卞祖武　賴肖冰

一、引言

低成本物理實驗，泛指利用學(xué)生身邊的低成本物料(學(xué)習(xí)用具、生活物品、廢舊材料、廢棄玩物等)開發(fā)的實驗，具有結(jié)構(gòu)簡單、取材方便、操作簡易、安全可靠、成本低廉等特點，以其描繪物理圖像直觀形象深受物理教師喜歡。李政道曾經(jīng)說過：“自己動手做的儀器，永遠(yuǎn)比買來的好?！惫P者根據(jù)多次承擔(dān)省級物理骨干教師培訓(xùn)的經(jīng)歷以及對部分地、市中學(xué)進(jìn)行的調(diào)查了解到，開發(fā)低成本物理實驗的工作并沒有引起足夠重視，僅有少數(shù)學(xué)校、少數(shù)教師，或出于個人興趣，或由于參賽需要，制作少量簡易器材，開發(fā)少量簡易實驗。究其原因，一是廣大教師尚未真正認(rèn)識到低成本物理實驗的教育價值，尤其是在實現(xiàn)三維課程目標(biāo)上的獨特功能；二是開發(fā)低成本實驗從確定項目、制定計劃到收集資料、進(jìn)行制作都要投入一定時間、精力，教師們感覺“不劃算”。筆者認(rèn)為，要扭轉(zhuǎn)這種“不作為”的消極狀態(tài)，教師不僅要提高認(rèn)識，而且要引領(lǐng)學(xué)生成為實驗開發(fā)的主體，只有這樣，低成本物理實驗才能牢牢植根于新課改的土壤。

二、低成本物理實驗的特點

1.至簡

低成本物理實驗，思路簡明，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便。簡明的思路，揭示了深刻的物理思想。簡單的裝置，利于學(xué)生集中注意力，觀察物理現(xiàn)象和過程。簡便的操作，凸顯實驗的實用性。選用橢圓截面的大墨水瓶，注滿紅墨水，瓶蓋上插入孔徑2毫米的細(xì)玻璃管，用來演示微小形變的現(xiàn)象，其效果比用復(fù)雜的光杠桿系統(tǒng)裝置還要好。正如麥克斯韋所言：“學(xué)生用自制儀器雖然經(jīng)常出毛病，但他卻會比用仔細(xì)調(diào)整好的儀器學(xué)到更多的東西?！?/p>

2.至易

低成本物理實驗，材料易得，制作簡易。生活中的一切材料、各種物品，都具有物理屬性。所以身邊的物品、材料都是我們開展物理實驗、探究和認(rèn)識物理本質(zhì)的重要資源。例如，一個硬幣可以做近十個實驗，罐頭盒、小氣球、橡皮筋、縫衣針、紐扣、軟木塞、鉛筆、紙張、紙盒、膠帶、乒乓球、一次性輸液管、廢針頭、藥瓶、墨水瓶、蠟紙筒、易拉罐、玩具激光筆、玩具電動機……都可以用來做生動有趣的實驗。這些低成本物料的處理并不復(fù)雜，有的基本無需加工，有的僅需稍加制作。

3.至奇

低成本物理實驗，設(shè)計新奇，效果奇妙。例如，用礦泉水瓶和藥瓶制作的“浮塵子”，聽任實驗者指揮，浮沉“由心”用廢燈泡、細(xì)玻管、橡皮塞、絨布、乙醚等制作的“飲水小鴨”，竟含有力矩與物體轉(zhuǎn)動、重心、液體壓強、熱力學(xué)定律等多個物理原理……這些新穎、獨特、奇妙的實驗帶給學(xué)生的新奇感覺和新鮮刺激。

