谈低成本物理实验资源开发
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一、引言
低成本物理实验，泛指利用学生身边的低成本物料(学习用具、生活物品、废旧材料、废弃玩物等)开发的实验，具有结构简单、取材方便、操作简易、安全可靠、成本低廉等特点，以其描绘物理图像直观形象深受物理教师喜欢。李政道曾经说过：“自己动手做的仪器，永远比买来的好。”笔者根据多次承担省级物理骨干教师培训的经历以及对部分地、市中学进行的调查了解到，开发低成本物理实验的工作并没有引起足够重视，仅有少数学校、少数教师，或出于个人兴趣，或由于参赛需要，制作少量简易器材，开发少量简易实验。究其原因，一是广大教师尚未真正认识到低成本物理实验的教育价值，尤其是在实现三维课程目标上的独特功能；二是开发低成本实验从确定项目、制定计划到收集资料、进行制作都要投入一定时间、精力，教师们感觉“不划算”。笔者认为，要扭转这种“不作为”的消极状态，教师不仅要提高认识，而且要引领学生成为实验开发的主体，只有这样，低成本物理实验才能牢牢植根于新课改的土壤。
二、低成本物理实验的特点
1.至简
低成本物理实验，思路简明，结构简单，操作简便。简明的思路，揭示了深刻的物理思想。简单的装置，利于学生集中注意力，观察物理现象和过程。简便的操作，凸显实验的实用性。选用椭圆截面的大墨水瓶，注满红墨水，瓶盖上插入孔径2毫米的细玻璃管，用来演示微小形变的现象，其效果比用复杂的光杠杆系统装置还要好。正如麦克斯韦所言：“学生用自制仪器虽然经常出毛病，但他却会比用仔细调整好的仪器学到更多的东西。”
2.至易
低成本物理实验，材料易得，制作简易。生活中的一切材料、各种物品，都具有物理属性。所以身边的物品、材料都是我们开展物理实验、探究和认识物理本质的重要资源。例如，一个硬币可以做近十个实验，罐头盒、小气球、橡皮筋、缝衣针、纽扣、软木塞、铅笔、纸张、纸盒、胶带、乒乓球、一次性输液管、废针头、药瓶、墨水瓶、蜡纸筒、易拉罐、玩具激光笔、玩具电动机……都可以用来做生动有趣的实验。这些低成本物料的处理并不复杂，有的基本无需加工，有的仅需稍加制作。
3.至奇
低成本物理实验，设计新奇，效果奇妙。例如，用矿泉水瓶和药瓶制作的“浮尘子”，听任实验者指挥，浮沉“由心”用废灯泡、细玻管、橡皮塞、绒布、乙醚等制作的“饮水小鸭”，竟含有力矩与物体转动、重心、液体压强、热力学定律等多个物理原理……这些新颖、独特、奇妙的实验带给学生的新奇感觉和新鲜刺激。
三、低成本物理实验的教育价值
1.低成本物理实验促进学生主动建构知识，形成实践技能
低成本物理实验取材方便，制作简单，为学生自己动手、自主实践提供了最大限度的可能，有利于学生自己操作，充分观察实验的全部现象和过程，了解知识发生和发展的来龙去脉,反复品味其中隐含的物理本质和原理。麦克斯韦曾经一针见血指出：“仔细调整好的仪器学生易于依赖，不敢拆成零件。”而用自制低成本器材做实验，学生再不用担心损坏仪器。这样一来，教师包办代替的成分得到最大程度的减少，学生动手实践的机会获得最高限度的增加，在具体操作过程中，学生不断发现问题，主动寻求方案，生成直接经验，形成实践技能。
2.低成本物理实验引领学生亲历探究过程，学习科学方法
低成本实验适合课程的探究实际。例如大气压强的实验，用马堡半球和抽气机往往难以成功，而利用低成本材料，可以有近百种方法查明大气压强的身影。有的学生用两个小皮碗相互挤压来探究；有的用漏斗吹乒乓球来探究；还有的对传统的覆杯实验进行改进，用软的蜡光纸代替硬纸板，当软的蜡光纸盖住半杯水做覆杯实验时，发现纸面不是往外突出而是往里凹，这些都说明了大气压强的存在。
无论是课堂探究，还是课内教学的补充性探究，或是课外自主探究，低成本物理实验都为学生经历探究过程，学习科学方法，体验探究乐趣，提供了无限丰富的资源支持。
3.低成本物理实验激励学生焕发科学情感，养成科学态度
低成本实验实质上是将其他用途的生活物品、派不上用场的废旧材料人为地赋予了新用途，有时竟要用自己的身体充当实验成分处于教学环境之中这种运用场合的新异、课堂结构的新颖，以及实验结果的新奇，可引发学生的兴趣、好奇心与认知动机。例如，在做“覆杯实验”时，先用硬纸片覆盖做实验，发现纸片不会掉下，无论杯中水多水少，情况都是如此。仔细观察，发现纸片发生了形变，杯口部分向外凸出。改用玻璃片重做实验，只要玻片保持水平，也不会掉下来；再仔细观察，看不出玻片有形变发生，但玻片与杯口四周之间拉开一个间隙，被水充满。从两次实验的结果来看，有一点是相同的，即杯内的空间增大了，这一点很可能就是造成纸片或玻片掉不下来的主要原因。这是一个很好的探索性研究课题，要求学生从对实验的观察出发去寻找答案。尤其是实验现象出乎意料，不仅激起学生心中探究的冲动和认知的动机，对培养学生尊重实验事实的科学态度和综合运用知识解决实际问题的能力也大有裨益。
四、让学生成为低成本物理实验资源开发的主体
让学生成为低成本物理实验开发的主体，就是要引导学生主动观察大自然及生活中的物理现象，探究其中的物理原理；就是要引领学生自主生成开发项目，搜集低成本物品、材料，自制简易实验器材，进行物理实验探究。
让学生成为低成本物理实验资源开发的主体，绝不能忽视教师的主导地位和引领作用。在整个过程中，教师要扮演好组织者、引导者、合作者、整理者的多重角色。而要做到这一切，教师就必须充分认识低成本物理实验的教育价值；必须强化低成本物理实验资源的开发意识。◆(作者单位:南昌师范高等专科学校?摇 江西教育学院)
□责任编辑：周瑜芽
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