孔俊杰

【摘 要】 物理學(xué)是基礎(chǔ)自然科學(xué)，物理學(xué)的教育對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)?！皠?chuàng)新教育”指的是以培養(yǎng)人的創(chuàng)新精神和能力為基本價(jià)值取向的教育。在中學(xué)物理教學(xué)中，通過(guò)創(chuàng)造低成本實(shí)驗(yàn)不僅可以使學(xué)生獲得物理知識(shí)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能素質(zhì)，而且可以培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度和學(xué)習(xí)習(xí)慣，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也具有重要作用。

【關(guān)鍵詞】物理教學(xué) 低成本實(shí)驗(yàn) 應(yīng)用 創(chuàng)新能力培養(yǎng)

引言

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，是一切科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)是物理的靈魂，是物理的魅力和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的主要源泉，物理實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)的重要組成部分，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和物理理論的建立都必須以嚴(yán)格的物理實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，并受到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，沒(méi)有物理實(shí)驗(yàn)就沒(méi)有物理學(xué)， 而低成本實(shí)驗(yàn)是以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和能力為基本價(jià)值取向的教育，它能夠使學(xué)習(xí)者通過(guò)對(duì)已有知識(shí)的學(xué)習(xí)，了解前人是怎樣解決具體問(wèn)題的，從而模擬前人解決問(wèn)題的思考方式，在現(xiàn)有的條件下創(chuàng)造合適初中物理的低成本經(jīng)驗(yàn)器材，拓展視野，孕育創(chuàng)新。

一、中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀

中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)、研究物理的基礎(chǔ)，是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和提高創(chuàng)新能力的不可替代的實(shí)踐環(huán)節(jié)。然而如今在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中卻存在著一些問(wèn)題：

1. 重理論輕實(shí)驗(yàn)

雖然我國(guó)現(xiàn)在進(jìn)行教學(xué)改革，推進(jìn)實(shí)施素質(zhì)教育，但是由于中考、高考的升學(xué)壓力，使得對(duì)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)重視不夠。有的教師用教師演示實(shí)驗(yàn)代替學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，甚至有“做實(shí)驗(yàn)不如講實(shí)驗(yàn)”“講實(shí)驗(yàn)不如背實(shí)驗(yàn)”的荒謬做法。

2. 只動(dòng)手不動(dòng)腦

有的教師為了趕教學(xué)進(jìn)度，舍不得在實(shí)驗(yàn)上花時(shí)間，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生盲目地照課本或教師講的步驟按部就班、機(jī)械操作，這樣學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)知其然而不知其所以然，同樣影響了學(xué)生思維能力和創(chuàng)造能力的發(fā)展。

二、低成本實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)策略

物理低成本實(shí)驗(yàn)有著很重要的作用，那么什么是低成本實(shí)驗(yàn)?zāi)?？低成本?shí)驗(yàn)指的是兩種情況：一種是實(shí)驗(yàn)材料價(jià)格低廉的實(shí)驗(yàn)；另一種是實(shí)驗(yàn)費(fèi)用低的實(shí)驗(yàn)。低成本實(shí)驗(yàn)往往取材容易或隨手可得、因地制宜，常常使用：①日常生活用品；②價(jià)值低廉的器材；③廢舊器材甚至廢棄物品；④身邊隨手可得的實(shí)驗(yàn)替代品；⑤現(xiàn)成的非專用的儀器、器材代用；⑥自制的實(shí)驗(yàn)器材來(lái)取代實(shí)驗(yàn)室專用器材等來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。低成本實(shí)驗(yàn)不是實(shí)驗(yàn)器材的簡(jiǎn)單替代，而是實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的明了，因此值得欣賞和提倡?！罢嬲袃r(jià)值、有生命力的低成本實(shí)驗(yàn)真正的魅力是它可以做到成本低而智慧不低、成本低而技術(shù)不低、成本低而價(jià)值不低?！?/p>

