低成本实验及其在物理教学中的作用

孔俊杰

【摘 要】 物理学是基础自然科学，物理学的教育对培养学生的创新精神和实践能力具有独特的优势。“创新教育”指的是以培养人的创新精神和能力为基本价值取向的教育。在中学物理教学中，通过创造低成本实验不仅可以使学生获得物理知识，培养实验技能素质，而且可以培养良好的科学态度和学习习惯，在培养学生创新能力方面，实验教学也具有重要作用。

【关键词】物理教学 低成本实验 应用 创新能力培养

引言

物理学是一门以实验为基础的科学，是一切科学技术的基础。实验是物理的灵魂，是物理的魅力和激发学生学习兴趣的主要源泉，物理实验是实验科学的重要组成部分，物理规律的发现和物理理论的建立都必须以严格的物理实验为基础，并受到实验的检验，没有物理实验就没有物理学， 而低成本实验是以培养创新精神和能力为基本价值取向的教育，它能够使学习者通过对已有知识的学习，了解前人是怎样解决具体问题的，从而模拟前人解决问题的思考方式，在现有的条件下创造合适初中物理的低成本经验器材，拓展视野，孕育创新。

一、中学物理实验的现状

中学物理实验是学生学习、研究物理的基础，是培养学生的创新精神和提高创新能力的不可替代的实践环节。然而如今在中学物理实验教学中却存在着一些问题：

1. 重理论轻实验

虽然我国现在进行教学改革，推进实施素质教育，但是由于中考、高考的升学压力，使得对动手实验重视不够。有的教师用教师演示实验代替学生动手实验，甚至有“做实验不如讲实验”“讲实验不如背实验”的荒谬做法。

2. 只动手不动脑

有的教师为了赶教学进度，舍不得在实验上花时间，在学生实验中让学生盲目地照课本或教师讲的步骤按部就班、机械操作，这样学生做完实验知其然而不知其所以然，同样影响了学生思维能力和创造能力的发展。

二、低成本实验的开发策略

物理低成本实验有着很重要的作用，那么什么是低成本实验呢？低成本实验指的是两种情况：一种是实验材料价格低廉的实验；另一种是实验费用低的实验。低成本实验往往取材容易或随手可得、因地制宜，常常使用：①日常生活用品；②价值低廉的器材；③废旧器材甚至废弃物品；④身边随手可得的实验替代品；⑤现成的非专用的仪器、器材代用；⑥自制的实验器材来取代实验室专用器材等来进行实验。低成本实验不是实验器材的简单替代，而是实验装置的简化及实验现象的明了，因此值得欣赏和提倡。“真正有价值、有生命力的低成本实验真正的魅力是它可以做到成本低而智慧不低、成本低而技术不低、成本低而价值不低。”

由于初中实验往往跟我们的生活联系得十分密切，所需的器材比较简单易找。因此，作为一名中学物理教师应该具备自制教具开展低成本实验的能力，学会利用我们日常生活中的现有的物品及学生身边的物品来做实验。我们应鼓励学生、引导学生勤做低成本器材的物理实验，自己去经历探究的过程，自己去发现和解决问题。近几年来，我在利用低成本物理实验的教学中进行了大胆实践，并取得了良好教学效果。

1. 利用低成本器材改进教材实验，能激励学生学习物理的积极性。

低成本实验比演示实验的优点是：学生可以亲自动手，实验中的每一个细微现象的清楚度能达到最高程度；一些低成本实验是学生未见过的实验，所以学生在做实验时不像做学生分组实验时存在走过场现象。若对教材中的实验加以改进，可激发学生学习物理的爱好，提高学习物理的积极性和主动性。

2. 低成本实验取材简单，常常使用日常用品甚至废弃物品取代实验室专用器材因而花费很少，因此要善于发现身边的“低成本实验”。

例如：在教学中，我们要说明液体压强与深度的关系，就可以利用废弃的饮料瓶和圆珠笔芯为材料做一个实验器材来说明。

3. 低成本实验值得欣赏和提倡的不是实验器材的简单替代，而应该是实验装置的简化。

例如：直流电动机中的换向器，我们可以用漆包线绕一个十匝左右的方形线圈，两抽头位于其中两对边的正中间且在同一条直线上，把线圈置于两个固定在泡沫板上的M型导电金属架上，当线圈平衡时，漆包线抽头和导电支架接触点为半圆顶点，左右刮去一半的漆，另一个抽头的漆全都刮掉；将线圈放在金属架上，在线圈下放一个喇叭（纸盆朝下），再给两金属架分别通上正负电源，线圈将会转动。

4. 应用低成本实验可以不断改进演示实验，增强演示实验的趣味性、直观性，启发学生生思维，加深对物理概念的理解。

5. 应用低成本实验还可以创造性地设计小实验，让学生真正理解物理概念，突破教学难点。

6. 在应用低成本实验利用日常器具进行小制作时，要手脑并用，重在创新。

例如：做阿基米德原理实验，缺少溢水杯，可以组织学生用一次性杯子，在杯底插入一根吸管，吸管口低于杯口便可制成一个简易的溢水杯。

三、低成本实验的特征

1. 价廉 由于它随手取材，教师和学生自己制作，成本价廉，有利于普及，特别对边远山区和贫困农村，自制低成本教具是解决资金短缺的得力措施。

2. 亲切 由于取材于学生身边熟悉的东西而且制作又比较简单，因此有利于消除学生实践研究的神秘感，激发学生参与活动和学习的兴趣，这是激发学生学习动机的钥匙，这正是许多学生喜欢自制教具的直接原因。

