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【基于学生为主体的低成本物理实验资源开发与研究】 初中物理实验

时间:2019-01-14 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  物理新课程探究教学活动中,通过物理低成本实验不仅可以激发学生的好奇心,使学生获得物理知识,培养实验技能,而且体现了物理新课程理念。学生通过物理低成本实验教学活动,学会的不仅是会做几个实验和掌握一些实验技术,更是物理的思维方式、实验方法、科学思维和创新思维训练的素质教育,是良好科学态度、科学作风的培养。《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,而且让学生深切地感受到科学的真实性,感受到科学和社会、科学和日常生活的关系。不能把低成本实验仅仅看作解决设备不足间题的权宜之计,应当重视在新课程理念下低成本实验在探究学习过程的作用和价值。
  
  一、低成本物理实验的特点
  
  1.至简
  低成本物理实验,思路简明,结构简单,操作简便。简明的思路,揭示了深刻的物理思想。简单的装置,利于学生集中注意力,观察物理现象和过程。简便的操作,凸显实验的实用性。此“简”并非“头脑简单”之低能,而是“大道至简”之睿智,是朴素外表和丰富内涵的高度统一。例如选用椭圆截面的大墨水瓶,注满红墨水,瓶盖上插入孔径2毫米的细玻璃管,用来演示微小形变的现象,其效果比用复杂的光杠杆系统装置还要好。正如麦克斯韦所言:“学生用自制仪器虽然经常出毛病,但他却会比用仔细调整好的仪器学到更多的东西。”
  
  2.至易
  低成本物理实验,材料易得,制作简易。生活中的一切材料,各种物品,都具有物理属性,在人为干预下均可显现物理原理。所以身边的物品、材料都是我们开展物理实验,探究和认识物理本质的重要资源。如一支铅笔,一个注射器、一个废灯泡、一个矿泉水瓶、一个易拉罐……在师生的巧思妙想中就可以成为预想不到的实验仪器。如用铅笔和一些辅助器材可制成密度计、滑动变阻器等,也可以用大拇指和食指顶住削尖的铅笔两端,探究影响压强大小的因素,还可以把它斜插入水中研究光的折射现象,……学生可以用一只铅笔进行十几个实验。而且,这些低成本物料的处理并不复杂,有的基本无需加工,有的仅需稍加制作。例如,普通饮料瓶不经加工,就可演示近10个实验。
  
  3.至奇
  低成本物理实验,设计新奇,效果奇妙。例如,用矿泉水瓶和小药瓶制作的“浮尘子”,听任实验者指挥,浮沉“由心”;用废灯泡、细玻管、橡皮塞、绒布、乙醚等制作的“饮水小鸭”,竟含有力矩与物体转动、重心、液体压强、饱和汽压、热力学定律等多个物理原理。这些新颖、独特、奇妙的实验带给学生的新奇感觉和新鲜刺激是无与伦比的,由此而对三维培养目标产生的“催化”效果和促进作用也是无可比拟的。
  
  二、低成本物理实验的教育价值
  
  1.低成本物理实验促进学生主动建构知识,形成实践技能
  低成本物理实验虽然成本低、但智慧不低,一个简单的实验,往往包含着丰富的知识和深刻的原理。古人早就归纳了“格物致知”的至理,亦即通过对事物、事实的探索才能获取真理,揭示了置身丰富多彩的实践对于获取知识的重要性。低成本物理实验取材方便,制作简单,为学生自己动手、自主实践提供了最大限度的可能,有利于学生自己操作,充分观察实验的全部现象和过程,从容体察知识发生和发展的来龙去脉,反复品味其中隐含的物理本质和原理,从而获得对知识意义的主动建构。
  
  2.低成本物理实验引领学生亲历探究过程,学习科学方法
  低成本材料都含有固有的物理属性。从认识其物理本质入手,可以开发一系列学生感兴趣的探究实验。例如探究塑料、玻璃等材料的导热性能,探究鸡蛋、易拉罐等材料的密度,探究戒指、项链等饰物的纯度,探究弹力与橡皮筋伸长量的关系,利用书本、粉笔探究物体的稳度以及“比较滑动摩擦与滚动摩擦的大小”,利用纸张、木块等材料探究“轻重不同、等高下落的物体同时落地”等等。低成本物品均蕴含一定的物理原理。根据电饭锅、电冰箱、微波炉、电视机、手机等家用电器或自行车、赛车等其它生活物品内隐的物理原理,可设计出难易不同的实验课题,供学生自主探究。
  