由于初中實(shí)驗(yàn)往往跟我們的生活聯(lián)系得十分密切，所需的器材比較簡(jiǎn)單易找。因此，作為一名中學(xué)物理教師應(yīng)該具備自制教具開(kāi)展低成本實(shí)驗(yàn)的能力，學(xué)會(huì)利用我們?nèi)粘Ｉ钪械默F(xiàn)有的物品及學(xué)生身邊的物品來(lái)做實(shí)驗(yàn)。我們應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生、引導(dǎo)學(xué)生勤做低成本器材的物理實(shí)驗(yàn)，自己去經(jīng)歷探究的過(guò)程，自己去發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。近幾年來(lái)，我在利用低成本物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中進(jìn)行了大膽實(shí)踐，并取得了良好教學(xué)效果。

1. 利用低成本器材改進(jìn)教材實(shí)驗(yàn)，能激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性。

低成本實(shí)驗(yàn)比演示實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是：學(xué)生可以親自動(dòng)手，實(shí)驗(yàn)中的每一個(gè)細(xì)微現(xiàn)象的清楚度能達(dá)到最高程度；一些低成本實(shí)驗(yàn)是學(xué)生未見(jiàn)過(guò)的實(shí)驗(yàn)，所以學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)不像做學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí)存在走過(guò)場(chǎng)現(xiàn)象。若對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的愛(ài)好，提高學(xué)習(xí)物理的積極性和主動(dòng)性。

2. 低成本實(shí)驗(yàn)取材簡(jiǎn)單，常常使用日常用品甚至廢棄物品取代實(shí)驗(yàn)室專用器材因而花費(fèi)很少，因此要善于發(fā)現(xiàn)身邊的“低成本實(shí)驗(yàn)”。

例如：在教學(xué)中，我們要說(shuō)明液體壓強(qiáng)與深度的關(guān)系，就可以利用廢棄的飲料瓶和圓珠筆芯為材料做一個(gè)實(shí)驗(yàn)器材來(lái)說(shuō)明。

3. 低成本實(shí)驗(yàn)值得欣賞和提倡的不是實(shí)驗(yàn)器材的簡(jiǎn)單替代，而應(yīng)該是實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化。

例如：直流電動(dòng)機(jī)中的換向器，我們可以用漆包線繞一個(gè)十匝左右的方形線圈，兩抽頭位于其中兩對(duì)邊的正中間且在同一條直線上，把線圈置于兩個(gè)固定在泡沫板上的M型導(dǎo)電金屬架上，當(dāng)線圈平衡時(shí)，漆包線抽頭和導(dǎo)電支架接觸點(diǎn)為半圓頂點(diǎn)，左右刮去一半的漆，另一個(gè)抽頭的漆全都刮掉；將線圈放在金屬架上，在線圈下放一個(gè)喇叭（紙盆朝下），再給兩金屬架分別通上正負(fù)電源，線圈將會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

4. 應(yīng)用低成本實(shí)驗(yàn)可以不斷改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的趣味性、直觀性，啟發(fā)學(xué)生生思維，加深對(duì)物理概念的理解。

5. 應(yīng)用低成本實(shí)驗(yàn)還可以創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生真正理解物理概念，突破教學(xué)難點(diǎn)。

6. 在應(yīng)用低成本實(shí)驗(yàn)利用日常器具進(jìn)行小制作時(shí)，要手腦并用，重在創(chuàng)新。

例如：做阿基米德原理實(shí)驗(yàn)，缺少溢水杯，可以組織學(xué)生用一次性杯子，在杯底插入一根吸管，吸管口低于杯口便可制成一個(gè)簡(jiǎn)易的溢水杯。

三、低成本實(shí)驗(yàn)的特征

1. 價(jià)廉 由于它隨手取材，教師和學(xué)生自己制作，成本價(jià)廉，有利于普及，特別對(duì)邊遠(yuǎn)山區(qū)和貧困農(nóng)村，自制低成本教具是解決資金短缺的得力措施。

2. 親切 由于取材于學(xué)生身邊熟悉的東西而且制作又比較簡(jiǎn)單，因此有利于消除學(xué)生實(shí)踐研究的神秘感，激發(fā)學(xué)生參與活動(dòng)和學(xué)習(xí)的興趣，這是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的鑰匙，這正是許多學(xué)生喜歡自制教具的直接原因。

