新课程标准提倡用自制教具和低成本实验进行探究活动。如何开发低成本自制实验，始终困惑着广大教师。对于高中物理低成本实验的开发，浙江省特级教师赵力红老师已有较为深入的研究，在《教学仪器与实验》杂志上发表了一系列的相关文章。这些研究无疑是对初中科学也有着重要的指导意义。本文遵循赵老师的研究轨迹，以课堂实践为载体，对如何在初中科学的教学中，开发低成本实验进行了思考。
一、“课堂低成本实验”设计思路的来源
1.新知学习中情景的模拟
从教的角度上来看，实验室固有的器材，在内容上有很大的局限，许多新知识的呈现缺乏载体。我们可以以此为契机，基于“建模”的科学思想，利用各个常规小器材功能的独特性，把较多的小器材整合起来实验，丰富课堂教学。
例如，在八年级《气体、液体流速与压强的关系》教学中，教师出示材料――香水雾化瓶实物。
师：请同学们思考解释雾化瓶的工作原理？
生：气囊吹气，使空气流动，在吹气管处形成一个低压区，瓶内的气压作用下，香水被压出香水瓶。
师：你能够用实验模拟验证吗？
生：用烧杯装水，用两根管子（用牛奶吸管等）一根插入水中，另一根在管口处吹气。
上述实验，整小为大，用小器材直观的模拟大场景，以做代讲。在教学中有机融合了STS。
2.课本实验不理想
有些课本演示实验的设计，还是停留在一些理想化的程度，实践操作起来有较多的缺点，影响实验效果。寻求更好的实验方法就显得十分必要。
例如，科学八下《植物的蒸腾作用》，课本实验制作中需要用到水银，在课堂上实验有难度，可以对此改进。
实验器材：注射器、几个钩码或一块磁铁、塑料绳、橡皮管、红墨水、带叶的树枝、铁架台。
实验制作：（1）在注射器内吸入一定量的红墨水，注射器的前端用橡皮管连接，橡皮管上端插入带叶的树枝。
（2）注射器下端挂一定质量的钩码或一块马蹄形磁铁，用铁架台固定置于阳光下进行实验。
实验操作：
●记录针筒的刻度和时间，将以上装置放在太阳下。
●每隔15分钟记录针筒刻度。
●实验结束后，用刀片将树皮和茎切开，观察植物的树皮和茎的颜色深浅情况。根据树皮和茎着色有无和深浅判断植物运输水分部位名称和水分运输的方向。
●对比探究光照阴暗、有风无风、温度高低等不同环境下蒸腾作用的快慢有关因素。
二、“课堂低成本实验”制作成功的关键
1.选择的材料要有“个性”
每种材料与器材都有其特性。诸如如乒乓球的“浮与弹”、注射器的“抽与射”、气球的“胀与缩”等。我们要充分思考问题需求中包含的一些实验关键点，根据这些关键点去寻求器材的特点，将这种特性转化为一种优势，就会获得突出的效果。
例如，八年级《流体的压强》教学中，研究水流的压强变化，模拟两艘并排行驶的船只相撞情景。
实验器材：水槽、乒乓球、注射器。
实验操作：用水槽装水，用乒乓球模拟轮船，用注射器形成水流。观察两只乒乓球是否向中间靠拢。两只乒乓球打孔注水增加重量，重复实验。换用两块小木块进行研究。
探究实践中，并没有观察到预期的乒乓球向中间靠拢的现象。同学们通过讨论，分析出可能是乒乓球太轻，浸入水中体积太小，沿水平方向的压力太小，造成实验的失败。提出给乒乓球打孔注水增加重量或换用方形木块的改进方案，并进行了实验操作，取得了成功。
2.要有“等效替换”的思想
基于“等效”的科学原理，灵活运用一些功能相近的器材加以替换进行实验，更深层次上可以通过相似的实验方案，突破器材的限制，用一些简单的操作替换解决原有问题。
例如，在九年级《物体的内能》教学中，课本安排了一个活动：在吸滤瓶内装有少量的水，并滴入几滴酒精。用气筒往瓶内打气，当塞子跳出时，观察瓶内变化。实践中，发现这样效果不好，如果瓶塞太松，它跳出来时，瓶口雾气太少或根本看不到，如果瓶塞太紧，瓶塞弹不出来，又怕里面气压太大，担心瓶子炸裂。针对这个问题，在保留实验的原理和思想的基础上，对材料和方法加以替换。
实验取材：矿泉水瓶、少量水（加几滴酒精）
实验过程：先把瓶盖拧好，一只手握住瓶身的上半部，另一只手握住下半部，并像拧衣服一样，用力拧瓶子的下半部，只见瓶子的上半部越来越膨胀。将瓶口对着教室的大门，上面的手用手指在瓶盖上上顺着开瓶的方向顺势一旋，“砰”的一声巨响，瓶盖冲将出去，瓶口迅速升起一股浓浓的白雾，效果十分直观明显，学生纷纷议论，怎么会有白雾？将思维积极性的调动了起来。
三、“课堂低成本实验”效果评判的标准
1.要有视觉“冲击力”
实验力求“高成功率、高可见度、高透明度；过程变化大、仪器尺寸大、颜色对比度大”。这有利于给学生的视觉形成强烈的冲击，并烙上深刻的记忆。
