初中低成本物理實驗實施策略

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(吉林師范大學物理學院，吉林省輝南縣第一中學)

在實際物理教學中，面對學校教學器材的匱乏和實驗材料的短缺，很多教師對于感到無所適從，覺得無法讓學生在課內課外進行物理實驗活動，影響了物理課程的實施。

物理學科知識具有極強的嚴謹性和邏輯性，許多物理課程內容更應該體現一定的教育價值。因而，物理課堂教學單單是理論教學的話，那么它并不是完善的，現如今物理理論知識教學已經不能滿足學生的需求，需要教師帶入生活中的現象進行模擬實驗或現場實驗，這樣學生才會非常高效地理解物理教學內容。

很多經驗豐富的教師已經認識到積極鼓勵學生親自生動手操作并配合教師精心設計常常能使教學效果事半功倍。然而，由于實驗器材過于貴重，很多教師甚至不敢讓學生去觸碰，導致物理實驗課堂的理論化。

現實中，一些優秀教師已經著手實踐著“低成本、高效率”的教學實踐，通過制作一些低成本的物理實驗，利用一些生活中常見的物品作為實驗材料，大大降低實驗的成本，另一方面還可以提高學生的參與度，改善教學效率，養成樂于動手、勤于思考的好習慣。低成本的實驗器材非常容易獲得，大多數學生都可以參與。初中物理的低成本實驗可以促進物理課堂教學，激發學生對物理自主探究的能力。

一、低成本實驗對培養學生核心素養的作用

1.訓練科學思維

初中物理實驗側重于觀察實驗和數據處理，綜合分析和因果分析，運用比較方法和類比方法進行實驗研究；運用數學比值法定義物理量，總結物理規律；物理現象和物理規律經常運用圖像方法進行描述，理想化方法主要就是理想實驗和理想模型等；另外，還有類比方法、等效方法和非邏輯思維方法等。例如，在浮力實驗中，通過學生親自動手操作，培養學生解決問題的能力，以及動手操作能力。這些方法在科學認識過程中起著極其重要的作用，促成物理學科科學教育的方法。

2.培養科學探究能力

通過學生操作低成本實驗，培養學生的自主探究能力，加強教師和學生的溝通和交流，構建自主探究的平臺，提高了學生的自主探究能力。利用低成本實驗引導學生主動學習，幫助學生日漸形成以能力發展為目的的學習方式，發展學生探究知識的能力、獲取信息的能力和提高自主學習的能力。

3.養成良好的品質素養

物理實驗是對中學生教育的初始階段，因此在進行實驗演示和物理實驗操作時，必須養成一切從實際出發，求真務實的科學態度，切勿弄虛作假，提倡嚴謹，實事求是、一絲不茍的素養。例如，由于實驗儀器過舊，操作過程不正確、觀察方法不得當的原因，學生在進行實驗操作時，數據有誤差是在所難免的，個別學生為和正確結論相相符合，導致實驗數據處理不當的現象，教師應適當進行教育，強調實驗數據應該求實，找出誤差原因，實事求是是科學的前提。科學品質素養的養成和培育是一項非常艱巨的工程。在科學素養教育過程中，教師應該注重與教學內容的融合，教育方法上的靈活、形式上的多樣化，這樣將會迅速提高學生科學素養。

二、低成本實驗教學的實施策略

1.建立低成本實驗設計合作共同體

小組合作實驗更有助于師生之間溝通，同學之間相互了解，通過小組合作低成本實驗的方式強化了學生對學習的責任感，相互幫助，相互鼓勵，進而使他們的人機關系建立，培養學生的合作學習能力。“低成本”不會產生過多的經濟壓力和矛盾，讓學生在輕松實驗氛圍中學會交流。例如，簡單的一根竹筷，能夠演示杠桿原理，在嘗試力的大小、力矩等過程中，難免會有損壞，然而，學生的屢次失敗并不會對實驗器材、成本產生太大的影響。

低成本物理實驗不僅能夠讓學生學會在活動中合作，還能搭建平臺，針對具體問題形成細化的任務、目標，使每個學生都有獨立的探究素材。

小組合作低成本實驗能突出學生在課堂教學的主體地位，培養學生主動參與意識，激發學生對物理知識的求知欲望。有些物理實驗不只是教師一個人完成的，它還需要學生的配合，所以在物理實驗教學過程中需要學生分組合作，尤其是在一些實驗器材的不充足的情況下，需要教師和學生做一些低成本的物理實驗。例如，在探究浮力的實驗中，涉及各種實驗數據，于是便可以分解為物品重力的測量、溢水杯的重力測量、彈簧測力計的選取、盛水杯的重力測量，這樣，每個學生都帶著任務進行探究，獨立探究精神、探究意識得到培養。

2.低成本實驗與學生實驗有機結合

在物理實驗教學中，低成本實驗和正規實驗的教學目標、教學效果、教學標準是一致的，低成本實驗作為正規實驗的輔助實驗，它們都能夠直觀地將演示實驗現象呈現在學生面前，使學生更具體了解知識內容。

在應用低成本探索性實驗教學的過程中，為了保證低成本實驗教學的效率，要在教學形式上采用多樣化的處理方法以增加低成本實驗的吸引力。物理教師應當在符合初中物理教學大綱的基礎上進行初中低成本物理探究性實驗教學，幫助學生設計具有探索性的實驗題目，讓學生在解決問題中提升對初中物理探究性實驗的興趣，激發學生的科學探究精神。

在一些物理課堂教學中，往往都是以教師為主體，學生為旁觀者，不能直接參與，不能培養學生的實踐操作能力，及學生的科學探究精神。而低成本實驗的制作大大的填補了這一漏洞，不僅把物理實驗帶進課堂，而且把實驗帶到每個學生身邊，使得每個學生都能參與實驗，并且樂于其中，激發學生的科學探究精神。

通過低成本實驗的教學，巧妙地把課本上的實驗帶到生活中，把低成本實驗轉化為學生的探索性實驗，使得學生對實驗產生興趣，更有利于課堂的教學效率，有助于學生的成績提高。通過低成本實驗教學慢慢的培養學生的科學態度，科學素養，并在生活中積極探索各種小實驗，研究新的小發明，間接激發學生的科學探究精神。

3.低成本實驗與生活、社會相結合

低成本物理實驗素材來源于生活并運用于生活，利用生活中隨手可得的材料，制作一些巧妙的實驗，緊密聯系生活和社會是其主要特征。立足于生活中的低成本素材、著眼于社會實踐、專注于學生的實踐能力提升使其具有強大的生命力和深遠的教育價值。

在《義務教育物理課程標準》中對物理教學提出了明確的要求，即“從生活走向物理，從物理走向社會”。低成本物理實驗能夠從生活中提煉素材、從社會中尋找問題，讓學生的實踐活動有所指向、有所依托。例如，一個普通的塑料水瓶能夠演示彈性形變、液體壓強、氣體壓強以及物態變化等實驗現象。又如生活中常見的注射器可以完美地詮釋流體流速與壓強的關系、真空中不能傳聲、壓縮體積可以使氣體液化、大氣壓的存在、液體沸點與壓強的關系等實驗。

日常教學中的低成本實驗有助于豐富學生的學習世界，通過動手實踐培養了學生的自主能力。日積月累的培養、熏陶可以讓物理知識、物理實驗深入學生的內心，為其日后工作、學習奠定扎實的基礎，形成良好的科學習慣和堅定的信念，更提升了其生活適應技能。