3. 簡(jiǎn)單明了，易于揭示事物的本質(zhì)特征 由于這些教具主要是教師或?qū)W生在教師的指導(dǎo)下完成的，教師對(duì)教學(xué)的需要體會(huì)深切，力圖使設(shè)計(jì)符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律。因此應(yīng)用它的教學(xué)效果一般都比較好。

4. 含創(chuàng)造教育因素 由于教具自己制作，往往在構(gòu)思、在取材或在局部結(jié)構(gòu)方面可以有自己的特點(diǎn)和某些改進(jìn)，或者在制作過(guò)程中遇到這樣那樣的問(wèn)題，需要自己解決，會(huì)給學(xué)生以創(chuàng)造的啟示，有效地開(kāi)發(fā)學(xué)生的智力和發(fā)展良好的、非智力因素。同時(shí)學(xué)生在做的過(guò)程中得到了動(dòng)手的鍛煉，而當(dāng)成功時(shí)將具有極大的成就感，這不僅激發(fā)了學(xué)生的興趣，在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)方面也將起到極大的作用。 因此，低成本實(shí)驗(yàn)具有現(xiàn)代教育思想的本質(zhì)特征，體現(xiàn)了精神的現(xiàn)代化（當(dāng)然也不排除采用現(xiàn)代化的物質(zhì)和技術(shù)），具有強(qiáng)大的生命力，能夠得以廣泛的開(kāi)展。endprint

四、新課程理念下低成本實(shí)驗(yàn)的價(jià)值取向

中學(xué)物理教學(xué)中實(shí)驗(yàn)仍是薄弱的環(huán)節(jié)，極大地影響了物理新課程的實(shí)施。其中，學(xué)校教學(xué)條件和設(shè)備不足是主要原因之一。大凡有經(jīng)驗(yàn)的物理教育工作者都認(rèn)為：小實(shí)驗(yàn)?zāi)芙沂旧願(yuàn)W的大道理。以下是探究物理課程低成本實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值：

1. 物理低成本實(shí)驗(yàn)易于學(xué)生科學(xué)興趣培養(yǎng)

中學(xué)階段是科學(xué)啟蒙的重要階段，這一階段中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索興趣具有十分重要的意義。物理教學(xué)中，利用低成本實(shí)驗(yàn)來(lái)激發(fā)學(xué)生科學(xué)興趣是重要途徑。

（1）低成本實(shí)驗(yàn)具有簡(jiǎn)單、生動(dòng)、形象、明了和貼近生活的特點(diǎn)，有利于激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。

（2）低成本實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要特點(diǎn)是“動(dòng)手操作，動(dòng)眼觀察，動(dòng)腦思考”。設(shè)計(jì)低成本的實(shí)驗(yàn)是一種有目的的、操作性很強(qiáng)的實(shí)踐探索活動(dòng)，既能滿足學(xué)生的操作欲望，又能培養(yǎng)學(xué)生的探索興趣。

（3）低成本實(shí)驗(yàn)活動(dòng)形式多樣，內(nèi)容豐富多彩，類型和層次千差萬(wàn)別，課內(nèi)課外都可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，能滿足各種不同學(xué)生的需要和愛(ài)好，有利于發(fā)展學(xué)生的個(gè)性特長(zhǎng)，使不同的學(xué)生都有可能得到成功的滿足，從而樹立起自信心。

2.物理低成本實(shí)驗(yàn)利于實(shí)踐意識(shí)培養(yǎng)

實(shí)踐的觀點(diǎn)和意識(shí)是科學(xué)素質(zhì)的重要部分。因?yàn)榈统杀緦?shí)驗(yàn)是一種有目的的理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)活動(dòng)，低成本實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究活動(dòng)，可使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)理論必須經(jīng)過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的，增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)踐意識(shí)。

3. 物理低成本實(shí)驗(yàn)有益于創(chuàng)造力的培養(yǎng)

