摘 要：學(xué)習(xí)是在“動(dòng)手”基礎(chǔ)上的積極“動(dòng)腦”。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)中要積極鼓勵(lì)學(xué)生“多動(dòng)手”參與實(shí)驗(yàn)探索。而目前各中學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)器材的數(shù)量不足和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的大量需求成了一個(gè)突出的矛盾。當(dāng)前解決這一矛盾切實(shí)可行的措施是因地制宜，利用隨手可得的低成本器材進(jìn)行高中物理實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和創(chuàng)新。在此對(duì)利用低成本材料制作物理實(shí)驗(yàn)器材的基本思路、主要方法，以及利用低成本器材進(jìn)行改進(jìn)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)作以簡(jiǎn)要論述。
　　關(guān)鍵詞：低成本材料；開(kāi)發(fā)制作；物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)；動(dòng)手操作；動(dòng)作思維
　　
　　一、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)注重讓學(xué)生“動(dòng)手”
　　“促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極參與、樂(lè)于探索、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考。”是新課程提出的基本理念。物理教學(xué)要重視學(xué)生思維能力，特別是抽象邏輯思維的培養(yǎng)。心理學(xué)研究表明，人的思維發(fā)展，一般要經(jīng)過(guò)動(dòng)作思維、形象思維、抽象邏輯思維三個(gè)發(fā)展階段。動(dòng)作思維是指?jìng)€(gè)體憑借直接感知并在實(shí)際操作過(guò)程中進(jìn)行的思維形式，是一種初級(jí)的思維形式，也是思維得以進(jìn)行的前提和基礎(chǔ)。即“動(dòng)腦”是始于積極“動(dòng)手”的。古代類(lèi)人猿正是在“直立行走”的基礎(chǔ)上，通過(guò)從事復(fù)雜精細(xì)的“動(dòng)手”活動(dòng)，促進(jìn)了“腦”的進(jìn)化。在“動(dòng)手”的基礎(chǔ)上積極“動(dòng)腦”是一種科學(xué)高效的學(xué)習(xí)方式。因此我們?cè)谖锢韺?shí)驗(yàn)教學(xué)中要改變“老師演，學(xué)生看”的現(xiàn)狀，注重讓學(xué)生多動(dòng)手，而且要讓每個(gè)學(xué)生都動(dòng)手。
　　二、當(dāng)前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的“問(wèn)題”與對(duì)策
　　物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要讓學(xué)生多做實(shí)驗(yàn)，但是當(dāng)前我們?cè)谶@方面還相當(dāng)落后，即學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)少。比如在課堂演示實(shí)驗(yàn)中，絕大部分學(xué)生只能“看”或“聽(tīng)”實(shí)驗(yàn)，即使是學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，也經(jīng)常有半數(shù)以上的學(xué)生沒(méi)有真正動(dòng)手參與。究其原因，一方面是物理教師墨守成規(guī)，不重視讓學(xué)生親自動(dòng)手；另一方面，則是物理實(shí)驗(yàn)器材的缺乏。而當(dāng)教師通過(guò)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變了教學(xué)觀念以后，物理教學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的大量需求和現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材的缺乏就成了一個(gè)突出的矛盾。現(xiàn)在很多中學(xué)的實(shí)驗(yàn)器材都存在數(shù)量不足的問(wèn)題。解決這一問(wèn)題的最為切實(shí)可靠的辦法，就是教師利用隨手可得的低成本材料開(kāi)發(fā)制作實(shí)驗(yàn)器材。
　　三、利用低成本材料設(shè)計(jì)制作實(shí)驗(yàn)器材的基本方法
　　這里所說(shuō)的低成本材料是指一些常見(jiàn)的生活用品、生活廢品、玩具等學(xué)生容易獲得的器材。利用這些材料來(lái)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，以解決實(shí)驗(yàn)器材缺乏的燃眉之急。
　　1.在原有儀器設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上，利用低成本材料進(jìn)行仿制
　　一般中學(xué)的實(shí)驗(yàn)室配備的實(shí)驗(yàn)儀器中不乏許多精品，凝聚著儀器制造者的智慧。根據(jù)這些儀器的設(shè)計(jì)原理，再利用低成本材料“依葫蘆制瓢”，進(jìn)行仿制，是設(shè)計(jì)制作實(shí)驗(yàn)器材的一種常用方法。
