初中物理低成本實驗開發途徑探究

徐東林

【摘? 要】在初中教學體系內，物理這一門學科十分關鍵。物理課堂教學過程中，涉及眾多實驗，實驗對學生探究物理知識具有引領作用。本文以初中物理低成本實驗為切入點，進一步分析通過低成本物理實驗讓學生積極參與物理學習活動的策略。文章先結合低成本實驗特點及教學意義等方面展開論述，研究低成本物理實驗為學生物理學習帶來的影響，并結合實踐探索行之有效的物理低成本實驗開發途徑。

【關鍵詞】物理；初中；實驗；低成本

隨著時代的發展，我國教育制度不斷進行著改革與創新。如今，初中物理教學改革越來越受到人們的關注。隨著社會和國家對初中物理教學的要求越來越高，初中物理教學質量也越來越受到重視。因此，不管是學生，還是教師都應該考慮在當前的學習條件下，怎樣才能適應新課程改革趨勢。教師要按照新的高考課程標準，對教學內容、方式等進行合理調整，準備新學習目標，優化新教學方法，致力于促進學生提高自身物理學習有效性。下面，主要結合物理教學實際經驗，進一步分析進行物理低成本實驗的相關方法。

一、初中物理低成本實驗的特點

（一）實驗材料價格低廉

物理學從生活中誕生，可應用于現實中。低成本物理實驗，顧名思義就是因為其造價低廉，所使用的儀器大部分源自學生的日常用品，比如罐頭盒、塑料薄膜、紙張、火柴和雞蛋等。這些材料具有簡單、普遍、價格低廉等特點，在物理教學中得到了廣泛應用。

（二）實驗過程相對簡單

如今，初中物理知識比起新課改前，學習難度有所降低，而且增加了一些簡單的物理實驗內容，可以在家里操作。低成本物理實驗所用材料多為學生每日看到的事物，學生做實驗時相對便捷，操作起來較為容易。

（三）實驗結果相對直觀

物理是一門以實驗為主的學科，要求學生在實踐中發現問題、解決問題，進而獲得知識。因實驗材料十分簡單，操作也極其便捷，所以實驗過程和結果都具有直觀性，學生很容易看到實驗過程和結果，從而更好地理解實驗過程和結果。

二、初中物理低成本實驗的意義

（一）有利于激發學生學習興趣及提高學生學習效果

鑒于初中生初學物理，難免會產生迷茫、抗拒的情緒。因此，如何激發學生的學習興趣，引起學生對物理知識的關注，非常有必要。因低成本物理實驗材料普遍、操作簡單，教師在指導學生進行實驗時，可以采用低成本物理實驗。

例如，在了解物理性狀是否影響其質量之際，即可采用低成本物理實驗。既往教師在為學生演示時，普遍用橡皮泥或者天平進行測試，所以只有前排學生能看到實驗效果，學生的學習參與度并不高。為了解決這一問題，教師可以讓學生使用舊草稿紙進行實驗。通過改變草稿紙的形狀，學生能在不同情況下，觀察每一次操作時質量是否發生變化，由此可以得出結論，即物體外形對其質量沒有任何影響。借由使用日常所見的物件，使全體學生均參與實驗，即可激發學生的物理學習興趣，提升學生教學效能。

（二）有利于建構物理知識網絡

初中生第一次接觸到物理，難免會產生畏難情緒，認為物理知識很難掌握，容易讓學生產生抵觸情緒，影響他們的日常學習。低成本物理實驗使用的都是學生平時看到的物品，第一步就是讓其對物理實驗產生一種親近感，再在實驗中糾正其錯誤認知，從而建立起正確的知識網絡。

例如，教師在引導學生學習“力的作用是互相的”內容時，由于受日常生活中的經歷影響，學生極可能產生錯誤認識，如“棍棒打頭，只有頭部受力”等，認為只有受力的人才會受到力，而施力的人則不會受到力。為了糾正這種誤解，教師可讓學生一人手持兩只氣球，并在氣球內填滿等量的水，在同一時間內不斷地擠壓氣球，觀察氣球的變化，并引導學生思考為何兩個氣球會同時發生變形。通過這種簡單的實驗，可以使學生的認識發生變化，從而使其更好地了解和建立起物理知識網絡。

（三）有利于發展學生的創新思維

物理實驗有很多種驗證和操作的方式，但每個實驗方法都不一樣，只要能用科學方式驗證實驗結果，即為最合理的辦法。教師應鼓勵學生采用廉價物理實驗方法進行實驗，擴大學生日常思考，激發學生創造性。

例如，教師在解釋“浮力”時，部分學生不明白浮力的方向總是垂直向上的這句話中的“總是”一詞，因教科書里有一個實驗，為了證明“浮力總是垂直向上”，教師可以通過實驗來證明。同時，教師還可以提供一些實驗所需物件，讓學生自己去思考和操作。利用此種方法，使物理實驗教師能在日常教學中培養學生思維能力，促進其發揮創造性。

三、初中物理低成本實驗開發途徑探究

（一）取材現實生活，進行低成本實驗

在教學過程中，教師要將趣味化的內容融入實驗中，打破學生固有認知體驗，從而增強學生的學習興趣，提升學生的求知欲。致力于突破學生固有思維的束縛，并以此為依據，對微觀物理現象進行有效的了解，從而達到低成本物理實驗的教學目標。