物理低成本實(shí)驗(yàn)是學(xué)生探究活動(dòng)的一個(gè)有機(jī)組成部分，它的作用不只是了解、研究自然規(guī)律和獲取信息。通過(guò)學(xué)生自主的動(dòng)手、動(dòng)腦，是學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)和開(kāi)發(fā)的一種重要形式。物理低成本實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)形式多樣，蘊(yùn)藏著極其活躍的因素，對(duì)于學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)激發(fā)思維靈感大有益處。低成本實(shí)驗(yàn)的大部分器材可以讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)制作，制作的過(guò)程，本身就是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維和創(chuàng)造思維的過(guò)程。

4. 低成本物理實(shí)驗(yàn)有助于STS教育

物理中的概念、原理都比較抽象、枯燥。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的感受是“聽(tīng)到了，我會(huì)忘記；看到了，我會(huì)記?。恢挥凶隽?，我才理解了”。這里所說(shuō)的“做”，即“親身體驗(yàn)”，是指學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，通過(guò)親身參與及對(duì)過(guò)程、行為的體察，從而把握某些知識(shí)、技能，最終形成能力，建立某些情感、態(tài)度、觀念的過(guò)程。低成本實(shí)驗(yàn)可克服了上述的不足，起到了聯(lián)系書本知識(shí)與日常生活中的物理現(xiàn)象的作用，使學(xué)生感到生動(dòng)有趣，從而激發(fā)學(xué)習(xí)物理的愛(ài)好。不斷發(fā)掘有利于物理教學(xué)和STS教育的低成本實(shí)驗(yàn)，將會(huì)豐富我們的課堂教育。例如，用可樂(lè)瓶可以做許多小實(shí)驗(yàn)：測(cè)可樂(lè)瓶的周長(zhǎng)和直徑，大氣壓的存在，測(cè)量液體的密度，壓強(qiáng)與受力面積及壓力的關(guān)系，物體有慣性，潛水艇模型等，這些小實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易行，增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)，使學(xué)生在學(xué)中玩，在玩中學(xué)，在學(xué)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，在實(shí)踐中培養(yǎng)能力。

對(duì)于初學(xué)物理的中學(xué)生來(lái)說(shuō)，物理低成本實(shí)驗(yàn)，有利于在物理新課程的教學(xué)活動(dòng)中，構(gòu)建讓學(xué)生經(jīng)歷從自然到物理，從生活到物理的認(rèn)識(shí)過(guò)程；能有效地開(kāi)展科學(xué)探究實(shí)踐活動(dòng)等，讓學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)和合作交流，經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神、實(shí)踐能力以及創(chuàng)新意識(shí)。低成本實(shí)驗(yàn)具有成本低廉、方法簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明了、因地制宜等優(yōu)點(diǎn)，適合于各個(gè)地區(qū)、各類學(xué)校、不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生，在課內(nèi)課外進(jìn)行實(shí)踐、探索和創(chuàng)新。利用物理低成本實(shí)驗(yàn)來(lái)開(kāi)展物理教學(xué)活動(dòng)，最能體現(xiàn)物理新課程理念和培養(yǎng)。

綜上所述，我們可以認(rèn)為：低成本實(shí)驗(yàn)，可以在物理新課程的教學(xué)活動(dòng)中，構(gòu)建讓學(xué)生經(jīng)歷從自然到物理，從生活到物理的熟悉過(guò)程；低成本實(shí)驗(yàn)可以拓寬初中物理實(shí)驗(yàn)空間，豐富物理教學(xué)內(nèi)容，增加學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究經(jīng)歷，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣；低成本實(shí)驗(yàn)還可以改善學(xué)生學(xué)習(xí)物理方式的重要途徑，從而達(dá)到求樸返真、化繁為簡(jiǎn)的改革理念。它代表了中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種發(fā)展方向，所以我們要重視低成本實(shí)驗(yàn)，大力開(kāi)發(fā)低成本實(shí)驗(yàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]教育部基礎(chǔ)教育司組織編寫.走進(jìn)新課程[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2002.

[2]王穎.低成本實(shí)驗(yàn)對(duì)中學(xué)物理教育的促進(jìn)[J].龍巖學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（12）.

[3]易其順.低成本物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)的研究[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2004（11）.endprint