　　一個(gè)廠制慣性演示器各部件的作用是：底座用于固定立柱和彈片，使立柱在實(shí)驗(yàn)中不易移動(dòng)（實(shí)驗(yàn)時(shí)用手按住底座），使彈片便于一只手操作。立柱用于支持塑料襯板和鋼球。彈片只要能迅速有效地將襯板彈出，又不至于打在鋼球上，就能看到一個(gè)襯板飛走而鋼球不動(dòng)的現(xiàn)象。
　　了解了慣性演示器的結(jié)構(gòu)原理，我們就可以利用一些生活材料來(lái)仿制一個(gè)慣性演示裝置?？梢杂靡粋€(gè)裝了大半杯水的杯子作為立柱；鋼球可以用一個(gè)雞蛋代替；彈片可用一根鋼鋸條（或彈性較好的薄竹片）代替，如圖1。實(shí)驗(yàn)時(shí)將盛水的杯子放在桌子邊上，在上面放一小塊塑料襯板（或用硬紙板代替），襯板上放一個(gè)雞蛋。一手將鋸條按在桌子邊緣，另一手用鋸條上端將襯板彈出，雞蛋掉入玻璃杯水中。這樣的設(shè)計(jì)主要是增加實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度和驚險(xiǎn)性，更能吸引學(xué)生的注意力，并增加他們學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。
　　2.從實(shí)驗(yàn)?zāi)康某霭l(fā)，另想辦法，設(shè)計(jì)新的裝置
　　如果沒(méi)有現(xiàn)存的儀器可以參考，我們就只能根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置了。
　　如在“超重與失重”一節(jié)的教學(xué)中，教師可以通過(guò)一個(gè)用可樂(lè)瓶制作的“失重演示儀”來(lái)引出關(guān)于“失重”的討論。如圖2，取一可樂(lè)瓶，預(yù)先在瓶的下部鉆幾個(gè)小孔，瓶?jī)?nèi)裝滿(mǎn)水，擰緊瓶蓋。實(shí)驗(yàn)時(shí)松開(kāi)瓶蓋，發(fā)現(xiàn)水從瓶下部小孔急流而出。然后用手指堵住瓶下小孔，松開(kāi)手讓瓶作自由落體運(yùn)動(dòng)，可以看到在瓶下落過(guò)程中，水不再流出（雖然手指不再堵住孔）。此實(shí)驗(yàn)器材易得，制作簡(jiǎn)單。如果在課堂上用這個(gè)儀器來(lái)演示失重現(xiàn)象，由于瓶子下落很快，很多學(xué)生并沒(méi)有看清楚，所以對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)也沒(méi)有太深的印象。如果我們讓每個(gè)學(xué)生都去做一個(gè)失重演示儀，這個(gè)問(wèn)題就可以解決了。
　　為了能“讓學(xué)生多動(dòng)手”，我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)器材要盡量選用學(xué)生容易獲得的器材，如生活中常見(jiàn)的可樂(lè)瓶、易拉罐、硬紙板及一些常見(jiàn)的玩具等。另外，實(shí)驗(yàn)器材的制作和操作都要盡可能的簡(jiǎn)單。
　　3.利用常見(jiàn)的玩具、日用小器具，制作實(shí)驗(yàn)器材
　　如圖3是一種利用電磁感應(yīng)發(fā)電的手電筒，這個(gè)電筒不需要加電池，使用時(shí)只需搖一搖就會(huì)有電。它的關(guān)鍵構(gòu)造就是與可充電池相連的一個(gè)線(xiàn)圈和一塊磁鐵。電筒搖動(dòng)的時(shí)候，磁鐵進(jìn)出線(xiàn)圈，在線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，對(duì)電池充電。圖中的這款電筒由于筒身是透明的，很容易看清其發(fā)電的過(guò)程。這種電筒現(xiàn)在市場(chǎng)上很常見(jiàn)，在學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)的時(shí)候，可以建議學(xué)生去買(mǎi)一個(gè)這樣的電筒，既可以解決生活所需，又能夠加深對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解。
　　四、改進(jìn)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體實(shí)施
　　改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要堅(jiān)持“讓學(xué)生多動(dòng)手”“讓學(xué)生都動(dòng)手”的基本目標(biāo)。我們要努力創(chuàng)造條件，讓學(xué)生多動(dòng)手實(shí)踐，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的印象，增加學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行科學(xué)探索的體驗(yàn)，讓學(xué)生在“動(dòng)手”的基礎(chǔ)上更好地“動(dòng)腦”。
　　1.開(kāi)發(fā)利用低成本器材，改演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)
　　為了讓每個(gè)學(xué)生都能做，實(shí)驗(yàn)所用的器材應(yīng)該是學(xué)生容易獲得的材料。如前文中那個(gè)“慣性演示儀”和“失重演示儀”都是比較好的例子。又如，為了讓學(xué)生都能感受到“分力的方向”，可以設(shè)計(jì)如下的實(shí)驗(yàn)：利用一支鉛筆和橡皮筋設(shè)計(jì)了如圖4甲所示的裝置。將鉛筆的一端拴上繩子，繩子一頭掛鉤碼（1牛頓為宜），另一頭綁在中指上，將鉛筆尖頂在手心上，就構(gòu)成一個(gè)橫梁與拉繩的模型。手心和手指可以明顯地感覺(jué)到鉤碼產(chǎn)生的向下拉力有兩個(gè)分效果，一個(gè)是垂直于手心并指向手心的，另一個(gè)是沿著繩子向外拉的。同時(shí)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中還可以通過(guò)改變中指的位置調(diào)節(jié)鉛筆的方向，感受不同情況下拉力的作用效果。如圖4乙、丙所示。
