讓學生多動

　　摘 要：學習是在“動手”基礎上的積極“動腦”。在物理實驗教學的改進中要積極鼓勵學生“多動手”參與實驗探索。而目前各中學的物理實驗器材的數量不足和實驗教學中對實驗器材的大量需求成了一個突出的矛盾。當前解決這一矛盾切實可行的措施是因地制宜，利用隨手可得的低成本器材進行高中物理實驗的改進和創新。在此對利用低成本材料制作物理實驗器材的基本思路、主要方法，以及利用低成本器材進行改進高中物理實驗教學作以簡要論述。
　　關鍵詞：低成本材料；開發制作；物理實驗教學；動手操作；動作思維
　　
　　一、物理實驗教學應注重讓學生“動手”
　　“促進學生自主學習，讓學生積極參與、樂于探索、勇于實驗、勤于思考。”是新課程提出的基本理念。物理教學要重視學生思維能力，特別是抽象邏輯思維的培養。心理學研究表明，人的思維發展，一般要經過動作思維、形象思維、抽象邏輯思維三個發展階段。動作思維是指個體憑借直接感知并在實際操作過程中進行的思維形式，是一種初級的思維形式，也是思維得以進行的前提和基礎。即“動腦”是始于積極“動手”的。古代類人猿正是在“直立行走”的基礎上，通過從事復雜精細的“動手”活動，促進了“腦”的進化。在“動手”的基礎上積極“動腦”是一種科學高效的學習方式。因此我們在物理實驗教學中要改變“老師演，學生看”的現狀，注重讓學生多動手，而且要讓每個學生都動手。
　　二、當前物理實驗教學中存在的“問題”與對策
　　物理實驗教學要讓學生多做實驗，但是當前我們在這方面還相當落后，即學生動手操作的機會少。比如在課堂演示實驗中，絕大部分學生只能“看”或“聽”實驗，即使是學生分組實驗，也經常有半數以上的學生沒有真正動手參與。究其原因，一方面是物理教師墨守成規，不重視讓學生親自動手；另一方面，則是物理實驗器材的缺乏。而當教師通過學習轉變了教學觀念以后，物理教學對實驗器材的大量需求和現有實驗器材的缺乏就成了一個突出的矛盾。現在很多中學的實驗器材都存在數量不足的問題。解決這一問題的最為切實可靠的辦法，就是教師利用隨手可得的低成本材料開發制作實驗器材。
　　三、利用低成本材料設計制作實驗器材的基本方法
　　這里所說的低成本材料是指一些常見的生活用品、生活廢品、玩具等學生容易獲得的器材。利用這些材料來進行物理實驗，以解決實驗器材缺乏的燃眉之急。
　　1.在原有儀器設計原理的基礎上，利用低成本材料進行仿制
　　一般中學的實驗室配備的實驗儀器中不乏許多精品，凝聚著儀器制造者的智慧。根據這些儀器的設計原理，再利用低成本材料“依葫蘆制瓢”，進行仿制，是設計制作實驗器材的一種常用方法。
　　一個廠制慣性演示器各部件的作用是：底座用于固定立柱和彈片，使立柱在實驗中不易移動（實驗時用手按住底座），使彈片便于一只手操作。立柱用于支持塑料襯板和鋼球。彈片只要能迅速有效地將襯板彈出，又不至于打在鋼球上，就能看到一個襯板飛走而鋼球不動的現象。
　　了解了慣性演示器的結構原理，我們就可以利用一些生活材料來仿制一個慣性演示裝置。可以用一個裝了大半杯水的杯子作為立柱；鋼球可以用一個雞蛋代替；彈片可用一根鋼鋸條（或彈性較好的薄竹片）代替，如圖1。實驗時將盛水的杯子放在桌子邊上，在上面放一小塊塑料襯板（或用硬紙板代替），襯板上放一個雞蛋。一手將鋸條按在桌子邊緣，另一手用鋸條上端將襯板彈出，雞蛋掉入玻璃杯水中。這樣的設計主要是增加實驗的可見度和驚險性，更能吸引學生的注意力，并增加他們學習的樂趣。
　　2.從實驗目的出發，另想辦法，設計新的裝置
　　如果沒有現存的儀器可以參考，我們就只能根據實驗目標，自行設計實驗裝置了。
　　如在“超重與失重”一節的教學中，教師可以通過一個用可樂瓶制作的“失重演示儀”來引出關于“失重”的討論。如圖2，取一可樂瓶，預先在瓶的下部鉆幾個小孔，瓶內裝滿水，擰緊瓶蓋。實驗時松開瓶蓋，發現水從瓶下部小孔急流而出。然后用手指堵住瓶下小孔，松開手讓瓶作自由落體運動，可以看到在瓶下落過程中，水不再流出（雖然手指不再堵住孔）。此實驗器材易得，制作簡單。如果在課堂上用這個儀器來演示失重現象，由于瓶子下落很快，很多學生并沒有看清楚，所以對這個實驗也沒有太深的印象。如果我們讓每個學生都去做一個失重演示儀，這個問題就可以解決了。