比如，在研究物體燃燒和著火點關系時，教師可以在現實生活中選取實驗材料，在棉條上添加少量的低燃點材料，在較低溫度下進行燃燒。首先，挑選一塊棉布，用清水浸泡，再在中間點灑上一點酒精。然后，將布條兩端取下來，將布條拆開，用酒精燈將酒精灑在被燒焦的位置，這樣即可看到被燒焦的位置有一團火在燃燒。如同布條被穿透一般，將酒精燈拿開，會發現里面的火焰還在熊熊燃燒，等火焰熄滅時棉花還在。此種實驗和學生認知發生了激烈沖突，學生開始懷疑，棉布是怎么保存下來的？通過這種試驗，學生可更好地理解著火點和物體燃燒的關系。通過激發學生的感官體驗，令其更好地體會物理知識，并加深對物理知識的理解。在日后教師的講解中，即可確保學生對此有較好的了解。因實驗所需設備成本較低，而且可以為學生帶來直觀體驗，讓學生在實際操作中直觀了解到所需知識，從而激發其各種感官體驗，增強學生的參與意識。又如，在學習有關分子運動知識時，學生用自己的鼻子嗅一嗅，即可很好地了解分子的運動，諸如此類的簡單實驗，不僅操作簡單，可以激發學生味覺，還可加深學生微觀抽象分子運動知識的學習印象。

（二）依托教材插圖，開發低成本實驗

在初中物理教材中，明確規定了物理實驗流程，一些實驗用大量插圖形式進行展示，這樣更生動、有趣，形象且準確，深受學生喜愛。教師在進行低成本實驗時，可以將這些圖畫加以完善，使課堂與課本聯系更加緊密，也能使學生從課本中學到更多知識，并積極地為學生創造出更好的物理學習環境。

比如，當講到“沸點”與“壓力”時，課本上的插圖是用圓底燒瓶做實驗設備。此時，用一個密閉玻璃瓶代替水，將酒精燈加熱，讓其變得滾燙，當溫度上升時，把玻璃瓶取出來，等其停止沸騰后，把它放入冷水中再取出，因里面的空氣遇到冷壓變小，經過觀察即可發現里面的酒精又開始沸騰。通過這種方式進行實驗，學生進一步加深對物理概念和規律的學習印象，提高物理學習能力。

（三）使用報廢儀器，組織低成本實驗

物理實驗室設備中，包含家庭電子產品，其中一些設備因新產品的升級而報廢，如果將其扔掉，則較為浪費。教師可以搜集工具，和學生一起在報廢設備中挑選高價值部件，將有用零件拆卸出來。同時，在拆卸時，通過親手組裝的方式，可以讓學生更好地理解設備內部構造，并且整個拆卸過程，十分有趣，學生參與度較高，可從根源處提高物理學習的有效性。

比如，在物理低成本實驗中，電流計和電壓計都是由上電導線受到磁場的影響而制造出來的。如果這臺設備出現故障，教師就可以將它拆下來，讓學生觀察其內部結構，即可明白其工作原理。電流經過之后，會產生強大的磁場，當其被電流經過時就會轉動，在其頂端有一個指示器，可以讀出電壓或者電流。此外，如果電壓計中過大電流把電表燒壞，此時必須在電壓計內部線路上串聯一大塊電阻器，經過這種改裝后，電壓計仍能正常工作。

（四）圍繞自然現象，實施低成本實驗

物理學作為一門自然學科，其研究對象是自然界中的物體，包括物體的基本結構、形態變化、運動規律等。發展新物理學試驗想法，也能從自然現象中得到啟發。例如，教材中提到了“海市蜃樓”，但因“海市蜃樓”的概念過于抽象，大多數學生都只是猜測，并沒有親身體驗，很難讓學生理解。因此，教師則可適當開發低成本實驗，準備一個碗及一枚硬幣，在碗中放進硬幣。因碗相對較深，學生可以從不同側面觀察硬幣的不同狀態，由于學生觀看位置不變，當教師把水加入碗中后，水面逐漸升高，學生從原有無法看清硬幣的狀態變為可以看到硬幣。通過此種小模型，即可幫助學生進一步了解折射知識，并且將所學內容遷移應用。

（五）鼓勵學生實踐，創新低成本實驗

在掌握基礎實驗知識后，要認真地學習每一個步驟。大多物理實驗流程以儀器為主，將各個實驗環節有機地融合在一起。因為受認知水平、實踐能力等因素的限制，學生在做實驗時往往會模仿教師的行為，所以必須對實驗操作進行規范。為提高學生的實踐操作能力，在確保實驗安全的情況下，教師要鼓勵學生進行實驗操作，并大膽嘗試。在實驗中，教師可以利用多媒體播放相關的教學錄像，對實驗進行分解、細化，從而達到教學效果。

舉例來講，在“歐姆定律”“電阻測量”實驗中，使用滑塊變阻器、電池、壓力表、電流表、導線等工具進行實驗，學生在上一節課前就已經掌握歐姆定律，并且能夠自己設計和實驗。首先，將各個元素聯系起來，讓學生在小組中扮演不同角色，然后手拉手，并分別探討這類實驗的設計目標。教師將對學生進行全面評價，在學生熟悉實驗流程后，教師將帶其到實驗室進行實際操作。教師在講臺上進行演示，并說明在教學中要注意的事項。在實驗設備上，教師要做到讓每位學生都有專屬實驗設備，這樣才能更好地發揮實驗的作用，但不同學生對實驗的理解不同，也會影響實驗結果。只有確保每一位學生都有實踐活動體驗，才能真正地提升學生的物理學習能力，確保每個學生都能取得良好的成績

四、結束語

綜上所述，在低成本實驗過程中，實驗材料易于獲取，且成本不高，這為物理實驗教學帶來了極大便利。低成本物理實驗不是簡單替代實驗器材，而是簡化實驗裝置，令實驗現象更加明了。因此，教師在后期教學時，為了讓學生獲得更多的物理知識，應重視結合生活材料開發低成本實驗，通過低成本實驗培養學生的物理學習興趣及物理學習技能，使學生養成優良的物理學習習慣。

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