例如，科学八下第2章《酸碱灭火器》，按教材的实验装置操作，经常会发生以下情况：（1）喷射现象不明显。（2）有喷射现象，但持续时间短且可能会发生胶塞被弹出，或液滴漏出，甚至有吸滤瓶发生爆炸的危险。为避免以上问题，让实验的现象更明显，改进如下：
实验器材：矿泉水瓶、小试管、玻璃棒、浓碳酸钠溶液和浓盐酸溶液。
实验制作：用500mL大小的矿泉水瓶，离口部5cm处打一个直径约1mm～2mm的小孔。瓶内装的温热浓碳酸钠溶液30mL左右（加几滴红墨水和洗洁精，效果更好），用小试管取10mL左右的浓盐酸，小心放入矿泉水瓶中，用一根与矿泉水瓶等高的玻璃棒顶住试管，拧紧瓶盖。
实验操作及现象：
翻转装置（如图），即可观察到明显的实验现象。伴随“嘶嘶”声，大量泡沫液体从小孔喷出，喷射现象明显。
对此实验研究发现，影响此实验效果的主要因素有两个：一是碳酸钠溶液的浓度和温度，浓度高，效果好，而碳酸钠溶液的温度越高浓度越大，所以用热溶液；二是碳酸钠溶液和浓盐酸溶液的量。改进后的实验，喷射效果相当好（雾化好、喷射时间长），且矿泉水瓶耐压，瓶口密封好，不会出现其他意外，实验操作中，如果不断上下振荡矿泉瓶则效果更好。
2.要有思维的深刻性
实验的装置和使用简单的方法应力求简单，这是为了避免喧宾夺主，突出观察的重点，毕竟学生观察思维水平并不高。实验改进不是为了减少操作，观察和操作的项目不能少，相反还要能够突出思维的深度。
例如，八年级《大气压》，因为科学前概念的干扰，学生总认为是“吸”而不是“压”的作用，为此，设计了演示实验。
实验器材：洗气瓶、橡皮管、注射器、气球。
实验制作：洗气瓶内装上气球，橡皮管连接注射器
实验操作：（1）橡皮管连接在装有气球的玻璃管上，用注射器往内推，气球明显变大。让学生认识这是压的结果。（2）橡皮管连接在另一玻璃管上，堵住装有气球的玻璃管，拉动注射器，气球不能明显变大。学生认识到“吸”并不能使气球变大。（3）让装有气球的玻璃管与外界连通，气球明显变大，学生认识到这是外界空气“压”的结果。
这个实验操作简单，可是观察过程复杂，并有深刻的思维，有效突破了认知的难点。
四、“课堂低成本实验”设计拓展的技巧
1.尝试创新选材
有道是实践出真知，实验开发的思路要宽，选材要宽泛，玩具、生活用品、高新材料都能为我们所用，因为前面已经论述到每种材料都有其特性。同时敢于失败的尝试，许多我们认为不可能的实验却有意想不到的效果。
例如，在《能量转换》教学中，利用小电机让学生观察不同能量之间的转化。
实验取材：小电机、单晶硅、小灯泡、钩码。
实验过程：利用普通灯泡照射太阳能电板发电，通过电动机转化为飞轮的动能。调节双掷开关，将电动机和小灯泡、电流表接通。利用钩码制作的飞轮的动能，驱动发电机产生电流，使灯泡发光。
这个低成本实验，既可以解释能量之间的转换，更为重要的是它可以结合生活实际，例如，千岛湖水库水力发电，天荒坪水库发电的实例加以解释说明，还可以为实践中太阳能的利用与储存在模型上提供了可能，小实验蕴含了大智慧。
2.尝试一材多用
基于“迁移”的科学思想，一件器材可以有多种用途，新教材中已经有较为明显的体现，如矿泉水瓶被应用到感悟物体的内能、力的作用效果（前面提到的内能实验还可以要用到七年级力的两个作用效果）、浮力的存在、二氧化碳与水反应、决定势能大小的因素等实验。所以对于一件开发的实验器材，我们要去挖掘其本身的多样功能，关注相通的知识，在另一种场景中加以体现，这是一种价值的提升。
例如，九年级《滑轮组》在课本实验在操作中，我们发现拉力与重物移动的距离缺少准确直观的测量，定量实验变成了定性实验，对于后续学习功的原理造成了障碍。针对这个缺点，我们加以了改进。
实验器材：挂板、铁钉、滑轮组、钩码、细绳。
实验制作：在底板上划好5CM间隔的横线数十条，
在实验板上固定铁钉。
实验操作：拉动细绳，观察动力作用点移动的距离和重物上升的距离，并找出它们之间的关系。
这个设计很好的解决了距离的定量问题，在后续的教学中我们将这块实验板拓展应用到对杠杆做功的研究，在对比了滑轮与杠杆这两种不同机械的做功结果，就可以归纳出机械做功的一般原理：Fs=Gh，使用任何机械都不省功。这就是一种拓展。
低成本实验是实验矿藏中的一块瑰宝，开发低成本自制实验运用到教学中，这既是是对新课程强调动手与动脑结合的一种体现，更是有助于激发学习兴趣，有效突破教学难点，本文的一些思考希望能起到抛砖引玉的效果。