　　為了能“讓學生多動手”，我們設計實驗器材要盡量選用學生容易獲得的器材，如生活中常見的可樂瓶、易拉罐、硬紙板及一些常見的玩具等。另外，實驗器材的制作和操作都要盡可能的簡單。
　　3.利用常見的玩具、日用小器具，制作實驗器材
　　如圖3是一種利用電磁感應發電的手電筒，這個電筒不需要加電池，使用時只需搖一搖就會有電。它的關鍵構造就是與可充電池相連的一個線圈和一塊磁鐵。電筒搖動的時候，磁鐵進出線圈，在線圈中產生感應電動勢，對電池充電。圖中的這款電筒由于筒身是透明的，很容易看清其發電的過程。這種電筒現在市場上很常見，在學習電磁感應的時候，可以建議學生去買一個這樣的電筒，既可以解決生活所需，又能夠加深對電磁感應現象的理解。
　　四、改進高中物理實驗教學的具體實施
　　改進物理實驗教學要堅持“讓學生多動手”“讓學生都動手”的基本目標。我們要努力創造條件，讓學生多動手實踐，加深學生對實驗現象的印象，增加學生動手進行科學探索的體驗，讓學生在“動手”的基礎上更好地“動腦”。
　　1.開發利用低成本器材，改演示實驗為學生分組實驗
　　為了讓每個學生都能做，實驗所用的器材應該是學生容易獲得的材料。如前文中那個“慣性演示儀”和“失重演示儀”都是比較好的例子。又如，為了讓學生都能感受到“分力的方向”，可以設計如下的實驗：利用一支鉛筆和橡皮筋設計了如圖4甲所示的裝置。將鉛筆的一端拴上繩子，繩子一頭掛鉤碼（1牛頓為宜），另一頭綁在中指上，將鉛筆尖頂在手心上，就構成一個橫梁與拉繩的模型。手心和手指可以明顯地感覺到鉤碼產生的向下拉力有兩個分效果，一個是垂直于手心并指向手心的，另一個是沿著繩子向外拉的。同時在這個實驗中還可以通過改變中指的位置調節鉛筆的方向，感受不同情況下拉力的作用效果。如圖4乙、丙所示。
　　2.對于一些演示實驗，也可以通過改進，讓盡可能多的學生參與進來
　　由于條件和學生能力限制，有一些實驗還是只能在課堂上演示，而不能直接由學生自己去做。但即使是演示實驗，教師也應該有“讓學生動手”的意識。教師可以讓學生來做助手，把一些學生力所能及的操作交由學生去完成；或是通過改進演示實驗，盡量讓學生有參與演示的機會。
　　如對“自感”一節中的演示實驗，我們作了如下改進。把一節干電池、日光燈的一個鎮流器及手拉手“串聯”起來的幾個學生連成如圖5所示的電路。演示時先向學生展示電路板，讓他們看清楚只用了一節干電池。再讓學生手拉手“串聯”起來，接入圖示電路（可以讓全班學生都參與）。然后教師閉合電鍵，無異常現象發生。教師再斷開電鍵，參加實驗的學生會感受強烈的電擊。這個實驗中學生雖然沒有參與整個實驗操作的過程，但強烈的電擊給學生留下了非常深刻的印象，激起了學生的探究熱情和學習興趣。
　　上述實驗也可以改為讓每個學生動手的學生分組實驗。取一廢棄的鎮流器，將兩根接線頭部的絕緣皮去掉，裸露出較多的金屬導線，如圖6。
　　3.為了讓學生多動手，我們還可以在課堂上進行一些實驗設計方面的練習，或是在課外展開課題研究或小制作比賽
　　用學生容易取得的物品進行物理實驗的目的是為了讓學生多動手，設計制作實驗器材的過程也可以盡量讓學生參與。我們可以鼓勵學生自己去設計制作一些簡易的實驗裝置和器材。這樣學生在思考、設計、制作的過程中對物理知識和規律就有了更深刻的認識，同時也提高了學生實驗設計和操作的能力。其效果比讓學生做幾道干巴巴的習題要強百倍。
　　利用低成本材料制作實驗器材，進行物理實驗教學，不僅成本低廉，而且學生可以自己動手制作器材，然后探索研究，使學生對實驗原理、方法有更直觀而深刻的認識，還會使學生產生成就感、滿足感等良好的情感體驗。而利用現存儀器進行的實驗往往達不到這樣的效果。
　　必須指出的是，讓學生“動手”的目的是促使學生“動腦”，從而促成學生主動探索地自主學習。物理實驗教學要以“問題”為線索，激勵學生思考。即要讓學生對實驗要完成的任務和達到的目的有一個清楚的認識，避免學生被動地聽指揮、看表演、湊熱鬧等不良情況發生。否則，即使教師辛辛苦苦創造了讓學生動手的機會，也不能成為促成學生自主學習的契機。
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　?。ㄗ髡邌挝?浙江省桐鄉市茅盾中學）
　　注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文