淺談如何挖掘農村中學低成本物理實驗器材

摘要：針對目前農村初中物理實驗設施狀況不容樂觀的現狀。通過利用農村常見的材料作實驗儀器；巧用農村生活日用品開展實驗；利用廢舊物品制作實驗；選用外形相似物品替換課本上的實驗器材；以貼近生活的實驗代替課本上的實驗等方面的論述，闡述了農村初中物理低成本實驗開發的途徑及一些實例。

關鍵詞：農村初中 物理實驗 低成本開發

近年我參加了2010年“國培計劃——中西部農村骨干教師培訓項目”初中物理骨干教師培訓。通過幾位專家講授及展示優秀教師們的優質課課例，讓我耳目一新，受益匪淺。這些優秀教師在課堂上不僅將教材中要求的實驗讓學生探究，還開創性的利用身邊的物品給學生呈現出了許多有趣的實驗，如石家莊的馬老師在《串聯和并聯》課上，利用小燈泡、硬木板、導線等設計的“加油” 發光板，很好的揭示了串、并聯電路的判斷規律；北京的郝老師在《大氣壓強》課上，利用良心壺變魔術，激發了學生的好奇心，又對大氣壓強的講解做了很好的鋪設；再如某教師在《光的折射》課上，利用不同濃度的糖水設計的糖水蜃景；在《光沿直線傳播》課上，利用皮影體現光沿直線傳播等，給了我很大啟發。我在農村任教初中物理多年，基于對農村中學現狀的感觸和思考，越發感受到農村初中物理實驗開發的緊迫性和重要意義。

物理是—門以實驗為基礎的學科，實驗操作能力的培養是初中物理教學的主要教學目標之一，物理實驗的開展還能極大地激發學生的學習興趣，使學生有效地把握物理基礎知識，培養學生的科學態度和科學作風。物理課程標準指出:“使用身邊隨手可得的物品進行探究活動和各種實驗，可以拉進物理學和生活的距離，讓學生深切地感受到科學的真實性……”。“必須把培養學生學習物理的愛好、提高科學素養放在首要的位置” 。因此，無論是興趣培養還是知識掌握，都應該大力加強實驗教學。

盡管農村初中辦學條件有了很大的提高，但是目前農村初中物理實驗設施狀況不容樂觀。一是實驗器材、設備短缺。二是實驗器材陳舊，老化嚴重。而且這些實驗室很少對學生開放，學生進入實驗室的機會少，造成了有限的資源也得不到有效的利用。然而，在一些農村中學，“做實驗不如講實驗，講實驗不如背實驗”的“應試實驗”教學理念還支配著大多數物理教師的實驗教學。

由于初中物理實驗儀器一般都比較簡單，多數實驗都是定性的，有些定量的實驗精確度要求也不高，所以，很多物理實驗儀器都可以自制或代替。實際上，教師若能因陋就簡，開拓思路，利用農村常見物品和器具開發試驗，也能夠取得良好教學效果。可供選擇的器材也很廣泛。我們可以利用學生身邊的生活資料、日用品、廢舊材料作為實驗器材來開發低成本實驗。

一、利用農村常見的材料作實驗儀器

農村學校與城市學校相比，雖然條件落后，但同時有著特殊的低成本物理實驗資源。如大自然中的生活資料木材、竹子、桔桿、樹葉、菜葉、羽毛、泥土等。其中，很多都可以用來做物理實驗達到特殊的效果。比如，用竹子做小孔成像、潛望鏡、太陽測高儀等實驗;用粘土制成課堂教學所需的教具和學具，如測量大氣壓的存在，研究質量、密度、物體體積和外形變化與浮力的關系，演示空心以增大浮力等; 在真空不能傳播聲音的實驗中，要求制備真空，裝置的氣密性和抽氣機的質量都會影響實驗效果。如果選用暖水瓶做實驗，既方便效果又好。

二、巧用農村生活日用品開展實驗

麥克斯韋說過:“一項演示實驗使用的器材越簡單，學生就越熟悉，就越想徹底地獲得所驗證的結果”。我們身邊可以做物理實驗的物品比比皆是，這些實驗能使學生感受到物理知識就存在于生活中，從而激發學生的學習興趣和求知欲。如利用日常生活用品開發的試驗:筷子做成秤演示杠桿的平衡;鉛筆可以做滾動摩擦比滑動摩擦小的實驗，粉筆拋出去還可以演示慣性和受重力作用改變運動狀態等實驗;用鉛筆、土豆、圖釘研究固體壓強;通過杯子、水、筷子、紙板，觀察光的折射、大氣壓強的作用;用蠟燭觀察熔化;用牙膏皮、易拉罐研究浮力等。

也可利用生活中常用食品，如雞蛋就能做很多實驗，例如:在教學《浮力》時，我引導學生探究物體沉浮的條件時，將一只雞蛋放入濃鹽水中，然后緩緩倒入清水稀釋、攪拌，隨著鹽水的不斷稀釋，雞蛋排開液體的體積隨著增大，由漂浮狀態慢慢變成懸浮狀態，最終沉入杯底。以此來演示浸在液體中物體的上浮和下沉，決定于它所受浮力和重力的合力。還可以利用雞蛋觀察熱脹冷縮的性質，演示慣性、摩擦阻力現象，演示慣性現象，制作“不倒翁”，演示雞蛋不怕壓力的趣味實驗。這些生活用品通過巧妙設計就能充分發揮物理實驗中的效能，并創設物理教學情景，啟迪學生思維，激發學生的學習主動性和積極性。

