初中物理低成本实验开发途径探究

徐东林

【摘  要】在初中教学体系内，物理这一门学科十分关键。物理课堂教学过程中，涉及众多实验，实验对学生探究物理知识具有引领作用。本文以初中物理低成本实验为切入点，进一步分析通过低成本物理实验让学生积极参与物理学习活动的策略。文章先结合低成本实验特点及教学意义等方面展开论述，研究低成本物理实验为学生物理学习带来的影响，并结合实践探索行之有效的物理低成本实验开发途径。

【关键词】物理；初中；实验；低成本

随着时代的发展，我国教育制度不断进行着改革与创新。如今，初中物理教学改革越来越受到人们的关注。随着社会和国家对初中物理教学的要求越来越高，初中物理教学质量也越来越受到重视。因此，不管是学生，还是教师都应该考虑在当前的学习条件下，怎样才能适应新课程改革趋势。教师要按照新的高考课程标准，对教学内容、方式等进行合理调整，准备新学习目标，优化新教学方法，致力于促进学生提高自身物理学习有效性。下面，主要结合物理教学实际经验，进一步分析进行物理低成本实验的相关方法。

一、初中物理低成本实验的特点

（一）实验材料价格低廉

物理学从生活中诞生，可应用于现实中。低成本物理实验，顾名思义就是因为其造价低廉，所使用的仪器大部分源自学生的日常用品，比如罐头盒、塑料薄膜、纸张、火柴和鸡蛋等。这些材料具有简单、普遍、价格低廉等特点，在物理教学中得到了广泛应用。

（二）实验过程相对简单

如今，初中物理知识比起新课改前，学习难度有所降低，而且增加了一些简单的物理实验内容，可以在家里操作。低成本物理实验所用材料多为学生每日看到的事物，学生做实验时相对便捷，操作起来较为容易。

（三）实验结果相对直观

物理是一门以实验为主的学科，要求学生在实践中发现问题、解决问题，进而获得知识。因实验材料十分简单，操作也极其便捷，所以实验过程和结果都具有直观性，学生很容易看到实验过程和结果，从而更好地理解实验过程和结果。

二、初中物理低成本实验的意义

（一）有利于激发学生学习兴趣及提高学生学习效果

鉴于初中生初学物理，难免会产生迷茫、抗拒的情绪。因此，如何激发学生的学习兴趣，引起学生对物理知识的关注，非常有必要。因低成本物理实验材料普遍、操作简单，教师在指导学生进行实验时，可以采用低成本物理实验。

例如，在了解物理性状是否影响其质量之际，即可采用低成本物理实验。既往教师在为学生演示时，普遍用橡皮泥或者天平进行测试，所以只有前排学生能看到实验效果，学生的学习参与度并不高。为了解决这一问题，教师可以让学生使用旧草稿纸进行实验。通过改变草稿纸的形状，学生能在不同情况下，观察每一次操作时质量是否发生变化，由此可以得出结论，即物体外形对其质量没有任何影响。借由使用日常所见的物件，使全体学生均参与实验，即可激发学生的物理学习兴趣，提升学生教学效能。

（二）有利于建構物理知识网络

初中生第一次接触到物理，难免会产生畏难情绪，认为物理知识很难掌握，容易让学生产生抵触情绪，影响他们的日常学习。低成本物理实验使用的都是学生平时看到的物品，第一步就是让其对物理实验产生一种亲近感，再在实验中纠正其错误认知，从而建立起正确的知识网络。

例如，教师在引导学生学习“力的作用是互相的”内容时，由于受日常生活中的经历影响，学生极可能产生错误认识，如“棍棒打头，只有头部受力”等，认为只有受力的人才会受到力，而施力的人则不会受到力。为了纠正这种误解，教师可让学生一人手持两只气球，并在气球内填满等量的水，在同一时间内不断地挤压气球，观察气球的变化，并引导学生思考为何两个气球会同时发生变形。通过这种简单的实验，可以使学生的认识发生变化，从而使其更好地了解和建立起物理知识网络。

（三）有利于发展学生的创新思维

物理实验有很多种验证和操作的方式，但每个实验方法都不一样，只要能用科学方式验证实验结果，即为最合理的办法。教师应鼓励学生采用廉价物理实验方法进行实验，扩大学生日常思考，激发学生创造性。

例如，教师在解释“浮力”时，部分学生不明白浮力的方向总是垂直向上的这句话中的“总是”一词，因教科书里有一个实验，为了证明“浮力总是垂直向上”，教师可以通过实验来证明。同时，教师还可以提供一些实验所需物件，让学生自己去思考和操作。利用此种方法，使物理实验教师能在日常教学中培养学生思维能力，促进其发挥创造性。

三、初中物理低成本实验开发途径探究

（一）取材现实生活，进行低成本实验

在教学过程中，教师要将趣味化的内容融入实验中，打破学生固有认知体验，从而增强学生的学习兴趣，提升学生的求知欲。致力于突破学生固有思维的束缚，并以此为依据，对微观物理现象进行有效的了解，从而达到低成本物理实验的教学目标。

