低成本物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和教育功能

1、低成本物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和教育功能 摘要：物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理規(guī)律的建立和物理理論的驗(yàn)證都與實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)。本文討論了物理低成本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)及其獨(dú)特的教育功能。關(guān)鍵詞：低成本；物理實(shí)驗(yàn)引 言 物理學(xué)實(shí)驗(yàn)是人類認(rèn)識世界的一種重要活動，是進(jìn)行科學(xué)研究的基礎(chǔ)。物理教學(xué)同樣也離不開實(shí)驗(yàn)，所以說物理實(shí)驗(yàn)是極其重要的。然而，貧困地區(qū)的農(nóng)村中學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施差，儀器陳舊老化，嚴(yán)重短缺，這些客觀因素影響了中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的正常開展，而改善貧困地區(qū)農(nóng)村中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的一項(xiàng)重要措施就是大力加強(qiáng)低成本物理實(shí)驗(yàn)的開發(fā)?？v觀物理學(xué)史上最美的十大實(shí)驗(yàn)，絕大多數(shù)都是采用最簡單的實(shí)驗(yàn)設(shè)備卻揭示了最深刻的物理原理。比如大家耳熟能詳?shù)呐ｎD三棱

2、鏡分解太陽光實(shí)驗(yàn)，這個實(shí)驗(yàn)被評為物理學(xué)史上第七大最美的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的器材不過是兩塊三棱鏡，但實(shí)驗(yàn)卻揭示了光的色散現(xiàn)象，進(jìn)而開創(chuàng)了現(xiàn)代物理學(xué)的重要領(lǐng)域光譜學(xué)的先河。還有托馬斯楊的雙縫實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于電子干涉實(shí)驗(yàn)、伽利略對于落體的研究等實(shí)驗(yàn)，這些都是通過最簡單的實(shí)驗(yàn)手段、利用最簡單的實(shí)驗(yàn)器材，揭示了最深刻的科學(xué)真理，在物理學(xué)史上留下最美的風(fēng)景。可見低成本實(shí)驗(yàn)成本低而智慧不低、成本低而內(nèi)涵不低。1 低成本物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和教育功能低成本實(shí)驗(yàn)(lowcost experiment) 按其字面理解指的是低廉的、花費(fèi)少的實(shí)驗(yàn)，即利用價格低廉的材料或生活、生產(chǎn)的廢異物，經(jīng)過較為簡單的加工處理，即可進(jìn)行演示一些物理現(xiàn)象

3、的實(shí)驗(yàn)。但低成本物理實(shí)驗(yàn)成本低智慧不低、成本低技術(shù)含量不低、成本低教育價值不低 1。1.1 低成本物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)成本低廉因?yàn)樗墙處熀蛯W(xué)生就地取材，親手制作，所以成本低廉，有利于普及，特別是彌補(bǔ)落后地區(qū)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)器材的不足。已故著名物理學(xué)教育家朱正元教授生前曾反復(fù)提倡“物理教師要能為無米之炊”，“要壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”2。只要我們善于觀察、勤于思考、敢于實(shí)踐，就會發(fā)現(xiàn)我們身邊的生活資源很多可以被利用：（1）生活用品資源我們身邊可以做物理實(shí)驗(yàn)的物品比比皆是，如用筷子做秤演示杠桿的平衡；鉛筆可以做滾動摩擦比滑動摩擦小的實(shí)驗(yàn)，拋出去還可以演示慣性和受重力作用改變運(yùn)動狀態(tài)等實(shí)驗(yàn)；牙膏皮做

