低成本物理實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用研究

宋炆俊

(貴州省都勻一中 貴州 黔南 558000)

隨著教育事業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，我國的基礎(chǔ)教育也已取得巨大的成就，教學(xué)設(shè)施的完善，教師隊(duì)伍水平不斷提高。但是在中西部偏遠(yuǎn)的農(nóng)村學(xué)校，甚至是縣城的重點(diǎn)中學(xué)，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的不重視，或者因受條件限制無法重視，許多應(yīng)該開的實(shí)驗(yàn)課盡量少開甚至不開。這樣培養(yǎng)出的學(xué)生大多高分低能，理論知識(shí)掌握得很牢固，但是動(dòng)手實(shí)踐和自主創(chuàng)新的能力奇缺。學(xué)校這么做的原因無非有二：(1)受應(yīng)試教育的影響，聽從于高考指揮棒；(2)受經(jīng)費(fèi)限制，學(xué)校為節(jié)省開支無力購買滿足學(xué)生需求的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。為了改變這種現(xiàn)狀，低成本物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)時(shí)而生，以其低廉的成本、明顯的實(shí)驗(yàn)效果很好地解決了上述的經(jīng)費(fèi)不足的矛盾。又因其簡(jiǎn)單有趣，但意義非凡。

1.低成本物理實(shí)驗(yàn)的開發(fā)

1.1 開發(fā)原則：

①科學(xué)性；②安全性；③簡(jiǎn)易性；④直觀性；④創(chuàng)新性。

低成本物理實(shí)驗(yàn)的開發(fā)應(yīng)遵循以上四個(gè)基本原則，符合自然科學(xué)的相關(guān)規(guī)律，保證實(shí)驗(yàn)者的安全，制作及操作較為簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)效果明顯，又富有創(chuàng)新性。能達(dá)到這五條原則的低成本實(shí)驗(yàn)，就是一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)。

1.2 開發(fā)過程：

⑴理論分析：根據(jù)對(duì)應(yīng)教學(xué)目標(biāo)，分析將會(huì)運(yùn)用到的物理規(guī)律。

⑵設(shè)計(jì)方案：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)儀器，分析將會(huì)用到的材料。

⑶儀器制作：采購準(zhǔn)備相應(yīng)器材并制作儀器。

⑷儀器改良：根據(jù)實(shí)際制作對(duì)儀器不足之處進(jìn)行改良。

⑸總結(jié)反思：對(duì)儀器的研發(fā)過程進(jìn)行總結(jié)。

低成本物理實(shí)驗(yàn)的開發(fā)大致分為以上五步，但實(shí)際制作時(shí)需要研發(fā)者具備良好的理論知識(shí)和動(dòng)手能力，如具有一定的鉗工技術(shù)、焊工技術(shù)、木工技術(shù)，制作儀器時(shí)就會(huì)得心應(yīng)手。但這些技術(shù)都非短時(shí)間可以練成，需要研發(fā)者在實(shí)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(guān)?

提供的實(shí)驗(yàn)器材是小桌子、砝碼和海綿，由教師演示實(shí)驗(yàn)。

教學(xué)過程：

①教師提問：同學(xué)們，大家猜想壓力的作用效果會(huì)與什么有關(guān)呢？

②學(xué)生猜想：有物體的質(zhì)量、物體面積、材料、形狀等有關(guān)。

③教師對(duì)學(xué)生的問題分析后開始演示實(shí)驗(yàn)，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(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)做，對(duì)比海綿的凹陷程度，從而比較壓力的大小。

④得出結(jié)論：壓力的作用效果與壓力大小和接觸面積有關(guān)。

2.2 “伽利略理想實(shí)驗(yàn)”。教師放一本書在較粗糙的水平桌的面上，教師讓學(xué)生仔細(xì)觀察書的運(yùn)動(dòng)!教師用手輕輕地推一下，書往前動(dòng)了一下，教師不推，書就不動(dòng)!教師引導(dǎo)學(xué)生得出書:推一推，動(dòng)一動(dòng)，不推就不動(dòng)!教師進(jìn)一步總結(jié)出，力是物體維持運(yùn)動(dòng)的原因(亞里士多德的觀點(diǎn)!)

請(qǐng)同學(xué)們?cè)僮屑?xì)觀察另一實(shí)驗(yàn)：

教師用手較用力地將圓珠筆扔在較光滑的瓷磚地面上，學(xué)生發(fā)現(xiàn)圓珠筆離開手后還要再繼續(xù)往前運(yùn)動(dòng)一段距離!

教師問:圓珠筆離開手后還會(huì)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)嗎?

學(xué)生答:會(huì)!

教師問:那是是什么力讓圓珠筆繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的?

有的學(xué)生會(huì)答:手的推力!

教師反問:圓珠筆離開手后還會(huì)受到手的推力嗎?

引導(dǎo)學(xué)生答:因?yàn)槭趾蛨A珠筆已不接觸，所以圓珠筆不會(huì)受到推力的作用!教師又問:根據(jù)亞里士多德的觀點(diǎn)，圓珠筆在運(yùn)動(dòng)中一定受到了力的作用，那到底是什么力讓圓珠筆繼續(xù)運(yùn)動(dòng)呢?

教師故意不讓學(xué)生回答，自己也不回答，又提出以問題:同學(xué)們思考一下，用什么方法可讓圓珠筆運(yùn)動(dòng)得遠(yuǎn)一些?

學(xué)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(huì)發(fā)生什么情況?學(xué)生會(huì)回答到:圓珠筆會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去!

得出結(jié)論：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。

結(jié)束語

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，在過去的幾十年中學(xué)物理的教學(xué)為了應(yīng)付高考，讓學(xué)生與教師扎根題海，以理論知識(shí)取勝。這樣做的弊端就是培養(yǎng)出的學(xué)生大都高分低能，動(dòng)手實(shí)踐的能力十分薄弱，更毫無創(chuàng)新能力。因此，才出現(xiàn)了課程改革，教育部推出新課程標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)調(diào)要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐操作能力?？墒且晕覈壳叭蕴幵诎l(fā)展中的現(xiàn)狀，大部分中學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的單一和匱乏，很難在短時(shí)間內(nèi)從根本解決問題。尤其是在西南、西北邊遠(yuǎn)地區(qū)，學(xué)校硬件設(shè)施落后，許多該有的實(shí)驗(yàn)儀器都沒有，或者設(shè)備老化，無法呈現(xiàn)該有的實(shí)驗(yàn)效果?，F(xiàn)實(shí)與課程標(biāo)準(zhǔn)的沖突，導(dǎo)致了低成本物理實(shí)驗(yàn)發(fā)展與壯大。用生活中常見的材料，學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐，極大地激發(fā)了學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣，對(duì)物理現(xiàn)象記憶更為深刻，相應(yīng)的不但成績(jī)提升了，實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力也大為提升。