浅谈初中物理低成本趣味物理实验资源的开发

伍进军 肖福生

摘要：物理是一门以实验为基础的自然学科，实验是探索物理知识的必要手段，借助物理实验不仅能够完善教材中的文字描述，而且能够化抽象为直观，使学生清晰地看到物理现象，进而把抽象知识转化为形象化知识内容，降低学生的理解难度。基于此，本文将重点讨论当下初中物理实验教学中面临的问题，以及开发初中物理低成本趣味物理实验资源的基本原则和策略。

关键词：初中物理;低成本;趣味性实验

中图分类号：G633.7  文献标识码：A文章编号：1992-7711（2021）08-029

《物理课程标准》明确指出，通过多种途径开发实验课程资源，大力提倡师生利用身边物品、器具、材料等进行低成本物理实验。具有趣味性、低成本的物理实验可以帮助学生加深对物理知识的理解和记忆，拉近物理学科和生活之间的距离，增加对物理知识的认同感，从而激发学生学习的积极主动性。

一、当下初中物理实验教学中面临的问题

初中物理作为初中阶段的一门重要自然学科，对学生的思维能力和动手操作能力都有着积极的促进作用，但当前初中物理教学中存在着很多的问题。一是应试教育的思想仍占据教学主导，将实验步骤用板书讲解代替实验操作，把用双眼能看，用双耳能听，用双手能碰触的实实在在地物理实验变成了教师用图片和视频展示，凭学生脑袋空想的“实验”，忽视了学生情感体验。二是实验过程过于刻板、形式化，且实验与学生已有的生活体验脱节，造成学生对实验教学存在排斥心理，在参与实验的过程中应付了事，缺少能动性，将物理实验视作教师布置的学习任务。三是实验教学观念落后、实验形式单一、实验仪器陈旧等问题，导致实验效果不明显，无法激起学生的好奇心，难以帮助学生对物理现象和规律产生直观的认知。

二、开发低成本趣味物理实验资源的基本原则

1.科学性原则

科学性是实验具有的本质特征，是实验设计的根本，是实验赖以实施的保证和前提。低成本趣味物理实验的设计必须符合物理原理和科学理论，不允许有科学性的错误。教师应引导学生秉承科学态度，在轻松、严谨的实验操作过程中，锻炼学生创新能力，培养学生学科素养。

2.简易性原则

一项演示实验使用的材料越简单，学生就越熟悉，就越想彻底地获得所验证的结果，这种实验的教育价值往往与实验的复杂程度成反比。低成本趣味物理实验所用材料来自生活，直接或者经过简单的设计组合就可以应用于物理实验当中，实验设计力求取材容易，步骤简便，原理容易理解，结果直观呈现。

3.趣味性原则

利用学生熟悉的实验材料，突破学生对器材常规用途的认识，设计趣味性强的低成本物理实验，使学生已有认知与实验现象产生冲突，演绎出令学生感到新奇的实验效果，从而使学生产生探求新知的强烈愿望，调动和激发学生的学习兴趣，激发出巨大的学习潜能。

4.创新性原则

创新是学生发展的核心动力。低成本趣味物理实验中使用一些“非专门的实验器材”进行实验，使得实验设计更富挑战性和创造性，教师要鼓励学生对实验从取材、组装、呈现等环节进行创新性的开发设计，培养学生的实践能力和创新精神。

三、初中低成本趣味物理实验资源的开发策略

遵从“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程基本理念，多维度开发出具有科学性、趣味性、简易性、创新性的低成本趣味物理实验，让学生在主动积极的思维和实验活动中，加深理解和体验，提升课堂教学效果，培养学生学习兴趣和创新能力。

1.基本生活用品的开发

物理来源于生活。生活中的物理现象和常见用品，为低成本趣味物理实验提供了原始素材，教师引导学生用心观察生活、勇于探索未知，敢于创新设计，在实践中还原物理现象的本质，在操作中体验创新设计的魅力。