比如，在研究物体燃烧和着火点关系时，教师可以在现实生活中选取实验材料，在棉条上添加少量的低燃点材料，在较低温度下进行燃烧。首先，挑选一块棉布，用清水浸泡，再在中间点洒上一点酒精。然后，将布条两端取下来，将布条拆开，用酒精灯将酒精洒在被烧焦的位置，这样即可看到被烧焦的位置有一团火在燃烧。如同布条被穿透一般，将酒精灯拿开，会发现里面的火焰还在熊熊燃烧，等火焰熄灭时棉花还在。此种实验和学生认知发生了激烈冲突，学生开始怀疑，棉布是怎么保存下来的？通过这种试验，学生可更好地理解着火点和物体燃烧的关系。通过激发学生的感官体验，令其更好地体会物理知识，并加深对物理知识的理解。在日后教师的讲解中，即可确保学生对此有较好的了解。因实验所需设备成本较低，而且可以为学生带来直观体验，让学生在实际操作中直观了解到所需知识，从而激发其各种感官体验，增强学生的参与意识。又如，在学习有关分子运动知识时，学生用自己的鼻子嗅一嗅，即可很好地了解分子的运动，诸如此类的简单实验，不仅操作简单，可以激发学生味觉，还可加深学生微观抽象分子运动知识的学习印象。

（二）依托教材插图，开发低成本实验

在初中物理教材中，明确规定了物理实验流程，一些实验用大量插图形式进行展示，这样更生动、有趣，形象且准确，深受学生喜爱。教师在进行低成本实验时，可以将这些图画加以完善，使课堂与课本联系更加紧密，也能使学生从课本中学到更多知识，并积极地为学生创造出更好的物理学习环境。

比如，当讲到“沸点”与“压力”时，课本上的插图是用圆底烧瓶做实验设备。此时，用一个密闭玻璃瓶代替水，将酒精灯加热，让其变得滚烫，当温度上升时，把玻璃瓶取出来，等其停止沸腾后，把它放入冷水中再取出，因里面的空气遇到冷压变小，经过观察即可发现里面的酒精又开始沸腾。通过这种方式进行实验，学生进一步加深对物理概念和规律的学习印象，提高物理学习能力。

（三）使用报废仪器，组织低成本实验

物理实验室设备中，包含家庭电子产品，其中一些设备因新产品的升级而报废，如果将其扔掉，则较为浪费。教师可以搜集工具，和学生一起在报废设备中挑选高价值部件，将有用零件拆卸出来。同时，在拆卸时，通过亲手组装的方式，可以让学生更好地理解设备内部构造，并且整个拆卸过程，十分有趣，学生参与度较高，可从根源处提高物理学习的有效性。

比如，在物理低成本实验中，电流计和电压计都是由上电导线受到磁场的影响而制造出来的。如果这台设备出现故障，教师就可以将它拆下来，让学生观察其内部结构，即可明白其工作原理。电流经过之后，会产生强大的磁场，当其被电流经过时就会转动，在其顶端有一个指示器，可以读出电压或者电流。此外，如果电压计中过大电流把电表烧坏，此时必须在电压计内部线路上串联一大块电阻器，经过这种改装后，电压计仍能正常工作。

（四）围绕自然现象，实施低成本实验

物理学作为一门自然学科，其研究对象是自然界中的物体，包括物体的基本结构、形态变化、运动规律等。发展新物理学试验想法，也能从自然现象中得到启发。例如，教材中提到了“海市蜃楼”，但因“海市蜃楼”的概念过于抽象，大多数学生都只是猜测，并没有亲身体验，很难让学生理解。因此，教师则可适当开发低成本实验，准备一个碗及一枚硬币，在碗中放进硬币。因碗相对较深，学生可以从不同侧面观察硬币的不同状态，由于学生观看位置不变，当教师把水加入碗中后，水面逐渐升高，学生从原有无法看清硬币的状态变为可以看到硬币。通过此种小模型，即可帮助学生进一步了解折射知识，并且将所学内容迁移应用。

（五）鼓励学生实践，创新低成本实验

在掌握基础实验知识后，要认真地学习每一个步骤。大多物理实验流程以仪器为主，将各个实验环节有机地融合在一起。因为受认知水平、实践能力等因素的限制，学生在做实验时往往会模仿教师的行为，所以必须对实验操作进行规范。为提高学生的实践操作能力，在确保实验安全的情况下，教师要鼓励学生进行实验操作，并大胆尝试。在实验中，教师可以利用多媒体播放相关的教学录像，对实验进行分解、细化，从而达到教学效果。

举例来讲，在“欧姆定律”“电阻测量”实验中，使用滑块变阻器、电池、压力表、电流表、导线等工具进行实验，学生在上一节课前就已经掌握欧姆定律，并且能够自己设计和实验。首先，将各个元素联系起来，让学生在小组中扮演不同角色，然后手拉手，并分别探讨这类实验的设计目标。教师将对学生进行全面评价，在学生熟悉实验流程后，教师将带其到实验室进行实际操作。教师在讲台上进行演示，并说明在教学中要注意的事项。在实验设备上，教师要做到让每位学生都有专属实验设备，这样才能更好地发挥实验的作用，但不同学生对实验的理解不同，也会影响实验结果。只有确保每一位学生都有实践活动体验，才能真正地提升学生的物理学习能力，确保每个学生都能取得良好的成绩

四、结束语

综上所述，在低成本实验过程中，实验材料易于获取，且成本不高，这为物理实验教学带来了极大便利。低成本物理实验不是简单替代实验器材，而是简化实验装置，令实验现象更加明了。因此，教師在后期教学时，为了让学生获得更多的物理知识，应重视结合生活材料开发低成本实验，通过低成本实验培养学生的物理学习兴趣及物理学习技能，使学生养成优良的物理学习习惯。

【参考文献】

[1]邓瑞华.初中物理低成本实验开发途径探究[J].科学咨询（教育科研），2022（1）：64-66.

[2]马宏源，朴仁善，李军，等.初中低成本物理实验的设计与应用[J].白城师范学院学报，2021，35（2）：126-128.

[3]程琳.浅谈提高中学物理低成本实验教学的有效性[J].科学大众（科学教育），2018（8）：7.