打造“家庭實驗室”拓展物理課外課堂

張峰

生活中有各種各樣的廢棄物諸如塑料飲料瓶、紙杯、吸管、玻璃小球、磁鐵、回形針等，怎樣才能變廢為寶、化腐朽為神奇，作為物理老師如果對學生加以引導，指導他們自己動手設計一些簡單教具，構建專屬自己的“家庭實驗室”.這樣不僅能開發課程資源，為實驗教學“添磚加瓦”，把實驗教學延伸到課后，延伸到家庭，使物理教學體現“從生活走向物理，從物理走向科技”的新課程理念.還能在學生親身體驗中，培養觀察、操作等實驗技能，而且更容易激發其創新潛能，帶來意想不到的效果.

本文討論利用身邊器材構建“家庭實驗室”，拓展物理課外課堂的作用.

1家庭實驗加強物理教學與生產生活的聯系，激發學生學習物理的興趣

愛迪生是眾所周知的大發明家.他小時候因為家里窮，只上了3個月的學，十一二歲就開始賣報.他熱愛科學， 常常把錢節省下來，買科學書報和化學藥品.他做實驗的器具， 是從垃圾堆里揀來的一些瓶瓶罐罐.許多舉世聞名的發明都是他在自己打造的“家庭實驗室”中潛心研究出來的.剛升入初二的學生對物理同時存在兩種心理：好奇和畏懼.這是一對矛盾，那么老師如何讓孩子們愛上物理，愛上科學，像愛迪生一樣愛上實驗.鼓勵和指導孩子們利用身邊的器材動手做一做“水煮金魚”、“覆杯實驗”、“澆不滅的蠟燭”等操作簡單、可視性強、又懸念迭起的小實驗.當孩子們看到諸如瓶口水沸騰了，瓶底的金魚還自由自在地游動；一大杯水被小小的紙片托起來不流下來；水中燃燒的蠟燭等出乎意料、新奇驚險的實驗，可以大大激發他們的求知欲.對物理的畏學、厭學情緒一掃而空.學生在親自動手、親自實踐中，還會認識到物理知識在實踐中的應用，不但增強了他們學好物理的信心.還培養了他們的學科情感.學生在實驗中發現：每一個實驗的成功都來之不易，每一個實驗都會給自己帶來新的收獲，都會有新的發現，嘗到了學習物理的興趣，學習的積極性自然也得到了增強.

2家庭實驗提供了豐富的感性材料，培養了學生觀察事物和分析問題的能力

物理中不少概念、原理都是比較抽象、枯燥的，而家庭實驗的開展起到了聯系物理內容與生產生活實際的作用.學生通過這些課外實驗，可以大大豐富感性認識，深化與活化已掌握的物理知識.例如大氣壓看不見、摸不著，學生一點認識都沒有，筆者就布置了幾個家庭實驗讓學生自己做做：（1）擰開塑料飲料瓶的瓶蓋后，用打火機點燃浸過酒精的棉花團，用筷子放入塑料飲料瓶中，隨即旋緊瓶口，火熄滅片刻后，塑料飲料瓶就發生明顯的變形，同時伴隨著喀喀聲音的出現；（2）“瓶口吞蛋”、“抽氣噴泉”實驗.當學生看到這些驚奇的現象時對大氣壓這個抽象的概念也有了感性的認識.再比如講杠桿知識、斜面原理時，讓他們在安全的前提下騎車走S形，去體驗一下斜面的省力作用；找出家中的省力杠桿和費力杠桿；借以理解這些概念.在千姿百態的物理世界中，有許多可供觀察的自然現象，有不少可供探索的物理技術問題，由各種各樣日常生活提供的訓練課題和創新活動.這些都為家庭實驗活動提供了大量的素材，而這些家庭實驗是物理教學的一種很有效的補充形式.運用物理知識對經常發生而又不被人們注意的一些現象或技術問題進行分析，可以擴大學生的知識領域，培養學生對于物理和技術的興趣，密切理論與實際的聯系等.比如學生很難理解對外做功內能減少，筆者一方面讓學生觀察燒開水時，水沸騰壺蓋的運動情況，一方面讓學生做這樣一個實驗；找個塑料瓶，打開瓶蓋、滴入幾滴酒精，擰緊瓶蓋，再用打氣筒充氣后，看見瓶內的酒精蒸發，然后慢慢松開瓶蓋，同學們會看見瓶內出現了“白氣”，這表明氣體對外做功，氣體的內能減小，溫度降底而使水蒸氣液化的原因.在講授液體內部的壓強時也利用家庭實驗讓學生通過實驗來體驗液體壓強與液體深度的關系.讓學生將帶有三孔的飲料瓶，用手按入水中充滿水后，不蓋瓶蓋時，從水中提出水面時，可觀察到不同深度的水射程不同，從而說明液體的壓強，隨著深度的增加而增大.當把瓶蓋蓋上后水流不出來了，進一步說明大氣壓的存在.