八年级物理下册第九章《压强》第三节《大气压强》中有一幅插图（如图1），同时提出问题：是什么力使饮料上升到嘴里？生活经验“告诉”学生，这个力来自于自己的“吸力”，如何纠正学生这种不科学的认识？教师可以从理论上引导学生逐步分析得出结论，但笔者认为，对初中生来说，只有强烈而有趣的感性体验，才能构建牢固的科学认识通道。为此，可以利用常见的生活用品创设“杯子喝水”趣味物理实验：准备一个玻璃杯、一只碟、5-10厘米长的蜡烛;将蜡烛固定在碟子中央，点燃蜡烛;在碟子里倒入清水，在清水中滴入几点红墨水;用玻璃杯扣住蜡烛，观察发生的现象。我们将看到蜡烛慢慢熄灭，同时杯子将水“喝进了肚子”，其物理原理与人饮用饮料相同，实验后再思考“是什么力使饮料上升到嘴里？”的问题，答案就很好理解了。

2.基于日常食品的开发

食品作为人们赖以生存的物质，如果用作物理实验，不仅容易取材，成本低，而且能够激发学生学习的求知欲。

例如：八年级物理下册第十章《浮力》是初中物理学习的重难点，综合了压强、二力平衡、密度等相关知识，学生对“浮力”的学习普遍比较费力，存在畏难情绪。教师在教学过程中，可以利用日常食品作为实验材料，适时创设一些趣味实验环节，激发学生求知欲，拉近新知与学生生活之间的距离，让学生对新知产生亲近感，消除心理屏障。如利用实验“会悬浮术的鸡蛋”引入新课：准备两个烧杯，一个烧杯装小半杯清水，同时滴入几滴红墨水使其变成红色，第二个烧杯装小半杯浓盐水;将有颜色的清水用玻璃棒引流倒入盐水中;由于密度不同，烧杯装的水将分成上下两层：上层是被染红的清水，下层是浓盐水。将一颗鸡蛋缓慢放入烧杯中（如图3），观察鸡蛋在水中的位置。通过观察鸡蛋在同一烧杯分层的清水和盐水中浮沉情况，形成简单直观对比，引发学生思考。

3.基于废弃物品的开发

生活中的很多废弃物品，如易拉罐、塑料瓶、纸筒、快递箱等，经巧妙设计都可以用来做物理实验的材料。基于废弃物品开发的低成本物理趣味实验，不仅可以增强学生环保意识，还可以培养学生的思维创新能力和动手操作能力。

利用一个剪掉底部的矿泉水瓶和一个乒乓球，就可以开发出多个趣味物理实验。如“吹不走的乒乓球”可以演示气体压强与流速的关系：将乒乓球放置水平桌面，将剪掉底部的矿泉水瓶倒扣在乒乓球上，用吹风机对着瓶口向下吹气，微微抬起矿泉水瓶，可以观察到，乒乓球不仅未被吹走，反而向瓶口靠近（如图4）。再如探究浮力产生原因时，将乒乓球放入剪掉底部的矿泉水瓶中，瓶口朝下，然后将水加入瓶中，可以看到水从乒乓球与矿泉水瓶接触的缝隙中慢慢流出，但乒乓球并没有浮起，而是被水稳稳地“压”在瓶口（如图5）;接着将瓶盖慢慢靠近瓶口，并逐渐拧紧，学生又会惊奇地发现乒乓球“弹”起来了（如图6）。此类低成本趣味物理实验让学生耳目一新，学生更加能深刻地感受到物理的“神奇”，体会到探究的乐趣。

综上所述，低成本趣味化物理实验取材源于生活、趣味性强，是新课程理念下的重要课程资源。教师应该加强实验资源的开发与应用，助推物理实验教学方式的改革，着力培养学生动手能力、创新能力和科学探究能力，提升学生学科素养，为学生的成长发展奠定基石。

参考文献：

[1]刘红梅.初中物理低成本实验的开发与应用研究[D].重慶：西南大学，2020.

[2]姚卫亚.在初中物理实验教学中激发学生的学习兴趣[J].科学咨询（教育科研），2019（3）：133.

[3]王桂珍.合作学习在初中物理实验教学中的实践研究[J].中学物理教学参考，2018（10）：15.

（作者单位：广东省深圳市南山区教育科学研究院同乐实验学校，广东 深圳 518000）