　　2.對(duì)于一些演示實(shí)驗(yàn)，也可以通過(guò)改進(jìn)，讓盡可能多的學(xué)生參與進(jìn)來(lái)
　　由于條件和學(xué)生能力限制，有一些實(shí)驗(yàn)還是只能在課堂上演示，而不能直接由學(xué)生自己去做。但即使是演示實(shí)驗(yàn)，教師也應(yīng)該有“讓學(xué)生動(dòng)手”的意識(shí)。教師可以讓學(xué)生來(lái)做助手，把一些學(xué)生力所能及的操作交由學(xué)生去完成；或是通過(guò)改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)，盡量讓學(xué)生有參與演示的機(jī)會(huì)。
　　如對(duì)“自感”一節(jié)中的演示實(shí)驗(yàn)，我們作了如下改進(jìn)。把一節(jié)干電池、日光燈的一個(gè)鎮(zhèn)流器及手拉手“串聯(lián)”起來(lái)的幾個(gè)學(xué)生連成如圖5所示的電路。演示時(shí)先向?qū)W生展示電路板，讓他們看清楚只用了一節(jié)干電池。再讓學(xué)生手拉手“串聯(lián)”起來(lái)，接入圖示電路（可以讓全班學(xué)生都參與）。然后教師閉合電鍵，無(wú)異?，F(xiàn)象發(fā)生。教師再斷開(kāi)電鍵，參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生會(huì)感受強(qiáng)烈的電擊。這個(gè)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生雖然沒(méi)有參與整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程，但強(qiáng)烈的電擊給學(xué)生留下了非常深刻的印象，激起了學(xué)生的探究熱情和學(xué)習(xí)興趣。
　　上述實(shí)驗(yàn)也可以改為讓每個(gè)學(xué)生動(dòng)手的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。取一廢棄的鎮(zhèn)流器，將兩根接線(xiàn)頭部的絕緣皮去掉，裸露出較多的金屬導(dǎo)線(xiàn)，如圖6。
　　3.為了讓學(xué)生多動(dòng)手，我們還可以在課堂上進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面的練習(xí)，或是在課外展開(kāi)課題研究或小制作比賽
　　用學(xué)生容易取得的物品進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的目的是為了讓學(xué)生多動(dòng)手，設(shè)計(jì)制作實(shí)驗(yàn)器材的過(guò)程也可以盡量讓學(xué)生參與。我們可以鼓勵(lì)學(xué)生自己去設(shè)計(jì)制作一些簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)裝置和器材。這樣學(xué)生在思考、設(shè)計(jì)、制作的過(guò)程中對(duì)物理知識(shí)和規(guī)律就有了更深刻的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作的能力。其效果比讓學(xué)生做幾道干巴巴的習(xí)題要強(qiáng)百倍。
　　利用低成本材料制作實(shí)驗(yàn)器材，進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅成本低廉，而且學(xué)生可以自己動(dòng)手制作器材，然后探索研究，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、方法有更直觀而深刻的認(rèn)識(shí)，還會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生成就感、滿(mǎn)足感等良好的情感體驗(yàn)。而利用現(xiàn)存儀器進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)往往達(dá)不到這樣的效果。
　　必須指出的是，讓學(xué)生“動(dòng)手”的目的是促使學(xué)生“動(dòng)腦”，從而促成學(xué)生主動(dòng)探索地自主學(xué)習(xí)。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要以“問(wèn)題”為線(xiàn)索，激勵(lì)學(xué)生思考。即要讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)要完成的任務(wù)和達(dá)到的目的有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)，避免學(xué)生被動(dòng)地聽(tīng)指揮、看表演、湊熱鬧等不良情況發(fā)生。否則，即使教師辛辛苦苦創(chuàng)造了讓學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，也不能成為促成學(xué)生自主學(xué)習(xí)的契機(jī)。
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　?。ㄗ髡邌挝?浙江省桐鄉(xiāng)市茅盾中學(xué)）
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