效果與壓力大小和接觸面積有關。

2.2 “伽利略理想實驗”。

教師放一本書在較粗糙的水平桌的面上，教師讓學生仔細觀察書的運動！教師用手輕輕地推一下，書往前動了一下，教師不推，書就不動！教師引導學生得出書：推一推，動一動，不推就不動！教師進一步總結出，力是物體維持運動的原因（亞里士多德的觀點！）

請同學們再仔細觀察另一實驗：

教師用手較用力地將圓珠筆扔在較光滑的瓷磚地面上，學生發現圓珠筆離開手后還要再繼續往前運動一段距離！

教師問：圓珠筆離開手后還會繼續運動嗎？

學生答：會！

教師問：那是是什么力讓圓珠筆繼續運動的？

有的學生會答：手的推力！

教師反問：圓珠筆離開手后還會受到手的推力嗎？

引導學生答：因為手和圓珠筆已不接觸，所以圓珠筆不會受到推力的作用！教師又問：根據亞里士多德的觀點，圓珠筆在運動中一定受到了力的作用，那到底是什么力讓圓珠筆繼續運動呢？

教師故意不讓學生回答，自己也不回答，又提出以問題：同學們思考一下，用什么方法可讓圓珠筆運動得遠一些？

學生答：減小圓珠筆與桌面間的磨擦！

教師又問：如果圓珠筆與桌面間沒有磨擦，用手推一下圓珠筆后會發生什么情況？學生會回答到：圓珠筆會一直運動下去！

得出結論：力不是維持物體運動狀態的原因，而是改變物體運動狀態的原因。

結束語

物理學是一門以實驗為基礎的自然學科，在過去的幾十年中學物理的教學為了應付高考，讓學生與教師扎根題海，以理論知識取勝。這樣做的弊端就是培養出的學生大都高分低能，動手實踐的能力十分薄弱，更毫無創新能力。因此，才出現了課程改革，教育部推出新課程標準。強調要培養學生的創新能力和實踐操作能力。可是以我國目前仍處在發展中的現狀，大部分中學實驗儀器的單一和匱乏，很難在短時間內從根本解決問題。尤其是在西南、西北邊遠地區，學校硬件設施落后，許多該有的實驗儀器都沒有，或者設備老化，無法呈現該有的實驗效果。現實與課程標準的沖突，導致了低成本物理實驗發展與壯大。用生活中常見的材料，學生親自動手實踐，極大地激發了學生對物理學科的興趣，對物理現象記憶更為深刻，相應的不但成績提升了，實踐能力和創新能力也大為提升。

參考文獻：

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