初中物理实验教具的开发研究

丁娅　郑玉梅　彭天凤

摘要：新课程改革的下，物理教学实验已成为中学科学探究的重要环节及激发学生学习兴趣的必要途径，且实验操作能力的培养也是目前初中物理教学的重要目标。因此本文从实验教具改进与创新的必要性，结合目前对于大气压强这一课题进行研发对比，并对改进的原则和改进的资源做出阐述。

关键词：实验教具；物理教学；改进原则

中图分类号：G642.423文献标志码：A文章编号：2095-9214（2016）12-0055-01

一、初中物理教学中自制实验教具的必要性

在信息与科技的时代，初中物理基础教育的课标要求要顺应时代变化，要符合新时期初中生的心理变化特征，但是对于培养初中生的科学素养以及一定的实验能力是任何时代下都需要的。而且依据初中生的心理结构特点，以及物理课程的自身的特殊性——以实验为基础的一门学科，实验在整个物理教育教学过程中起着重要的作用[1]。

（一）实验教学有利于培养学生的学习兴趣

通过实验教学，不仅可以丰富学生的理论知识从而完成当堂教学目标，还可以激发学生兴趣。简易操作的实验较多且以生活息息相关，很容易的让学生形成一种认知即“物理是一门有趣的学科，是和生活紧密相连的学科”，使学生在兴趣中学习，激发学生学习的动力[2]。

（二）物理教学有利于提高学生的科学探究能力

在实验的教学过程中，有助于开发学生的科学探究能力及创新能力。针对初中生已经形成了丰富的感性认知能力和初步的理性认知能力的这一现状，在进行实验开发，演示及分组探究中，通过学生的参与，形成感性认知后再加以引导，将中学生的丰富的感性认知加工为理性认识；并通过开发研究的过程，提出某些实验的缺陷，让学生自己思考、研究、改进，从而培养学生的科学思维能力。最后，在进行物理实验教学过程中，也是培养学生自己的实验能力。通过课堂的演示实验培养中学生的观察能力以及分析能力、实验操作能力，因此通过在物理教学过程中贯穿实验教学，既培养了学生的知识整合能力也培养了学生的实验能力[3]。

（三）实验教学有利于学生主体性发展

所谓发展是指在认知价值基础上对学生整个精神世界全面发展的促进作用，主要包括道德情感、创造精神、审美能力、和谐人格等方面的发展[4]。教学目的就是为了实现学生的发展，学生发展的核心是其主体性发展。

二、大气压强这一节自制实验教具的开发

人教版八年级物理书中，以马德堡半球实验实验引入大气压强。马德堡半球实验验证了大气压的存在，该实验显示出大气压的巨大威力同时带给学生巨大的视觉冲击，但是由于操作的局限性，通常只能以视频播放的形式来进行观看，具有局限性与不可操作性。接着引入首次准确求出了大气压强的准确值的托里拆利实验，但由于具有一定的危险性，通常也只是以播放实验视频的形式进行[3]。但是由于两个实验的不易操作性，很难将不容易察觉的大气压转换到具体的可感知的事物上[4]。

（一）改进的覆杯实验

首先我用以下实验器材漏斗、橡皮泥、水、薄塑料片来组成覆杯实验，并观察将下口封住的小漏斗盖上扑克牌，倒置，用手捏住漏斗，你看到的现象是扑克牌掉落；次观察将下口封住的小漏斗装满水，盖上扑克牌，用手按住硬纸片，使它倒置，手捏漏斗，你看到的现是扑克牌不再掉落；在完成上一步实验后拔下封口的橡皮泥你看到的现象是扑克牌再一次掉落。在上述的实验中实验现象明显，能够引起学生的认知冲突，较好的达到教学目的，也便分组实验，便于学生交流与合作，提高学生的动手能力和创新思维能力。

（二）改进的模拟马德堡半球实验

在感受大气压的大小的实验中，我使用下列器材：两个同样大小的不锈钢碗、两个带拉钩的吸盘、硬纸板或为厚度为2mm左右的塑料密封圈、绳子、餐巾纸。

具体的实验过程是：先将两个塑料密封圈置于碗的边沿，将餐巾纸放入碗内，再将餐巾纸点燃，当燃烧最旺时将两只碗紧扣； 然后用湿抹布给碗降温，待碗的温度降到人手感觉不烫的时候，把吸盘吸在碗的底部；最后请两个同学向左右两边用力拉吸盘，体验大气压的大小，在操作过程中学生会发现怎么样都拉不开，在他们的预料之外，因此就特别想知道原因，从而引入大气压究竟有多大？此次实验将抽象的大气压值转换为拉不开的碗，便于学生的感知与感悟。

（三）自制气压计

对于托里拆利实验的改进：长约1米的一端封闭的玻璃管用橡胶管和注射器针筒相连接，从针筒到玻璃管顶端灌满水银，将管内空气全部排出，在玻璃管以及大注射器后方沾上强磁铁，方便放于黑板上演示，接下来进行实验操作：

将针筒固定，用带有手套的手指堵住玻璃管管口，将玻璃管倒立过来，让学生观察当手指放开时水银柱的变化情况观察到放手时水银柱高度会下降，当下降到一定程度后，水银柱便会停止下降，这时候用刻度尺进行测量，得到760mm水银柱高。

对托里拆利实验进行改进，首先将应使用大量水银的实验减少为少量使用，既减少了实验的成本，又由于水银具有一定的危险性，减少水银量的使用，也减少了实验的危险性，在实验操作和观察中培养学生思考和分析问题的能力，培养其思维的缜密性和计算能力。

这样简单的实验不仅让学生能够学以致用，而且让学生从物理走向生活，从生活走向社会[7]。

三、展望

一般来说“低成本实验多采用生活中随处可见物件制作而成，理论联系实际，能够激起学生兴趣，激发求知欲。通过物理实验教学，不仅能提高学生的感性认识，而且可以进一步加深对物理概念和定律的理解，进而培养学生的观察力、思维力以及分析解决问题能力”[8]。

我相信通过对物理自制教具的研究与开发，不仅对于物理教学具有一定的实践指导意义，而且对于学生的思维开发也具有较大的作用。对于一些及其缺乏实验教具的农村地区也可以达到丰富课程资源的目的。

（作者单位：1.信阳师范学院物理电子工程学院；2.信阳市羊山中学）

参考文献：

[1]苏明义.新版初中物理课程标准解析与教学指导[M].北京：北京师范大学出版社，2012，185.

[2]罗星凯.中学物理疑难实验专题研究[J].广西：广西师范大学出版社，1998.

[3]姜胜民.对声波干涉实验的研究[J].教学仪器与实验，2008（12）

[4]于俊亭.共振摆实验的原理剖析与装置改进[J].中学物理，2008（11）

[5]候建平.新课改下如何改进中学物理演示实验教学[J].物理实验与仪器，2007，7～8

[6]刘炳昇.继承与创新[M].江苏科学技术出版社，2006，72～73

[7]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准[M].北京师范大学出版社，2011，1

[8]袁国道，邢海根.诠释“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”新解意[J].物理教师，2007，3