初中物理低成本实验的开发与应用

摘 要：科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式。学生在经历科学探究过程中体验学习科学的乐趣，领悟科学探究方法，发展科学探究能力，掌握物理知识，从而形成良好的科学态度与价值观。倡导利用身边随手可得的物品进行实验探究活动，既可以解决或缓解实验器材不足的问题，又可以拉近物理学和生活的距离，使学生真切地感受科学和日常生活的密切联系，符合课程标准的要求。

关键词：物理；低成本实验；开发；应用

1 课题的选题及申报

《义务教育物理课程标准（2011年版）》中指出，“实验教学是物理教学的重要组成部分，是落实物理课程目标，全面提高学生科学素养的重要途径。要发挥实验在物理教学中的重要作用，……合理开发实验教学的课程资源 [1 ]。”“应通过各种途径开发实验课程资源。教师可用已有的实验器材进行实验教学，也可用效果更明显、实验误差更小的新实验器材进行实验教学，还可让学生了解一些新的实验技术。同时，应大力提倡用身边的物品做实验，例如使用饮料瓶等日常用品进行物理实验，这样既可以拉近物理学与生活的距离，让学生深切地感受到科学的真实性，又补充实验课程资源，有利于增强学生的创新意识 [2 ]。”

基于《义务教育物理课程标准（2011年版）》的要求及教学的需要，本课题组向福建省教育科学规划领导小组办公室申报了《初中物理低成本实验的开发与应用研究》课题，并于2013年7月31日被福建省教育科学规划领导小组办公室批准立项为福建省教育科学“十二五”规划2013年度课题（立项批准号FJJKXB13-169）。

所谓“低成本实验”指的是成本低廉、花费少的实验。可以从日常生活用品、学习用具、价值低廉的器材、废旧物品、现成的非专用的仪器、器材中开发实验材料来设计实验。不过，低成本实验不是实验器材的简单替代，而是实验器材、实验条件、实验手段的生活化，实验装置的简单化、实验现象的明了化，也就是低成本实验成本虽低，但运用的智慧不低、技术不低、教育价值不低。而“开发与应用”是一种实践过程，包括教具、学具制作及运用过程。

长期以来，国内有少数教育工作者一直倡导并致力于低成本实验的研究，在低成本自创实验研究设计等方面取得较好成就。然而，通过对本地区各初中校的调查（近几年来，我区都开展了实验专题调研和实验操作考查）发现，低成本物理实验开发总体来看还比较零星，并没有引起足够的重视和广泛的关注，仅有少数学校，少数教师，由于个人对实验确有较为浓厚的兴趣，或是由于参加比赛的需要，制作少量简易的低成本器材，开发少量简易的辅助替代性实验。究其原因，一是广大一线中学物理教师尚未真正认识到低成本实验的教育价值（尤其是在达成新课程的三维课程目标上）；二是低成本实验的开发从项目的选定、资料的收集、器材的制作都要花费一定时间和精力，老师们感觉划不来。本课题组认为，要转变这种的消极教学状态，教师不仅要加强教育理论学习、提高思想认识，而且要带领学生成为初中物理实验开发的主体，只有这样，低成本物理实验才能牢牢植根于新课改的土壤中，成功“软着陆”，实现“常态化”，成为教师手中贯彻新课程基本理念、落实三维目标的“利器” [3 ] 。

2 课题的研究过程

本课题组人员的组成既有教研人员，又有一线教师；既有经验丰富的省名师、学科带头人，又有充满激情的青年教师，人员结构合理，开展课题研究得心应手。开展课题研究一年来，课题组全体成员齐心协力，在专家的指导下，通过行动研究、查阅文献资料法、调查访谈等开放式的实践探索研究方法，已取得初步的成效。

自从课题被立项为福建省教育科学“十二五”规划2013年度课题以来，课题组先后召开了开题报告会和课题研讨会，对课题组各成员进行具体的分工。各课题组成员有的负责物理教研活动，有的负责自制教具，有的负责物理实验，有的负责课堂教学，每位成员各负其职、各司其责，有条不紊地开展课题研究工作，先后在全区范围内开展了多场次的观摩课，获得师生的好评。

3 课题研究初显成效

随着课题研究的不断深入，课题的成果也逐步呈现。目前，已制作了部分低成本实验教具、学具，也通过这些教具和学具上了一些公开课，并且在文字上加以总结提升，撰写了论文并在期刊发表。在自制教具方面，课题组负责人郭卫东老师已制作了很多教具，并撰文《变废为宝 巧做实验》在核心期刊《中学物理教学参考》（2013年12期）发表；课题组核心成员陈景松老师的论文《农村中学理化生学科教育技术装备管用工作调研报告》和《农村初级中学物理实验教学存在的问题及对策》分别在由教育部主管、中国教育装备行业协会主办的CN刊物《中国教育技术装备》（2013年08期和2013年35期）发表；其他几位成员也在各自的教学岗位上，根据教学的需要，自制了教具和学具，如摩擦起电（图1）、声音的传播（图2）、浮力产生的原因（图3）、眼睛及视力矫正（图4）等教具。这些教具取材简单，都是来自生活中的一些废弃物，如矿泉水瓶、羽毛球纸筒、塑料编织丝、一次性注射器、气球、用完的圆珠笔芯……等，但是，实验的效果却非常显著。

在实验课堂教学中，这些低成本教具正发挥出它的独特优势和作用。通过这些自制的低成本教具展示出直观形象的实验效果，巧妙突破了教学的难点，轻松达成教学目标，收到意想不到的教学效果。课题组成员已数次利用这些低成本实验器材上了许多公开课，不仅在区级公开课上展示，而且还在省级公开课中展示。2014年4月11日，课题组成员刘志杰老师随福建教育学院省名师送培到宁德市古田县，跟玉田中学的老师同上了一堂初二物理《浮力》的展示课。同样的内容，从不同的角度切入，既展示了当地老师的教学特点，又充分展示了送培名师新颖的教学设计、扎实的教学基本功和独特的课堂教学风格，用实际行动诠释了新课程理念下的物理课堂教学的特色。

4 课题的前景展望

尽管本课题的研究才处于中期阶段，但从初中物理低成本创新实验的开发与研究一年来的效果来看，本课题研究已初显成效。预计通过下一阶段的继续开发与研究，将达到以下效果：①打破传统的纯粹验证型、演示型的实验模式，引导学生展开探究性学习和创造性实验研究；②以小制作、小发明为突破口展开一系列科技创新、创造活动，争取结题时能呈现有一定实验价值和推广价值的研究成果，为初中物理实验获得生机、物理课堂充满活力提供可能；③设计出成本低廉、易于推广的新颖教具，为广大初中物理教师提供丰富的教学资源，从而改变农村教学仪器短缺的现状，改变学生的学习方式，提高探究教学的实效性，为初中新课程改革实施“科学探究”活动、培养学生创新意识和实践能力提供必要的物质保障。同时，也可适当弥补农村初中校硬件条件的不足，促进义务教育阶段的均衡发展。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[S].人民教育出版社，2011.

[2] 丁建方.初中物理实验课程资源开发和利用的实践研究[D].苏州大学，2003.

[3]周伯生.基于低成本实验资源的物理教学研究[J].科学与财富，2010（2）75-76.