中學(xué)物理低成本實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與研究

吳杰

《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》 指出：“ 物理學(xué)由實(shí)驗(yàn)和理論兩部分組成，物理學(xué)實(shí)驗(yàn)是人類認(rèn)識世界的一種重要活動(dòng)， 是進(jìn)行科學(xué)研究的基礎(chǔ);物理學(xué)理論則是人類對自然界最基本、最普遍規(guī)律的認(rèn)識和概括”，培養(yǎng)目標(biāo)定位在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)， 新課程標(biāo)準(zhǔn)使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有了新要求和新特點(diǎn)， 促使物理實(shí)驗(yàn)， 尤其是低成本實(shí)驗(yàn)從內(nèi)容到形式發(fā)生了變化。在農(nóng)村中學(xué)創(chuàng)造性地開發(fā)并應(yīng)用低成本物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的舉措，猶如及時(shí)雨，切實(shí)解決了貧困地區(qū)教學(xué)資源短缺的燃眉之急，給農(nóng)村學(xué)生在教學(xué)資源不足的現(xiàn)實(shí)環(huán)境下厚學(xué)啟智、拓寬視野等方面開辟出一條新路。

一、中學(xué)物理低成本實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)

“實(shí)踐論”強(qiáng)調(diào)，“只有人們的社會實(shí)踐，才是人們對于外界認(rèn)識的真理性的標(biāo)準(zhǔn)。”，“通過實(shí)踐而發(fā)現(xiàn)真理，又通過實(shí)踐而證實(shí)真理和發(fā)展真理。”陶行知先生說： “生活教育就是教學(xué)做合一”，“教學(xué)做合一是生活法亦即教育法”。他還對生活和教育的關(guān)系作了進(jìn)一步說明： “事怎樣做就怎樣學(xué)，怎樣學(xué)就怎樣教; 教的法子要根據(jù)學(xué)的法子，學(xué)的法子要根據(jù)做的法子。”先生提出的“教學(xué)做合一”無疑具有很強(qiáng)的前瞻性。低成本實(shí)驗(yàn)的開發(fā)應(yīng)用正好是先生“教、學(xué)、做”合一思想的具體體現(xiàn)，也是先生倡導(dǎo)的教育法則的具體應(yīng)用。低成本實(shí)驗(yàn)開發(fā)就是典型的生活教育，低成本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的宗旨就是教會學(xué)生利用身邊的所熟悉的材料，去探究深?yuàn)W的科學(xué)道理，即教學(xué)生學(xué)，探知識之本源，在這一過程中，學(xué)生主動(dòng)參與，融于教學(xué)，并且通過動(dòng)手動(dòng)腦，達(dá)到了會學(xué)會用，求得真知的目的。

二、中學(xué)物理低成本實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與研究遵循的原則

對于中學(xué)物理低成本實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與研究必須考慮其相應(yīng)的原則，它們是實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)律的反映和具體體現(xiàn)，對于教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)有直接的指導(dǎo)作用，合理的應(yīng)用這些原則，能幫助教師不斷提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)和創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的質(zhì)量。

（1）安全性原則。物理實(shí)驗(yàn)有可能會涉及用火，加熱或者用電和使用激光等安全隱患。所以，安全問題是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)首先要考慮的原則。在設(shè)計(jì)與電、熱、激光等有關(guān)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，要注意學(xué)生自身的安全，還要盡量選擇安全的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，因此實(shí)驗(yàn)前應(yīng)告知學(xué)生相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)則，發(fā)生事故要及時(shí)報(bào)告，任何時(shí)候都不可忽視對學(xué)生進(jìn)行安全教育。

（2）科學(xué)性原則。物理實(shí)驗(yàn)首先應(yīng)該正確反映物理現(xiàn)象和規(guī)律，反映物理現(xiàn)象變化的客觀過程，一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括正確的實(shí)驗(yàn)原理，器材的合理選取，巧妙的實(shí)驗(yàn)方法。它不僅能夠解疑答惑，而且能夠透過具體的實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生以啟迪，提高他們解決實(shí)際問題的能力。

（3）簡易性原則。主要指器材常見，操作簡單，現(xiàn)象明顯能說明問題。選取日常生活中的一些物品，比如：塑料袋、小球、雞蛋、兒童玩具等。自制一些簡單的儀器或零件，做實(shí)驗(yàn)器材就地取材，用簡單的器材做實(shí)驗(yàn)。這樣做能使學(xué)生感到物理學(xué)就在自己身邊，研究物理并不神秘，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性，培養(yǎng)他們的發(fā)展創(chuàng)造能力。

三、開發(fā)中學(xué)物理低成本實(shí)驗(yàn)的基本途徑

中學(xué)物理低成本實(shí)驗(yàn)的發(fā)展關(guān)系到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展，尤其對農(nóng)村實(shí)驗(yàn)教學(xué)意義重大，因?yàn)樗粌H成本較低、投入較少、創(chuàng)新性高，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)以及實(shí)際動(dòng)手能力，還能提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課堂操作效果，那么如何在運(yùn)用低成本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的同時(shí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性呢？

（1）提前模擬制作實(shí)驗(yàn)的器具，保證課堂教學(xué)的高效性。大多數(shù)低成本實(shí)驗(yàn)器具都是由教師和學(xué)生自主開發(fā)完成的，由于制作的器具比較簡單， 所以在演示實(shí)驗(yàn)的時(shí)候難免會出現(xiàn)紕漏，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法正常進(jìn)行，且我們制作的實(shí)驗(yàn)器材都是較為生活化的，必要的模擬是不可缺少的，當(dāng)然對于只能使用一次的實(shí)驗(yàn)器材，我們可以多準(zhǔn)備一些。

（2）學(xué)會就地取材，利用自然現(xiàn)象解釋物理概念。低成本實(shí)驗(yàn)不單單是指利用一些成本較低的物品， 它還包含了我們?nèi)粘Ｉ钪心苡米匀滑F(xiàn)象解釋的物理概念，巧用自然現(xiàn)象也能大大的提高低成本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性，比如說講摩擦的時(shí)候可以“雙手摩擦生熱”，講光沿直線傳播時(shí)可以聯(lián)系樹蔭中透過的光斑、人的影子、日食月食等，講光的色散時(shí)可以聯(lián)系彩虹，講大氣壓強(qiáng)時(shí)可以聯(lián)系氣球?yàn)槭裁瓷娇罩斜ǖ鹊龋@樣不僅能將物理知識簡單化，也能更好地讓學(xué)生體會生活中的物理。

（3）培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手制作實(shí)驗(yàn)器具，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。由于低成本的實(shí)驗(yàn)器具取材方便，制作過程比較簡單，相對于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材更容易讓學(xué)生動(dòng)手操作，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力少不了的就是讓學(xué)生自己參與實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生發(fā)揮各自的創(chuàng)造力去制作實(shí)驗(yàn)器材，在制作實(shí)驗(yàn)器材的同時(shí)不僅能夠提高學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的熱情，還能在過程中提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

低成本實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與運(yùn)用，體現(xiàn)了現(xiàn)代教育思想的本質(zhì)特征，它的許多教學(xué)功能往往是實(shí)驗(yàn)室里的“ 正規(guī)”實(shí)驗(yàn)器材所不能替代的。物理低成本實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與研究將會為中學(xué)生構(gòu)建一個(gè)學(xué)與做，學(xué)與玩相結(jié)合的生動(dòng)活潑的物理學(xué)習(xí)情境，也為物理課的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)提供了豐富多彩的素材。