初中物理低成本实验器材自制与应用的研究

郭显斌

【摘要】老师合理运用低成本实验，不但能够改进实验器械的不够，还能够提高学生的实践能力，进而营造学生的创新意识，推动学生的全面的发展。文中的关键是探讨物理课堂教学中低成本实验开发设计使用的首要规范和方式。

【关键词】中学物理;低成本实验;开发应用

一、低成本实验的主要要求

低成本实验仪器的制定要符合教学设计的一般规定，在此基础上，低成本实验资源的研究、开发和应用要合理，其制订要合乎物理基本原理教育基础理论，确保物理状况的准确度和周期性，达到更快的学习效果。与此同时，为了更好地使学生可以立即观查和体会物理状况或规律性，提升学生对物理专业知识的了解，在课堂教学中应提升低成本实验的能见度。

由于更复杂的实验不利于教师的教育和同学的学习，也不利于推广，因此低成本实验仪器的设计更简单，这使得实验仪器的制造更容易、更方便于实验使用。这不仅是实践教学的要求，也是学生审美的需要。此外，在对实进行准备和演练过程中，要保证参加实验的师生的人身安全，实验室仪器要完好无损。低成本实验教学计划的关键是面向学生，因为学生有强烈的求知欲，需要在设计实验计划时排除可能出现的不确定因素，确保低成本的实验安全系数。

二、物理教学低成本实验的开发

（1）提高对低成本物理实验的开发和使用的理解

在物理教学的过程中，教师要大力强化开发和设计实验资源的观念。教师需要深刻理解和掌握低成本实验的价值和作用，充分运用行之有效的方法，提高学生对物理实验的兴趣。教师还可以根据自己制作的实验装置进行物理实验，不断增强学生的学习主动性，正确引导学生课后积极制作实验仪器，自主进行物理实验。这不仅可以增进学生对科学知识的进一步了解和认识，而且可以增强学生的动手能力和创新能力。

（2）积极寻找和整合低成本的实验资源

在日常生活中，以在一定程度上对许多材料积极收集和组装，制成物理教学实验的仪器。例如，你可以用手和手指同时轻轻按压一个膨胀的气球，研究损害压力作用效果的因素。事实上，日常生活中的许多材料都可以变成低成本物理实验的材料和仪器，使物理实验更加简单生动，有利于培养学生的创新精神，提高观察水平和学生的实践能力。

（3）开发低成本实验新项目

低成本实验项目的研发可以从日常生活中的日用电器和废弃物的用途和基础原理出发，在进一步了解其物理特性的基础上，开发和设计新的实验项目;还可以基于拥有丰富多彩信息资源的网络平台，结合课堂教学要求和条件，开发更合适、成本更低的物理实验项目。

三、低成本实验器材的一般应用分类

（1）矿泉水瓶

详见表1。

（2）气球

详见表2。

当然，在实际课堂教学中，还是有一些低成本的仪器用于实验，但并不常用，这里就不过多解释了。根据统计分析可以看出，这些装置使用方便，广为认知，但其趣味性和独创性逐渐消失。

四、基于教学实践的低成本实验器材深度开发

既然是深入发展，就要防止简单的模仿或重复，这就要求教师在课堂教学中真正做到尽心尽力。我在教学实践中开发设计了一些低成本的实验设备。下面对它们进行简要的介绍。

（1）凸透镜成像规律性低成本实验器材的开发与探究

在探究活动中，同学们反映凸透镜的成像规律难以发现，尤其是物体的大小和真实性与物距和镜头焦距有关的影响，小组对这个问题有很大的意见。我在现场亲身体验了学生的实验后，看到了造成这种情况的原因：我们给学生提供的光源多为蜡烛或一般的节能灯，它们体型非常大，且光源本身體积会造成物距的较大偏差，因此学生在实验研究过程中很难区分物距和图像。根据分析，如果可以将光源换成明确的面光源，实验效果会非常理想。历经持续的实验比照差异的原材料，我终于发觉选用亮红色聚光镜型LED做为照明灯具灯源，与此同时选用红色薄透光板做为涉及面，光源由两者搭配而成，光强适宜产生清晰的图像。改进后的光源成像清晰，参与课堂检验的教育工作者也普遍认为，实验的设计几乎解决了凸透镜成像教学实验的不足，同时也是在保证学生实际效果更好的基础好，新器材的设计也更加环保，成本更加低廉，有利于规模化的推广应用。

（2）矿泉水瓶（用剩水）是否会引发火灾的探究

随手扔掉的矿泉水瓶是否会引发火灾，是学生们特别关心的一个问题，但学生之间也存在很多争论。据研发，大部分学生认为不能造成火灾事故，原因很简单，瓶内残留水分不易产生规则透镜，对光的会聚效果不显着，不易聚集过多能量进而引燃物体。我在课堂上用饮料瓶进行实，实验的结果——轻松引燃了纸张，让大学生又惊又怕，也明白了随意扔饮料瓶的安全隐患。

（3）对滑轮（组）实验探究的改进

滑轮（组）的探究关键是分析该机械能否节能，拉力方向是否可以改变，物体上升距离与自由端移动距离的影响等内容。实验器械一般挂在铁架上进行操作。因此，测量距离越来越困难，只能粗略估计其范围和对应关系。在课堂教学中，我发现可以依靠磁性黑板和小磁铁将仪器整体移动到课堂黑板上进行操作和测量，从而大大提高了其可视化和测量的精度。

结束语：低成本实验具有成本低廉、方法简单、现象一目了然、与时俱进等优点。适用于不同地区、不同学校、不一样学习基础的学生，能够在课內外进行实践活动、探寻和自主创新。运用物理低成本实验开展物理课堂教学，集中体现了物理新课改理念和培养计划。因而，应十分重视物理低成本实验的研发和运用的教育功能。

参考文献：

[1]高月科.初中物理教学中低成本实验的应用策略研究[D].延安大学，2021.

[2]徐兵田，厉爱华.初中物理低成本实验器材的开发与应用[J].教育实践与研究（B），2020（Z1）：81-83.

本文系课题《初中物理低成本实验器材自制与应用的研究》的研究成果，课题编号为：TKTZ-201000。