浅谈低成本实验在初中物理教学中的开发与运用

物理是一门以实验为基础的自然科学。《物理课程标准》提倡使用身边随手可得的物品进行探究活动和各种物理实验，这不仅可以拉近物理学与生活的距离，而且可以让学生感知科学的真实性，感受到科学与社会发展、科技进步及生产生活的联系。笔者认为开发和运用低成本物理实验是对"从生活走向物理，从物理走向社会"理念的全面落实，有利于激发学生的好奇心和求知欲，有利于培养学生的动手能力、实验操作能力、探究能力、创新意识以及科学精神等。

1低成本物理实验的特点

低成本物理实验指的是利用价格低的材料、物品或器具来做物理实验，尽可能少花钱或不花钱就能完成实验。低成本实验所提倡的不仅仅是实验仪器设备的简单替代，而是实验装置的简单化，实验现象的直观明了与生动。低成本物理实验具有以下特点：一是取材广泛，材料易得，可由师生自己制作，成本低廉；二是实验大多取材于学生身边的学习用品和生活物品，有利于消除学生对科学探究的神秘感，有利于激发学生的学习兴趣；三是实验装置简单，实验现象直观明了，有助于学生观察现象，分析问题；四是用本来不是进行物理实验的物品来开展物理实验，具有创新性。

2低成本物理实验的开发与运用

2.1创设物理情境，激发学习兴趣

在实际教学中，笔者常常借助一些简单的日常用品来创设物理情境，如利用点燃两支完全相同的蜡烛紧挨着固定在桌面上，用吸管从两支蜡烛火焰的中间吹气；利用甩动塑料管的一端吸引碎纸屑；利用电吹风、乒乓球和气球演示"叠罗汉"来探究流体压强与流速的关系。用矿泉水瓶、乒乓球和水探究浮力产生的原因。用手套食品袋伸入水中感受液体内部压强的存在等。

用学生非常熟悉的生活物品创设的情境很容易激发学生产生强烈的求知欲和学习兴趣。

2.2优化教学方式，提高教学效率

新课程标准提出教学过程要以优化教师的教学行为、完善学生的学习方式为重点，要求教师组织合理、有序和丰富多彩的教学活动，优化教学内容结构，整体提高课堂教学效率。以往的实验教学中，我们常常为一节课准备了很多的实验器材，而每样器材几乎只用一次，实验器材的取放动作很多，教师费时费力不说，还容易分散学生的注意力。如果合理地运用低成本实验，课堂教学效率会大大提高。

如"大气压强"教学中，准备一个拔火罐和一块玻璃。用拔火罐吸住玻璃并提起可以说明"大气压强的存在"；通过测量玻璃所受的重力和拔火罐的吸附面积可以大致估算大气压强的大小；通过让学生观察拔火罐上的小孔来分析"大气压强的应用"。这样一个简单的低成本实验贯穿大气压强的现象、大小和应用这条主线，课堂教学效率明显提高。

探究压力作用效果与哪些因素有关时，准备一支已削尖一端的铅笔，用两手食指分别顶住铅笔的两端，通过比较两手指感受疼痛程度的不同来探究压力作用效果与受力面积的关系；同时，又可以通过比较用不同的力压铅笔时，同个手指感受疼痛程度的不同，来探究压力作用效果与压力大小的关系。

2.3改进"常规"实验，突显实验效果

实际教学中，用实验室里现成的实验仪器来完成一些常规的实验时，经常出现实验操作复杂、实验现象不明显、存在安全隐患等情况，致使实验达不到预期的效果。而利用常见的一些生活物品，运用低成本物理实验，往往能起到很好的成效。如光的折射实验，常规实验因为光在空气中、水中的光路显示不明显，观察不到光在空气和水中的传播情况，无法总结光的折射规律。改进为：利用两个玻璃杯对口来探究光的折射规律。具体做法是：下面杯子装加少许牛奶的水，上面杯子事先收集一些烟雾倒放。用一束激光分别从空气中斜射和直射到水中，从水中斜射和直射到空气中，观察光路，总结光的折射规律。改进实验所需物品只是少许牛奶和一根香或一根火柴罢了，可实验现象明显，收到良好的实验效果。

