中学物理低成本实验的开发与研究

吴杰

《物理课程标准》 指出：“ 物理学由实验和理论两部分组成，物理学实验是人类认识世界的一种重要活动， 是进行科学研究的基础;物理学理论则是人类对自然界最基本、最普遍规律的认识和概括”，培养目标定位在培养学生的科学素养， 新课程标准使物理实验教学有了新要求和新特点， 促使物理实验， 尤其是低成本实验从内容到形式发生了变化。在农村中学创造性地开发并应用低成本物理实验教学的举措，犹如及时雨，切实解决了贫困地区教学资源短缺的燃眉之急，给农村学生在教学资源不足的现实环境下厚学启智、拓宽视野等方面开辟出一条新路。

一、中学物理低成本实验的理论基础

“实践论”强调，“只有人们的社会实践，才是人们对于外界认识的真理性的标准。”，“通过实践而发现真理，又通过实践而证实真理和发展真理。”陶行知先生说： “生活教育就是教学做合一”，“教学做合一是生活法亦即教育法”。他还对生活和教育的关系作了进一步说明： “事怎样做就怎样学，怎样学就怎样教; 教的法子要根据学的法子，学的法子要根据做的法子。”先生提出的“教学做合一”无疑具有很强的前瞻性。低成本实验的开发应用正好是先生“教、学、做”合一思想的具体体现，也是先生倡导的教育法则的具体应用。低成本实验开发就是典型的生活教育，低成本实验教学的宗旨就是教会学生利用身边的所熟悉的材料，去探究深奥的科学道理，即教学生学，探知识之本源，在这一过程中，学生主动参与，融于教学，并且通过动手动脑，达到了会学会用，求得真知的目的。

二、中学物理低成本实验的开发与研究遵循的原则

对于中学物理低成本实验的开发与研究必须考虑其相应的原则，它们是实验教学规律的反映和具体体现，对于教师的实验教学实践活动有直接的指导作用，合理的应用这些原则，能帮助教师不断提高实验教学和创新实践活动的质量。

（1）安全性原则。物理实验有可能会涉及用火，加热或者用电和使用激光等安全隐患。所以，安全问题是实验设计首先要考虑的原则。在设计与电、热、激光等有关的实验时，要注意学生自身的安全，还要尽量选择安全的实验器材和实验环境，因此实验前应告知学生相关实验操作规则，发生事故要及时报告，任何时候都不可忽视对学生进行安全教育。

（2）科学性原则。物理实验首先应该正确反映物理现象和规律，反映物理现象变化的客观过程，一个巧妙的实验设计包括正确的实验原理，器材的合理选取，巧妙的实验方法。它不仅能够解疑答惑，而且能够透过具体的实验，给学生以启迪，提高他们解决实际问题的能力。

（3）简易性原则。主要指器材常见，操作简单，现象明显能说明问题。选取日常生活中的一些物品，比如：塑料袋、小球、鸡蛋、儿童玩具等。自制一些简单的仪器或零件，做实验器材就地取材，用简单的器材做实验。这样做能使学生感到物理学就在自己身边，研究物理并不神秘，从而调动学生的学习积极性、主动性，培养他们的发展创造能力。

三、开发中学物理低成本实验的基本途径

中学物理低成本实验的发展关系到了实验教学的发展，尤其对农村实验教学意义重大，因为它不仅成本较低、投入较少、创新性高，有利于培养学生的科学素养以及实际动手能力，还能提高实验教学的课堂操作效果，那么如何在运用低成本实验教学的同时提高实验教学的有效性呢？

（1）提前模拟制作实验的器具，保证课堂教学的高效性。大多数低成本实验器具都是由教师和学生自主开发完成的，由于制作的器具比较简单， 所以在演示实验的时候难免会出现纰漏，导致实验教学无法正常进行，且我们制作的实验器材都是较为生活化的，必要的模拟是不可缺少的，当然对于只能使用一次的实验器材，我们可以多准备一些。

（2）学会就地取材，利用自然现象解释物理概念。低成本实验不单单是指利用一些成本较低的物品， 它还包含了我们日常生活中能用自然现象解释的物理概念，巧用自然现象也能大大的提高低成本实验教学的有效性，比如说讲摩擦的时候可以“双手摩擦生热”，讲光沿直线传播时可以联系树荫中透过的光斑、人的影子、日食月食等，讲光的色散时可以联系彩虹，讲大气压强时可以联系气球为什么升到空中爆炸等等，这样不仅能将物理知识简单化，也能更好地让学生体会生活中的物理。

（3）培养学生动手制作实验器具，提高学生学习物理的兴趣。由于低成本的实验器具取材方便，制作过程比较简单，相对于传统实验器材更容易让学生动手操作，所以实验教学中培养学生实践能力少不了的就是让学生自己参与实验中，让学生发挥各自的创造力去制作实验器材，在制作实验器材的同時不仅能够提高学生参与实验的热情，还能在过程中提高学生学习物理的兴趣。

低成本实验的开发与运用，体现了现代教育思想的本质特征，它的许多教学功能往往是实验室里的“ 正规”实验器材所不能替代的。物理低成本实验的开发与研究将会为中学生构建一个学与做，学与玩相结合的生动活泼的物理学习情境，也为物理课的教学和学生的学习活动提供了丰富多彩的素材。