《高中物理实验箱》实用性研究

高中物理实验是高中物理课程的一个重要组成部分，在教学中占据重要的地位。在教学实践中，实验却是最容易被忽视的一部分。究其原因，主要是传统的实验设备存在着一定的缺陷，如模式单一、缺少更新、缺乏系统性等。为此，江苏省教育装备与勤工俭学管理中心协同江苏省中小学教研室，开展了教育装备新产品新技术的试点应用工作。2013～2014年间由南京、常州、南通和连云港4市进行了试点并取得了良好的效果。2014～2015年在全省范围内进行了推广，并设立了教育装备新产品新技术教学应用实证性研究课题，由各校进行申报。我校于2015年6月申报成功，并被列为省重点课题。

高中物理实验箱集便捷、前瞻、新颖、全面系统、兼容、耐用于一体，弥补了传统实验设备的不足，可推动和深化课堂教学改革，提高课堂教学效率，增强教师演示实验的功效，提高学生分组实验的实效性。同时，实验箱实用性研究可推动学校教育装备现代化建设，促进现代化教学手段与当代课堂教学手段的有机融合。通过初步的使用与研究，我们认为高中物理实验箱的实用性突出表现在以下几个方面。

一、内容全面，成本低廉，使用灵活、方便

我们课题研究所使用的高中物理实验箱一套共13类，内容涉及运动与力、相互作用、曲线运动、静电场、恒定电流、磁场、电磁感应、电学传感器、物态与物态变化、光学、气体与热力学定律、分子运动理论等，这些实验不仅基本涵盖了高中物理的主要内容，同时还涵盖了诸如机械传动等课本以外的内容。

实验箱成本低廉，便于在一般学校推广。每一类实验箱自成一体，一拎就走，是随堂分组实验和各级各类教学公开课的首选装备。它不占过多的空间，取用方便，和推广使用已久的小学、初中相关的实验箱类似（图2所示为运动和力实验箱）。

二、有效提高实验现象的可观测性

平常的教学中，更多的实验是老师在讲台上边讲边演示，学生离得较远，许多现象一闪而过，只有老师和前排的同学能看得到。通过实验箱的运用，可以让每一个同学都能充分接触和体验实验过程，可多次重复观察相关实验现象，从而更加便于老师的分析和讲解，更加便于学生的观察、理解和记忆。

三、有效增加课堂互动，促进学生积极动手、动脑，增强小组协作和师生互动

运用实验箱教学以前，许多实验现象学生无法观察到，特别是坐在后排的学生很容易开小差，跟不上老师的节奏。老师讲课时大多是按照事先备好的内容依次进行，一定程度上就是在“瞎讲”，很难做到“以学生为中心”。

在运用了实验箱辅助教学以后，一切现象就在身边，学生的学习兴趣和热情被大大调动。为了能够完成相关实验，观察到相关的现象，得出相应的结论，学生们紧跟老师的节奏和思维，积极观察和思考，加强和老师的交流。由于很多的结论和规律是通过学生自己观察和分析和得出的，学习印象深刻，课堂教学效率得到了极大的提高。

四、增加学生发现问题的机会，促进理论联系实际，学以致用，促进知识向能力转化

俗话说“看人挑担不吃力”。平时很多的现象和结论是在老师的成功演示和引导之下“顺利”完成的，所以学生无法感受到实验的注意点和关键之处，很难发现在实验过程中可能会出现的干扰因素，从而也就无法引导和训练学生发现问题、排除干扰、建立物理模型的能力。学生所学到的知识，大多也只能是“纸上谈兵”，一旦遇到实际问题就会傻眼。

在运用了实验箱辅助教学以后，所有现象就在眼前，更为关键的是，这些现象不再像老师演示实验时那么理想和明@。怎样从实验中归纳、抽象出相关的结论，需要学生积极思考，主动运用已学知识进行自主分析和小组讨论。通过提高学生排除干扰、透过现象看本质、建立物理模型、理论联系实际的能力训练，促进了学生知识向能力的转化。

五、促进学生在课余时间积极进行自主探究和小型的课题研究

高中物理实验箱具有“一拎就走”的高度灵活性和适当的拓展性，大大地方便和满足学生在课余进行进一步的自主探究和小型课题研究的需求。一般学校的实验室在课余时间鲜有向学生开放的，导致学生缺乏进行自主实验探究的意识和条件，更别说能变通相关的实验原理，充分利用身边的物品进行简易的探究实验。高中物理实验箱正好可以弥补这一缺陷，相当于是给学生准备了一系列标准工具，能够保证学生随时用到标准的实验器材，使研究结果更具科学性和可信，也为学生的研究提供了一些设计导向。

例如，机械传动实验箱的使用，就可以帮助学生直观地认识常见的机械传动结构和原理，丰富了学生对传动连接体系的感知，学生们在进行机器人等相关研究设计时，就可能设计出更加合理、流畅的运动型机械装置。

六、有效地启发教师进行实验器材的更新和开发

通过对高中物理实验箱的运用，借助于它的设计思想，可以启发老师们更快更好地进行实验器材的更新和开发。例如，在人教版《高中物理教材选修3-2》第28页有一道习题，如图3所示，用于演示电磁阻尼现象，实验时因为小圆柱形磁铁磁性不强，并且是被遮挡在不透光的管材内部，可见度很差。即使是利用实验箱中的器材也是如此，因为实验箱中的器材尺寸太小。但是，实验箱中是将一个环形磁铁套在铝管外面来展示其受阻尼的下落过程的，这就给了我们很大启示：至少可以将磁铁套在金属管外面来增大可见度！结果我们自制成了长度约为1m的演示器材，可见度高，实验效果好。

当然，任何事物都具有两面性。通过随堂使用和研究发现，高中物理实验箱也存在一些明显的不足（不实用）之处。

1.尚处于研发阶段，制作较为粗糙，不够美观和耐用

因为实验箱系统为初期产品，很多实验器材制作尚较粗糙，例如，“气体与热力学定律”实验箱中验证“玻马定律”的类似于医用注射器的装置，由于推杆是用塑料制成，跟外筒间的摩擦就较明显，对实验结果影响较大，且不够结实耐用，如果能改成光滑的金属管会更美观、实用些。

2.部分实验器材尺寸过小，不利于充分展示相关现象

考虑到是分组实验用，所以实验器材的尺寸相对都不大，例如前文中提到的电磁阻尼演示装置，由于演示时间太短，对相关现象的展示就显得不够充分。

3.部分实验器材设计并不科学

由于考虑到方便实验和整体的美观性，很多器材都采用了卡通插头和插座，但跟现实生活中的连接情景就相去较远，不够直观，不够实际。例如“恒定电流”实验箱中的电路连接实验，相关的器件做得过于粗大，插装好后，重叠过多，明显缺乏电路的整体感。

4.课题的研究周期太短，不利于应用和发现问题，商业性明显

由于实验箱的推广带有一定程度的商业利益，所以尽管本课题于2015年11月才申报成功并顺利进行开题论证，但江苏省教育装备与勤工俭学管理中心和江苏省中小学教研室给我们的研究周期只有一年，有部分实验箱尚不能经过课堂的充分实践论证，从而不利于问题的发现和装置的改进，并有相当的一些研究成果未能得到充分体现。