  三、让学生成为低成本物理实验资源开发的主体
  让学生成为低成本物理实验开发的主体,就是要引导学生主动观察大自然及生活中的物理现象,探究其中的物理原理;就是要引领学生自主生成开发项目,搜集低成本物品、材料,自制简易实验器材,进行物理实验探究。
  
  1.激发兴趣,形成开发意识
  兴趣和意识是行为的先导。只有“吊起他们的胃口”,“尝到其中的甜头”,学生才会心甘情愿地“斥巨资”“进驻”低成本物理实验的“资源开发区”。教师有意无意地在课堂上时常以自制教具做精彩演示,能有效激发学生跃跃欲试的操作欲望和欲罢不能的开发动机。不失时机地举办实验制作小讲座,或集中展示历届学生低成本物理实验成功之作,或组织学生体验充满动手乐趣的科技场馆,尽可能提供低成本物理实验的现实场景,这样情景交融的活动能进一步激发起学生兴趣,强化其开发意识。
  
  2.启发思考,生成开发项目
  通过认识生活物品或废旧材料的物理本质,生成开发项目。启发学生针对具体生活物品或废旧材料思考:能否代替其它的实验装置或器材?能否应用于其它实验中?能否应用它设计新的实验方案?能否一物多用?……例如利用医用注射器透明有刻度、能打气可抽气、能注水可抽水、密封性能也好的特点,可开发演示大气压强、浮沉子、连通器、蒸汽做功等四十多个实验项目。
  启发学生通过书本、网络收集低成本实验资料,结合自己的兴趣,生成开发项目。学生的开发不一定是创造发明,把从书本、网络等多种渠道收集到的文字资料通过自己的制作变成实物,也是一种开发。这种开发要经历收集材料、动手制作、试用、调试、改进、最后定型的过程,会遇到想象不到的问题,从发现问题、解决问题,到创造性地制作出作品,都要深入思考和反复论证,这样的开发过程,同样凝聚制作者的创造性劳动。在此过程中,学生的个性得到培养,特长得到发挥,思维能力、开拓精神、实践能力、创造才能都得到极大的发展。例如学生可以自制“针孔照相机、万花筒、模拟照相机、望远镜、潜望镜、水果电池、电动机模型”等等。
  3.引导行动,收集实验材料
  收集低成本实验材料,宜引导学生从就地取材的经济角度和变废为宝的环保角度出发,归结起来就是四个字:找、捡、讨、买。
  找。生活中时时留神,处处寻找。例如,找来牙膏皮探究船的浮沉及其稳定性;找来废牙刷柄做电荷间相互作用实验;找来搪瓷盆、硬币和玻璃杯做全反射实验;找来铅笔制作滑动变阻器等等。
  捡。在废弃物中捡破烂,在建设工地捡废料。例如,捡来旧罐头盒做帕斯卡实验;捡来麦乳精盒做滴水发电实验;捡来塑料瓶做液体压强演示实验等等。
  讨。向有关部门或有关人员讨要一些废旧物品。例如,向电工讨废旧日光灯管做成牛顿管;向医务室讨废针头,废药瓶;向办公室工作人员讨废椭圆形墨水瓶,腊纸筒等等。
  买。能不买的尽量不买;实在找不到,又不容易制作的物品,才花钱少量购买,例如磁铁、集成块、打气筒等。
  4.指导探究,进行简易实验
  学生在开发低成本物理实验项目的过程中离不开教师的指导,有时甚至要手把手地“传、帮、带”。这是由于尽管成本低,但有些实验技术含量其实不低,在一些关键的制作技术或操作手法上,教师还是要遵循心理学“最近发展区”原理,适时传授经验,适当予以点拨。
  5.组织交流,指导总结反思
  及时组织学生,集中展评制作,进行探讨交流。首先让学生自己介绍设计思想、实验原理、制作过程、操作程序,然后现场演示,再让同学互评,接着教师点评,最后遴选出优秀作品。根据师生意见进一步雕琢、加工、完善后,就可在更大范围内汇报展览,以激励学生的积极性。展览后妥善保管起来,留作启发新生开发低成本物理实验兴趣的“星星之火”。

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