4、浮力實(shí)驗(yàn)等3。（2）食品資源食品是我們賴以生存的物質(zhì)，利用生活中的食品（雞蛋、面粉、馬鈴薯、蘋果、西紅柿、冰棍）可以做很多物理實(shí)驗(yàn)，它能使學(xué)生感受到物理知識就存在于生活中，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。例如：利用雞蛋可以做壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證大氣壓強(qiáng)存在、演示浮沉現(xiàn)象、液體蒸發(fā)吸熱現(xiàn)象、說明熱脹冷縮的性質(zhì)、不怕壓力的雞蛋等很多個物理實(shí)驗(yàn)。（3）報(bào)廢的儀器資源實(shí)驗(yàn)室里或多或少都有一些廢舊的儀器，把有用部分拆下來，經(jīng)過加工組合，制成有用的實(shí)驗(yàn)器材或教具。例如：我們可以利用廢舊的電阻器、墨水瓶、溫度計(jì)等器具制成了焦耳定律演示器，從廢舊電阻器上剪下兩段不同的電阻絲，固定在兩只相同的墨水瓶中，塞上瓶塞，瓶

5、塞插上接線柱和兩端開口的廢舊溫度計(jì)，里面裝上染色的煤油，這樣，瓶內(nèi)煤油微小體積變化可較大的顯示出來，通過比較兩瓶內(nèi)煤油吸熱膨脹時在溫度計(jì)的玻璃管上升的高度來比較兩電阻絲產(chǎn)熱得多少。（4）廢舊物品資源在我們的生活中，有很多的廢棄物品，利用這些廢舊物品來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動，既化廢為寶，體現(xiàn)環(huán)保，又拉近物理學(xué)與生活的距離，同時還增加了學(xué)生動手的能力。例如：利用廢棄的飲料瓶可以做物體的沉浮、模擬帕斯卡“裂桶”；利用廢舊自行車上的零件，可做摩擦、杠桿、運(yùn)動和力的實(shí)驗(yàn)；利用酒瓶底可以做凸透鏡。（5）體育用品資源利用體育用品中的乒乓球、羽毛球、實(shí)心球、鉛球等做物理實(shí)驗(yàn)。如用乒乓球做演示微小形變、浮力產(chǎn)生原因、

6、演示發(fā)聲體振動、潛水艇模型等。1.2低成本物理實(shí)驗(yàn)的教育功能 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和政府對教育投入的不斷加大，很多人認(rèn)為低成本實(shí)驗(yàn)的開發(fā)已經(jīng)失去了價值這是對低成本實(shí)驗(yàn)的誤區(qū)4。無論是經(jīng)濟(jì)條件好，或是不好的時候，我們都不能拋棄低成本實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樗哂腥缦陋?dú)特的、不可替代的教育功能。1.2.1激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣九年義務(wù)教育初中物理教學(xué)的目的之一是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的初步知識及其實(shí)際應(yīng)用，了解物理知識對提高人民生活，促進(jìn)科學(xué)技術(shù)發(fā)展以及在社會主義建設(shè)中的作用。興趣是最好的老師，要使學(xué)生學(xué)好物理學(xué)知識，首先要培養(yǎng)學(xué)習(xí)的興趣。心理學(xué)認(rèn)為，引發(fā)學(xué)生的好奇心和啟發(fā)思維是學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的有效途徑。單調(diào)的學(xué)習(xí)內(nèi)容

7、，學(xué)習(xí)難度大會降低學(xué)習(xí)興趣和喪失信心。有效的教學(xué)應(yīng)形成似懂非懂、一知半解的問題情境，對學(xué)生內(nèi)容的理解或不完全理解產(chǎn)生的疑惑、矛盾、驚訝能引起求知欲和學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)主動學(xué)習(xí)的愿望，低成本實(shí)驗(yàn)則可達(dá)到上述要求，這是因?yàn)椋海?）低成本實(shí)驗(yàn)裝置取自日常生活、生產(chǎn)中非常熟悉的材料，把它搬到課堂上，容易引起學(xué)生的好奇，學(xué)生所注意的不是裝置本身，而是注意老師如何演示的現(xiàn)象，引起學(xué)生對現(xiàn)象的觀察5。（2）有利于克服學(xué)生的畏難情緒，消除物理的神秘感。大多數(shù)學(xué)生都認(rèn)為物理難學(xué)，在思想上首先被困難嚇住，失去學(xué)物理的興趣和信心，低成本實(shí)驗(yàn)所演示的現(xiàn)象與日常生活中的現(xiàn)象容易吻合，能夠消除學(xué)生對物理的神秘感，使學(xué)生感到物

