中學物理低成本實驗的開發與研究

吳杰

《物理課程標準》 指出：“ 物理學由實驗和理論兩部分組成，物理學實驗是人類認識世界的一種重要活動， 是進行科學研究的基礎;物理學理論則是人類對自然界最基本、最普遍規律的認識和概括”，培養目標定位在培養學生的科學素養， 新課程標準使物理實驗教學有了新要求和新特點， 促使物理實驗， 尤其是低成本實驗從內容到形式發生了變化。在農村中學創造性地開發并應用低成本物理實驗教學的舉措，猶如及時雨，切實解決了貧困地區教學資源短缺的燃眉之急，給農村學生在教學資源不足的現實環境下厚學啟智、拓寬視野等方面開辟出一條新路。

一、中學物理低成本實驗的理論基礎

“實踐論”強調，“只有人們的社會實踐，才是人們對于外界認識的真理性的標準。”，“通過實踐而發現真理，又通過實踐而證實真理和發展真理。”陶行知先生說： “生活教育就是教學做合一”，“教學做合一是生活法亦即教育法”。他還對生活和教育的關系作了進一步說明： “事怎樣做就怎樣學，怎樣學就怎樣教; 教的法子要根據學的法子，學的法子要根據做的法子。”先生提出的“教學做合一”無疑具有很強的前瞻性。低成本實驗的開發應用正好是先生“教、學、做”合一思想的具體體現，也是先生倡導的教育法則的具體應用。低成本實驗開發就是典型的生活教育，低成本實驗教學的宗旨就是教會學生利用身邊的所熟悉的材料，去探究深奧的科學道理，即教學生學，探知識之本源，在這一過程中，學生主動參與，融于教學，并且通過動手動腦，達到了會學會用，求得真知的目的。

二、中學物理低成本實驗的開發與研究遵循的原則

對于中學物理低成本實驗的開發與研究必須考慮其相應的原則，它們是實驗教學規律的反映和具體體現，對于教師的實驗教學實踐活動有直接的指導作用，合理的應用這些原則，能幫助教師不斷提高實驗教學和創新實踐活動的質量。

（1）安全性原則。物理實驗有可能會涉及用火，加熱或者用電和使用激光等安全隱患。所以，安全問題是實驗設計首先要考慮的原則。在設計與電、熱、激光等有關的實驗時，要注意學生自身的安全，還要盡量選擇安全的實驗器材和實驗環境，因此實驗前應告知學生相關實驗操作規則，發生事故要及時報告，任何時候都不可忽視對學生進行安全教育。

（2）科學性原則。物理實驗首先應該正確反映物理現象和規律，反映物理現象變化的客觀過程，一個巧妙的實驗設計包括正確的實驗原理，器材的合理選取，巧妙的實驗方法。它不僅能夠解疑答惑，而且能夠透過具體的實驗，給學生以啟迪，提高他們解決實際問題的能力。

（3）簡易性原則。主要指器材常見，操作簡單，現象明顯能說明問題。選取日常生活中的一些物品，比如：塑料袋、小球、雞蛋、兒童玩具等。自制一些簡單的儀器或零件，做實驗器材就地取材，用簡單的器材做實驗。這樣做能使學生感到物理學就在自己身邊，研究物理并不神秘，從而調動學生的學習積極性、主動性，培養他們的發展創造能力。

三、開發中學物理低成本實驗的基本途徑

中學物理低成本實驗的發展關系到了實驗教學的發展，尤其對農村實驗教學意義重大，因為它不僅成本較低、投入較少、創新性高，有利于培養學生的科學素養以及實際動手能力，還能提高實驗教學的課堂操作效果，那么如何在運用低成本實驗教學的同時提高實驗教學的有效性呢？

（1）提前模擬制作實驗的器具，保證課堂教學的高效性。大多數低成本實驗器具都是由教師和學生自主開發完成的，由于制作的器具比較簡單， 所以在演示實驗的時候難免會出現紕漏，導致實驗教學無法正常進行，且我們制作的實驗器材都是較為生活化的，必要的模擬是不可缺少的，當然對于只能使用一次的實驗器材，我們可以多準備一些。

（2）學會就地取材，利用自然現象解釋物理概念。低成本實驗不單單是指利用一些成本較低的物品， 它還包含了我們日常生活中能用自然現象解釋的物理概念，巧用自然現象也能大大的提高低成本實驗教學的有效性，比如說講摩擦的時候可以“雙手摩擦生熱”，講光沿直線傳播時可以聯系樹蔭中透過的光斑、人的影子、日食月食等，講光的色散時可以聯系彩虹，講大氣壓強時可以聯系氣球為什么升到空中爆炸等等，這樣不僅能將物理知識簡單化，也能更好地讓學生體會生活中的物理。

（3）培養學生動手制作實驗器具，提高學生學習物理的興趣。由于低成本的實驗器具取材方便，制作過程比較簡單，相對于傳統實驗器材更容易讓學生動手操作，所以實驗教學中培養學生實踐能力少不了的就是讓學生自己參與實驗中，讓學生發揮各自的創造力去制作實驗器材，在制作實驗器材的同時不僅能夠提高學生參與實驗的熱情，還能在過程中提高學生學習物理的興趣。

低成本實驗的開發與運用，體現了現代教育思想的本質特征，它的許多教學功能往往是實驗室里的“ 正規”實驗器材所不能替代的。物理低成本實驗的開發與研究將會為中學生構建一個學與做，學與玩相結合的生動活潑的物理學習情境，也為物理課的教學和學生的學習活動提供了豐富多彩的素材。