3. 简单明了，易于揭示事物的本质特征 由于这些教具主要是教师或学生在教师的指导下完成的，教师对教学的需要体会深切，力图使设计符合学生的认识规律。因此应用它的教学效果一般都比较好。

4. 含创造教育因素 由于教具自己制作，往往在构思、在取材或在局部结构方面可以有自己的特点和某些改进，或者在制作过程中遇到这样那样的问题，需要自己解决，会给学生以创造的启示，有效地开发学生的智力和发展良好的、非智力因素。同时学生在做的过程中得到了动手的锻炼，而当成功时将具有极大的成就感，这不仅激发了学生的兴趣，在学习动机方面也将起到极大的作用。 因此，低成本实验具有现代教育思想的本质特征，体现了精神的现代化（当然也不排除采用现代化的物质和技术），具有强大的生命力，能够得以广泛的开展。endprint

四、新课程理念下低成本实验的价值取向

中学物理教学中实验仍是薄弱的环节，极大地影响了物理新课程的实施。其中，学校教学条件和设备不足是主要原因之一。大凡有经验的物理教育工作者都认为：小实验能揭示深奥的大道理。以下是探究物理课程低成本实验的教育价值：

1. 物理低成本实验易于学生科学兴趣培养

中学阶段是科学启蒙的重要阶段，这一阶段中，培养学生的科学探索兴趣具有十分重要的意义。物理教学中，利用低成本实验来激发学生科学兴趣是重要途径。

（1）低成本实验具有简单、生动、形象、明了和贴近生活的特点，有利于激发学生的好奇心和求知欲。

（2）低成本实验的一个重要特点是“动手操作，动眼观察，动脑思考”。设计低成本的实验是一种有目的的、操作性很强的实践探索活动，既能满足学生的操作欲望，又能培养学生的探索兴趣。

（3）低成本实验活动形式多样，内容丰富多彩，类型和层次千差万别，课内课外都可以进行实验，能满足各种不同学生的需要和爱好，有利于发展学生的个性特长，使不同的学生都有可能得到成功的满足，从而树立起自信心。

2.物理低成本实验利于实践意识培养

实践的观点和意识是科学素质的重要部分。因为低成本实验是一种有目的的理论联系实际的学习活动，低成本实验科学探究活动，可使学生认识到科学理论必须经过科学实验检验的，增强学生的科学实践意识。

3. 物理低成本实验有益于创造力的培养

物理低成本实验是学生探究活动的一个有机组成部分，它的作用不只是了解、研究自然规律和获取信息。通过学生自主的动手、动脑，是学生创造力的培养和开发的一种重要形式。物理低成本实验探究活动形式多样，蕴藏着极其活跃的因素，对于学生利用所学知识激发思维灵感大有益处。低成本实验的大部分器材可以让学生自己设计制作，制作的过程，本身就是培养学生发散思维和创造思维的过程。

4. 低成本物理实验有助于STS教育

物理中的概念、原理都比较抽象、枯燥。学生在学习过程中的感受是“听到了，我会忘记；看到了，我会记住；只有做了，我才理解了”。这里所说的“做”，即“亲身体验”，是指学生在学习活动中，通过亲身参与及对过程、行为的体察，从而把握某些知识、技能，最终形成能力，建立某些情感、态度、观念的过程。低成本实验可克服了上述的不足，起到了联系书本知识与日常生活中的物理现象的作用，使学生感到生动有趣，从而激发学习物理的爱好。不断发掘有利于物理教学和STS教育的低成本实验，将会丰富我们的课堂教育。例如，用可乐瓶可以做许多小实验：测可乐瓶的周长和直径，大气压的存在，测量液体的密度，压强与受力面积及压力的关系，物体有惯性，潜水艇模型等，这些小实验简单易行，增强了学生的动手机会，使学生在学中玩，在玩中学，在学中发现问题，在实践中培养能力。

对于初学物理的中学生来说，物理低成本实验，有利于在物理新课程的教学活动中，构建让学生经历从自然到物理，从生活到物理的认识过程；能有效地开展科学探究实践活动等，让学生通过自主学习和合作交流，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的探究精神、实践能力以及创新意识。低成本实验具有成本低廉、方法简单、现象明了、因地制宜等优点，适合于各个地区、各类学校、不同学习基础的学生，在课内课外进行实践、探索和创新。利用物理低成本实验来开展物理教学活动，最能体现物理新课程理念和培养。

综上所述，我们可以认为：低成本实验，可以在物理新课程的教学活动中，构建让学生经历从自然到物理，从生活到物理的熟悉过程；低成本实验可以拓宽初中物理实验空间，丰富物理教学内容，增加学生实验探究经历，有效激发学生学习物理的兴趣；低成本实验还可以改善学生学习物理方式的重要途径，从而达到求朴返真、化繁为简的改革理念。它代表了中学物理实验教学的一种发展方向，所以我们要重视低成本实验，大力开发低成本实验。

【参考文献】

[1]教育部基础教育司组织编写.走进新课程[M].北京：北京师范大学出版社，2002.

[2]王颖.低成本实验对中学物理教育的促进[J].龙岩学院学报，2005（12）.

[3]易其顺.低成本物理实验开发的研究[J].教学仪器与实验，2004（11）.endprint