三、低成本物理實驗的教育價值

1.低成本物理實驗促進(jìn)學(xué)生主動建構(gòu)知識，形成實踐技能

低成本物理實驗取材方便，制作簡單，為學(xué)生自己動手、自主實踐提供了最大限度的可能，有利于學(xué)生自己操作，充分觀察實驗的全部現(xiàn)象和過程，了解知識發(fā)生和發(fā)展的來龍去脈,反復(fù)品味其中隱含的物理本質(zhì)和原理。麥克斯韋曾經(jīng)一針見血指出：“仔細(xì)調(diào)整好的儀器學(xué)生易于依賴，不敢拆成零件?！倍米灾频统杀酒鞑淖鰧嶒灒瑢W(xué)生再不用擔(dān)心損壞儀器。這樣一來，教師包辦代替的成分得到最大程度的減少，學(xué)生動手實踐的機會獲得最高限度的增加，在具體操作過程中，學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問題，主動尋求方案，生成直接經(jīng)驗，形成實踐技能。

2.低成本物理實驗引領(lǐng)學(xué)生親歷探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)方法

低成本實驗適合課程的探究實際。例如大氣壓強的實驗，用馬堡半球和抽氣機往往難以成功，而利用低成本材料，可以有近百種方法查明大氣壓強的身影。有的學(xué)生用兩個小皮碗相互擠壓來探究；有的用漏斗吹乒乓球來探究；還有的對傳統(tǒng)的覆杯實驗進(jìn)行改進(jìn)，用軟的蠟光紙代替硬紙板，當(dāng)軟的蠟光紙蓋住半杯水做覆杯實驗時，發(fā)現(xiàn)紙面不是往外突出而是往里凹，這些都說明了大氣壓強的存在。

無論是課堂探究，還是課內(nèi)教學(xué)的補充性探究，或是課外自主探究，低成本物理實驗都為學(xué)生經(jīng)歷探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，體驗探究樂趣，提供了無限豐富的資源支持。

3.低成本物理實驗激勵學(xué)生煥發(fā)科學(xué)情感，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度

低成本實驗實質(zhì)上是將其他用途的生活物品、派不上用場的廢舊材料人為地賦予了新用途，有時竟要用自己的身體充當(dāng)實驗成分處于教學(xué)環(huán)境之中這種運用場合的新異、課堂結(jié)構(gòu)的新穎，以及實驗結(jié)果的新奇，可引發(fā)學(xué)生的興趣、好奇心與認(rèn)知動機。例如，在做“覆杯實驗”時，先用硬紙片覆蓋做實驗，發(fā)現(xiàn)紙片不會掉下，無論杯中水多水少，情況都是如此。仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)紙片發(fā)生了形變，杯口部分向外凸出。改用玻璃片重做實驗，只要玻片保持水平，也不會掉下來；再仔細(xì)觀察，看不出玻片有形變發(fā)生，但玻片與杯口四周之間拉開一個間隙，被水充滿。從兩次實驗的結(jié)果來看，有一點是相同的，即杯內(nèi)的空間增大了，這一點很可能就是造成紙片或玻片掉不下來的主要原因。這是一個很好的探索性研究課題，要求學(xué)生從對實驗的觀察出發(fā)去尋找答案。尤其是實驗現(xiàn)象出乎意料，不僅激起學(xué)生心中探究的沖動和認(rèn)知的動機，對培養(yǎng)學(xué)生尊重實驗事實的科學(xué)態(tài)度和綜合運用知識解決實際問題的能力也大有裨益。

四、讓學(xué)生成為低成本物理實驗資源開發(fā)的主體

讓學(xué)生成為低成本物理實驗開發(fā)的主體，就是要引導(dǎo)學(xué)生主動觀察大自然及生活中的物理現(xiàn)象，探究其中的物理原理；就是要引領(lǐng)學(xué)生自主生成開發(fā)項目，搜集低成本物品、材料，自制簡易實驗器材，進(jìn)行物理實驗探究。

讓學(xué)生成為低成本物理實驗資源開發(fā)的主體，絕不能忽視教師的主導(dǎo)地位和引領(lǐng)作用。在整個過程中，教師要扮演好組織者、引導(dǎo)者、合作者、整理者的多重角色。而要做到這一切，教師就必須充分認(rèn)識低成本物理實驗的教育價值；必須強化低成本物理實驗資源的開發(fā)意識。◆(作者單位:南昌師范高等?？茖W(xué)校?搖 江西教育學(xué)院)

□責(zé)任編輯：周瑜芽