2.4设计小巧实验，突破教学难点

初中物理有许多较难懂的概念和原理等，如摩擦阻力、温度计的原理等，属于物理教学中的难点，而针对这些难点进行教学的实验仪器很少，我们运用低成本物理实验来突破这些教学难点，取得了很好的教学效果。

如，在探究液体温度计的原理时，实验室只有一把温度计模型，无法用它来探究液体温度计的原理。笔者就用装青霉素药的小空瓶（带有瓶塞），较细的透明吸管，用红墨水染色的酒精自制了一温度计模型。由于这些器材很容易取得并容易制作成模型，因此班上的每个小组的同学都可以得到一个温度计模型。从而可以顺利开展边学边实验探究的教学活动，突破教学难点。

又如，摩擦力的方向问题一直是我们教学的难点，由于没有现成的实验，教师讲得口干舌燥，学生还很难体会和理解。实际教学中，我们用牙刷或鞋刷引导学生实验，用"推、拉"的方式分别演示不同情况下摩擦力的方向，实验效果既直观又形象，收到了很好的效果。

2.5开展课外活动，拓展实验空间

新编物理教科书中安排了许多"实践活动"、"迷你实验室"的实验栏目，要求学生在教师的指导下，用简易的器材在课外活动完成。学生只要稍做准备，很多观察性实验、验证性实验、探究性实验都可以利用课外活动时间来完成。如（1）用橡皮筋代替弹簧，寻找力与伸长量之间的关系；（2）用乒乓球、注射器、石蜡、玻璃杯等物品来探究物体的浮沉实验；（3）用乒乓球、注射器、石蜡、木板、纸盒等物品来探究动能大小与质量的关系；（4）用空的易拉罐做小孔成像实验；（5）用玻璃瓶、橡皮塞、吸管、带色的水等物品来观察大气压随高度的变化实验。这些实验在选题、取材、时空上都有很大的灵活性，它们以小型、灵活、生动、多样的特点满足不同学生的不同需求。在课外积极开展这些实验活动，不但拓宽了学生动手实验的渠道，增加了学生动手操作的机会，培养了学生的创新能力和实际操作能力。通过课外实验，使学生认识到科学与生活有着密切的联系，有利于培养学生理论联系实际、灵活运用知识的能力。

2.6巧用材料特征，挖掘实验潜力

低成本物理实验所选用的许多材料，都各有其不同材料特征。在实验教学中，我们可以根据各种材料的不同性能，充分利用现有的实验资源，不断挖掘实验潜力，通过显示不同的实验现象来解释说明不同的物理规律和物理原理，从而实现"经济最小化，价值最大化"的目标。现以最普通的纸张为例，巧用纸张即可完成许多实验并说明相应的物理原理：（1）对着两张平行竖拿的作业纸吹气，两张纸不但没有被吹开，反而吸到一起了，越用力吹，两张纸被吸的越紧，说明流体压强与流速有关；（2）用手抖动纸张，纸张发出声响，说明纸张振动发出声音；（3）用手揉纸张，纸张的形状发生改变，说明力能改变物体的形状；（4）通过纸锅烧水实验说明水沸腾时温度不变。

总之，低成本物理实验具有装置简单、操作容易、现象明了、贴近生活的特点，有利于激发学生的好奇心和求知欲。低成本物理实验的活动形式多样，内容丰富多彩，类型和层次各不相同，课内课外都可以进行实验，能满足不同层次、不同个性、不同兴趣的学生的需求，有利于发展学生的个性特长，有利于培养学生的动手能力、实验能力和创新意识。笔者认为，开发和运用低成本物理实验必将是物理教学的发展趋势，在初中物理实验教学中具有很深的探究价值。

参考文献

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[2]张大昌.新课程理念与初中物理课程改革[M].长春：东北师范大学出版社，2002

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