3家庭實驗可以鞏固學生對課內知識的掌握，培養學生的動手能力和創造能力

把家庭實驗與課內實驗同步起來，學生在校學習新的物理知識后要對新知識加以消化和鞏固，無疑動手重現實驗情景是最有效的方法，因為實驗中必然會用到新學的知識中的一些原理，這就督促學生在課后去復習剛學的內容，比單純的練習作業更易被學生接受，達到了溫故而知新的效果.比如在學習了聲音的特性后，鼓勵學生利用家里的吸管，制作出自己的“柳笛”，在學生的玩樂之中體會到了聲音的音調與哪些因素有關；在學習光的直線傳播后，為了加深對小孔成像的理解，讓學生回家用茶葉盒做針孔照相機，學生都交出了自己的得意作品，學生不僅從實驗中知道了小孔成像的原理，而且觀察到了成像的性質，更令人驚喜的是，很多同學還通過自己的探究得出了像的大小與燭焰到孔的距離以及盒的大小（屏到孔的距離）關系的結論，為后面的凸透鏡成像實驗教學打下了良好的基礎.一個個豐富多彩的家庭實驗，都取材于身邊隨處可見的東西，彌補了課堂物理實驗的不足，可以使學生的動手能力得到提高.另外，家庭實驗還能幫助克服某些演示實驗中能見度低的不足之處，不失為輔助實驗教學的一個極好的手段.每個家庭實驗都包含著相關的物理知識，動手做家庭實驗的過程就是對知識的再現和再學習過程.通過一些課上課下的小實驗，學生能夠更進一步加深理解物理知識與物理規律，提高學習效率.在講授摩擦力時，學生很難理解靜摩擦力的方向，筆者讓學生回家動手做了“筷子提米”實驗，學生在做實驗的時候不太好把握，有的學生將實驗進行了改進，用紙杯、細沙、粗糙木棒（一次性筷子）很好地完成了這個實驗，更進一步地理解了摩擦力與壓力和粗糙程度的關系.通過吊著的蘋果能否打到鼻子的小實驗，理解能量守恒定律；通過回家制作“竹蜻蜓”比賽來體驗流速和壓強的關系.利用可樂瓶和輸液管、保鮮袋復現“裂桶實驗”讓學生深刻體會液體壓強與深度有關，與水的重力無關.這些家庭實驗和小制作不僅提高了學生的動手動腦能力，而且還可以有效地幫助學生鞏固所學知識，突破學習中的難點，并消除學生對知識的模糊或錯誤認識，加深對物理規律的理解.

4家庭實驗可以實現知識的遷移

使學生在延伸遷移環節中舉一反三，觸類旁通.激發了學生的創造性思維能力和探究能力.

課外實驗與課堂教學的密切聯系，可以使課堂教學得到不斷的補充和延伸.學生明白了學習的內容與日常生活有著千絲萬縷的聯系，從而增強了學習的積極性和主動性.例如，學完靜電知識后，學生們懂得了為何吊扇的下面積滿灰塵；明白了衣服為啥老粘在身上，為啥洗過的頭發越梳越蓬松等等生活中常見的現象.

在課外實驗中，沒有現成的器材，這就需要學生在實驗過程中尋求性能相似的替代品，促使學生動手、動腦，這必將激發學生潛在的創造能力，培養其創新精神，而且實驗過程中出現的問題一般也只能自己單獨解決，這必然會增強學生的自主探究學習能力.比如學生們用老花眼鏡、近視眼鏡的鏡片分別替代凸透鏡（裝水的圓形酒瓶亦可）和凹透鏡；用外面標上刻度的玻璃罐頭瓶或玻璃杯替代量筒；用自制小天平甚至是測體重的電子秤測質量；用自制橡皮筋測力計或拉力計測重力；用大可樂瓶和眼藥水瓶做成浮沉子；用喇叭后面的磁鐵和漆包線做簡易電動機……通過學生動腦動手制作并做好一些家庭實驗，培養學生的觀察思考、動手創新的能力.

偉大的發明，可能就來源于生活中的一個小小的啟示，熱愛生活、熱愛科學也是我們學習物理的最終目的.我們在平時的教學中多鼓勵學生利用身邊隨手可得的材料進行家庭實驗和各種探究活動，不僅能培養學生的興趣，加深對物理知識的理解，而且從實驗探究過程中體驗科學過程，領悟研究方法，學會科學思維，提高操作技能和創新能力.學生不但能學好物理這門課，各方面的能力也能得到全方位的發展.