8、理就在身邊，就在日常生活中，從而樹立起學(xué)習(xí)的信心。（3）幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺性，初中生特別是農(nóng)村的初中生由于受各種條件的制約，學(xué)習(xí)往往處于被動狀態(tài)，在現(xiàn)行教育體制下，把升學(xué)作為學(xué)習(xí)的唯一目的，很少把學(xué)習(xí)作為是增長自己才干和技能的過程，把學(xué)習(xí)與生活、生產(chǎn)實(shí)際相聯(lián)系，在物理教學(xué)中，盡可能多做演示實(shí)驗(yàn)，能促使學(xué)生把物理知識與實(shí)際更加緊密聯(lián)系起來，懂得物理不但有趣，而且很有用，初中的物理知識也能解決生活和生產(chǎn)中的實(shí)際問題，從而激發(fā)他們學(xué)習(xí)物理的動機(jī)，把被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。1.2.2物理低成本實(shí)驗(yàn)易于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和情趣傳統(tǒng)物理教學(xué)只注重傳播知識，不重視對學(xué)生技能、方法和態(tài)度、

9、情感方面的訓(xùn)練和教育。導(dǎo)致大部分學(xué)生學(xué)習(xí)了物理學(xué)知識，卻缺乏面對實(shí)際的意識和勇氣，缺乏解決解決實(shí)際問題的方法和技能，缺乏創(chuàng)新發(fā)展的愿望和情趣，實(shí)際在某種程度上成為缺乏創(chuàng)造能力，知學(xué)不知用的“書呆子”6?？梢?，這種脫離實(shí)際、輕視動手的做法對于青年學(xué)生的成長是非常有害的。開發(fā)低成本實(shí)驗(yàn)，取身邊隨手可得的廢舊材料，經(jīng)過改造利用，變廢為寶，有利于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、聯(lián)系生活和勤儉節(jié)約、熱愛勞動人民的良好品質(zhì)，有利于培養(yǎng)自覺將所學(xué)知識用來服務(wù)社會、造福人類的價值觀念。開發(fā)低成本實(shí)驗(yàn)，必須經(jīng)過學(xué)生自己的設(shè)計(jì)和思維加工，有利于培養(yǎng)學(xué)生動手動腦、主動探究的良好習(xí)慣，使學(xué)生經(jīng)歷探究過程，學(xué)習(xí)探究方法，培養(yǎng)自學(xué)

10、能力。而學(xué)生自主地開發(fā)試驗(yàn)，必定會融入學(xué)生自己創(chuàng)造性的勞動，使學(xué)生感受創(chuàng)造，增強(qiáng)自信，經(jīng)歷成功，體驗(yàn)愉悅，了解自身的價值與能力，可用于培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新的精神和穩(wěn)定的探究熱情。而這些情感、態(tài)度、價值觀等方面的心理因素，與知識、技能、方法一樣，均屬于學(xué)生綜合素質(zhì)中必不可少的部分，對于人文主義教育理念下，學(xué)生平衡協(xié)調(diào)的發(fā)展來說，其意義遠(yuǎn)在于幾個具體的實(shí)驗(yàn)之上7。參考文獻(xiàn)1 王穎. 低成本實(shí)驗(yàn)對中學(xué)物理教育的促進(jìn)J.龍巖學(xué)院學(xué)報(bào).2005,4(12):2325.2 易其順. 低成本實(shí)驗(yàn)開發(fā)的研究J. 教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)J.2004,3(11):1920.3 章仕昌. 中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的途徑D. 碩士論文2003.4 李洪奎.賈曉光. 低成本物理實(shí)驗(yàn)的研究J