陳鐘勤

（重慶市萬州沙河中學(xué) 重慶萬州 404000）

高中物理具有較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)性，通過實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生更好的理解知識(shí)，有利于學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力培養(yǎng)，同樣是科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。然而當(dāng)前物理教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并不多，很多的規(guī)律以及概念都是推導(dǎo)得到或是教師直接展示的，之所以會(huì)這樣，受多方面因素影響，最終影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效果。為了改善現(xiàn)狀，在物理教學(xué)中就可以采取低成本實(shí)驗(yàn)的方式，其雖然成本低，但是物理內(nèi)涵、聰明智慧、社會(huì)要求、教育價(jià)值和技術(shù)含量都不低，具有很大的應(yīng)用空間。

一、低成本物理實(shí)驗(yàn)的開發(fā)原則和設(shè)計(jì)過程

（一）低成本物理實(shí)驗(yàn)的開發(fā)原則

在開發(fā)中要遵循有關(guān)的原則，主要包括：第一，直觀、明顯性原則。直觀就是要從實(shí)驗(yàn)中直接觀察到物理過程，不用推理就可以展現(xiàn)物理本質(zhì)；明顯性就是實(shí)驗(yàn)效果要讓所有學(xué)生都能看清。第二，安全性原則。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該做好準(zhǔn)備，熟悉器材和操作，消除影響因素，思考實(shí)驗(yàn)中可能產(chǎn)生的意外，防止產(chǎn)生事故。第三，科學(xué)性原則。在開發(fā)中要明確實(shí)驗(yàn)中的物理原理，有針對(duì)性的實(shí)施開發(fā)及設(shè)計(jì)[1]。實(shí)驗(yàn)中也許會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，但是不可以有科學(xué)性的錯(cuò)誤。第四，針對(duì)性原則。開發(fā)和運(yùn)用應(yīng)該建立在清楚的教學(xué)目標(biāo)基礎(chǔ)上，仔細(xì)的分析和目標(biāo)有關(guān)的低成本材料，把握材料的物理特點(diǎn)以及性質(zhì)。教師還應(yīng)該結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知情況及年齡情況，合理的開發(fā)實(shí)驗(yàn)，和學(xué)生的發(fā)展需求相適應(yīng)。第五，簡(jiǎn)單、可靠性原則。這就要求開發(fā)的低成本實(shí)驗(yàn)使用的儀器以及操作流程要做到簡(jiǎn)單明確。第六，啟發(fā)性原則。實(shí)驗(yàn)選用生活中容易獲得的材料作為器材，通過實(shí)驗(yàn)形象具體的展示抽象的知識(shí)，目的就是要對(duì)學(xué)生的思維進(jìn)行啟發(fā)，讓其深入的把握物理本質(zhì)。當(dāng)產(chǎn)生的物理現(xiàn)象讓學(xué)生意外，就會(huì)形成認(rèn)知方面的沖突，讓學(xué)生積極的思考。

（二）低成本物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程

低成本實(shí)驗(yàn)中的材料不僅具有生活用途，還有相應(yīng)的物理特征，比如，外觀形狀、導(dǎo)電性、透光性、規(guī)則特性等。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該先具體的分析材料的物理特征，合理的進(jìn)行利用，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。方案設(shè)計(jì)好之后，就需要進(jìn)行驗(yàn)證，演示實(shí)驗(yàn)，最終進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)。

二、低成本實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用策略

（一）探究“不均勻物體的重心”實(shí)驗(yàn)

重心是物理教學(xué)中的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，很多教師在教學(xué)中會(huì)通過懸掛法對(duì)物體的重心進(jìn)行探究，但是這樣的方式下，學(xué)生的探究學(xué)習(xí)興趣較低，無法引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突。通過運(yùn)用低成本實(shí)驗(yàn)，教師可以選擇常見的易拉罐以及水開展實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在生活中會(huì)有相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，空的易拉罐無法側(cè)立在桌子上，向其中注入一定量的水之后，側(cè)立到桌子上，其可以在桌子上保持平衡，這樣的現(xiàn)象能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲望，提升其學(xué)習(xí)興趣。

（二）實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象描述

空的易拉罐可以正常的靜止放到桌面上，這時(shí)其處在平衡的狀態(tài)；而空的易拉罐無法正常側(cè)立到桌面上，其會(huì)向一邊倒去，無法平衡；將空易拉罐中裝入一定量的水，可以側(cè)立到桌面上，其處在平衡的狀態(tài)[2]。

（三）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋

空的易拉罐在桌子上時(shí)，其重心在幾何中心，這時(shí)桌面對(duì)于易拉罐有支持力，和其承受的重力屬于平衡力，所以，易拉罐是平衡的狀態(tài)。反之，空的易拉罐無法側(cè)立在桌面上，其重心也不在易拉罐的幾何中心，支持力與重力沒有在一條直線，處于不平衡狀態(tài)。加入水之后，易拉罐就會(huì)變成質(zhì)量分布不均勻的體系，將其側(cè)立到桌面上，里面的水的質(zhì)量可以改變重心位置，把重心的位置調(diào)節(jié)到和罐底接觸到支持力方向保持一致，二者符合平衡條件，所以，我們能夠看到其側(cè)立靜止在桌面，并沒有倒下。

（四）實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)及作用

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，選用的材料就是水以及易拉罐，這兩樣都是很容易得到的，成本很低，還可以循環(huán)利用，避免浪費(fèi)資源。利用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)和自己的經(jīng)驗(yàn)相沖突，形成認(rèn)知沖突，進(jìn)而調(diào)動(dòng)其探究的積極性。

（五）教學(xué)建議

在學(xué)習(xí)不均勻物體重心時(shí)，在學(xué)生不知道原理的情況下，看到易拉罐側(cè)立到桌面的現(xiàn)象，學(xué)生都會(huì)感到吃驚，這和其生活經(jīng)驗(yàn)有沖突，進(jìn)而活躍學(xué)生的思維，學(xué)生會(huì)思考為什么，并產(chǎn)生探究欲望，想要?jiǎng)邮謱?shí)際操作[3]。在教師沒有講解知識(shí)時(shí)，學(xué)生可能會(huì)盲目的操作，很難讓易拉罐側(cè)立在桌面上，這時(shí)學(xué)生都會(huì)思考原因，教師要把握好引導(dǎo)的時(shí)機(jī)，讓學(xué)生意識(shí)到和水有關(guān)，明確是水讓易拉罐的質(zhì)量分布發(fā)生了變化，引起體系重心改變，通過對(duì)水量的多少以及易拉罐傾斜的角度進(jìn)行調(diào)整，讓其符合物體平衡的條件，這樣學(xué)生們也能讓易拉罐側(cè)立在桌面上。之后教師可以讓學(xué)生以小組為單位開展實(shí)驗(yàn)，實(shí)際探究多少水才能符合平衡條件，對(duì)其科學(xué)探究能力進(jìn)行培養(yǎng)。

三、結(jié)束語

綜上所述，高中物理教學(xué)中，教師要全面的利用和開發(fā)低成本實(shí)驗(yàn)，選擇身邊常見的普通物品做實(shí)驗(yàn)，可以有效的降低實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的難度，減少實(shí)驗(yàn)成本，拉近學(xué)生和物理之間的距離，讓學(xué)生感受到生活和物理之間的緊密聯(lián)系，這有利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究積極性。所以，教師日常應(yīng)該積極的開發(fā)積累有益于學(xué)生理解知識(shí)的低成本實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生深入的理解知識(shí)，讓其從中獲得感性認(rèn)識(shí)，并對(duì)學(xué)生的多方面能力進(jìn)行培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。