三、利用廢舊物品制作實驗

生活中有很多廢棄的物品，利用這些廢舊物品來進行實驗探究活動，既化廢為寶，體現環保，又拉近物理學與生活的距離，還增加了學生動手的機會，有利于學生動腦、動手，培養學生的實驗技能及創新能力。例如，利用酒精燈加熱玻璃珠，來證明絕緣體在一定條件下變成導體的實驗。我們可以把玻璃珠換成廢燈泡中的玻璃芯，將小燈泡換成發光二極管。用酒精燈加熱玻璃芯。由于發光二極管只需很小的電流通過就可發光，所以實驗容易成功。稍稍加熱后發光二極管就開始發光，隨著溫度的升高，發光二極管發出的光逐漸增強，當玻璃芯被加熱變紅時，發光二極管發出亮光，以此可演示和說明玻璃在高溫下變成導體。這種作法效果非常好，而且比較安全。

再如，在證明大氣壓的存在的實驗時，我們用一個空的易拉罐，在里面裝少量水，放在酒精燈上加熱至沸騰，然后用面團迅速堵住它的開口，易拉罐會變癟。它不僅能演示大氣壓的存在，還能演示大氣壓的威力。同樣，利用廢棄的飲料瓶也可以做很多實驗，如探究液體壓強、物體的沉浮，模擬帕斯卡“裂桶”等實驗;利用廢舊自行車上的零件可做摩擦、杠桿、運動和力的作用等實驗;利用酒瓶底可作凸透鏡;很多實驗器材師生都可以共同開發:利用廢報紙、包裝用的塑料泡沫、塑料袋也可以做很多實驗。沒有彈簧秤我們可以發動學生用廢鋼絲繞制;沒有平底試管，我們用廢舊的平底小藥瓶代替等等。

四、選用外形相似物品替換課本上的實驗器材

演示實驗的可見度直接影響到實驗教學效果。如果選用體積較大常見儀器，就能增加實驗儀器的可視度。例如:在探究動能跟哪些因素有關時，不同的小球可用鉛球和小排球來代替，被推物體可用大的空紙盒來代替，由于鉛球和小排球是農村學生上體育課所用的體育用品，用它們來做實驗，學生感到非常熟悉、親切，能激發學生的學習興趣和好奇。同時由于鉛球、排球和紙盒的體積都比較大，能讓班上的所有同學看清楚整個實驗的過程及現象。由于排球和鉛球的質量的對比度較大，它們推動紙盒移動的距離差距較大，學生很容易明白動能跟哪些因素有關。此外，體育用品中的乒乓球、羽毛球、實心球、鉛球等等都可來做代替實驗。如用乒乓球演示微小形變、浮力產生原因、顯示發聲體振動、潛水艇模型、浮沉條件等。在做演示實驗時，應盡可能選用可見度大的器材，不僅利于觀察、激發學生的興趣，而且給學生留下更深刻的印象。

五、以貼近生活的實驗代替課本上的實驗

生活中要處處觀察，時時留心，隨時聯系物理原理、物理實驗。例如九年級教材中的托里折利實驗，水銀蒸汽對人體有害，就不宜安排成學生實驗，但可以用其他實驗代替，如:找一個醫用針筒，將針筒先抽水，再將水壓出，然后用眼藥水瓶上的小橡皮帽把針筒口封住。在活塞下加砝碼，直到活塞剛能拉動時為止，這樣不僅可以滿意地證明大氣壓的存在，并且可以根據針筒的截面積粗略地測出大氣壓的值。

同樣是“大氣壓強”一節，還有“馬德堡半球”實驗，演示大氣壓強把兩個半球壓在一起拉不開。但農村中學并不一定有馬德堡半球這種器材，我們可以將兩手掌交叉合攏，排空掌心空氣，再分開兩手時可聽到空氣進入聲音，同時可感受到大氣壓強的力量。也可換用兩片玻璃，用水把玻璃間的空氣排除后，兩手不易掰開。通過對玻璃受力進行分析和討論，學生對大氣壓強就不難理解了。這個實驗既簡單又能激發學生的求知欲。

多年前，朱正元老教授就留下了“壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”的至理名言。開發與利用物理低成本實驗資源，是農村初中改變實驗教學薄弱狀況的有效途徑，它能提高學生的實踐能力和創新能力，激發教師的創造欲望；更加直觀、形象、生活化的實驗有助于激發學生興趣和學習參與主動性；有助于培養學生善于觀察、善于思考的能力；這些低成本實驗，效果有時也比課本的正規實驗更有優勢，因為這種“土器材”隨處可取，對學生來說比較親切，而且大家都能做，所以很適合農村學生。如果自己設計、自己動手制作，學生看到自己的作品，他們將會獲得成功的喜悅，不僅激發了興趣，鞏固了知識，還能激發創新意識，培養創造才能，真正體現了從生活走向物理，從物理走向社會的新課程標準的理念。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部 全日制義務教育物理課程標準(實驗稿)[S].北京:北京師范大學出版社 2001，7（第1版）

[2]張希博.貧困地區中學物理實驗教學的現狀與思考[J].實驗教學與儀器，2006（2）

[3]廖伯琴，何潤偉.物理（8年級）[M].上海 上海科學技術出版社，2004，8(修改版) ：

[4]候建平.新課改下如何改進中學物理演示實驗教學[J].物理實驗與儀器，2007（7-8）

[5]廖伯琴，何潤偉.物理（8年級）[M].上海 上海科學技術出版社，2004，8(修改版):