低成本 高智慧 深探究（四）——低成本实验在物理教学中的开发与利用，本文主要内容关键词为：低成本论文,物理论文,教学中论文,高智慧论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
四、开展课外实验，激发探究兴趣
为了更好地完成中学物理教学任务，充分发展学生的学习兴趣与智力，必须把课内教学和课外活动有机地结合起来。教育部颁布的《普通高中物理课程标准》中提到：“提倡客观记录学生提出的问题以及在理论学习、物理实验、小论文、小制作和科学探究等活动中的表现，是关注学生的观察和实验能力、提出问题的能力、做出猜想和假设的能力、收集信息和处理信息的能力、交流的能力等”。新课程物理教科书（如人教版）中也安排了许多“做一做”的实验栏目，它要求学生在老师的指导下，用简易的器材在课内或课外完成。而这些实验以小型、灵活、生动、多样的特点满足不同程度、不同个性、不同兴趣的学生的需求，同时在选题、取材、时空上都比课堂教学有更大的灵活性。课外实验（小实验、小制作）不仅能使学生认识到科学与生活有密切的联系，而且有利于培养理论联系实际、灵活运用知识的能力。
1.观察性小实验
为配合主题教学内容，选取生活中一些物品当作实验器材，让学生自己独立完成以观察为主的活动。这些观察性小实验可以在课堂上完成，也可作为家庭实验。活动的重点是放在扩大观察的范围和培养兴趣上。可以事先给出若干思考题，让学生记录观察到的现象，并进行分析解释。
笔者在教学“光的折射定律和全反射现象”时，布置学生们做如下实验：取1枚硬币，放在盛有水的玻璃槽中，用1只玻璃杯倒过来罩在硬币上，如图1所示。
图1
在观察前，先想一想：能看到硬币吗？怎样才能看到硬币？
然后，从硬币的正上方开始向下逐步改变观察方向，可以看到许多事先意料不到的现象：
①从视角a至b的范围内观察，会看到硬币的像；②视线从b到c移动过程中，硬币逐渐消失；③当视线从c向d移动时，硬币又复现；④当视线向d移动过程中，在某一方位可以同时看到3个硬币的像；⑤当你从e方向向上观察时，可以看到2个硬币的像。
想一想：为什么会这样呢？
通过观察—思考—再观察—再思考的实践活动，学生反映收获很大。
实验是为教学服务的，而学生的学习兴趣又直接影响教学质量。因此要求在实验设计上尽量增加趣味性。在教学动量定理时，让学生在课余做一做这个实验：将1支钢笔竖直放置在桌面边沿的白纸上。如图2所示。一手握住白纸A处，另一手飞快地向下击打纸条，纸条被快速拉出，钢笔依然不倒。这个实验以“险”和“惊”引得学生注意，实验的成功又促使学生对实验原理的解释，有效地激发了学生的学习兴趣。
图2
2.探索性小制作
在教学中进行小制作，不仅能激发学生学习物理的兴趣，又能直接切入主题进行教学设计。这类实验所需要的材料一般都是家庭生活中常见或废弃的物品，这些材料同样能使实验活动的开展具有强大的生命力。如为了配合《反冲运动》的教学，帮助学生进一步理解物理规律，灵活运用所学的知识，训练实验技能，我们让学生设计和制作一些小实验，并请他们上讲台表演、解说，其他同学进行评价，见表1。
表1
3.随堂性学生实验
物理教材的突出特点是“以物论理”。在教学中开发一些简易的随堂学生小实验，边讲边实验，当堂澄清物理现象和概念，收效特别好。
如光的偏振是新增加的内容，学生对光的偏振缺乏感性体验，而实验室的偏振片太小，可见度低，效果差。为此，我们去厂家采购了许多大型的偏振片，发给学生，采用边讲边实验的方法，效果很好。
【实验1】观察自然光
●透过1块偏振片，观察日光灯（或日光）；
●旋转这块偏振片，再观察，灯光亮度有变化吗？
●再加上另1块偏振片，观察灯光强度的改变（如图3）。
图3
【实验2】观察反射光
●透过偏振片观察手电筒照射在桌面上的反射光（如图4所示）；
图4
●转动偏振片，观察光强度的改变；
●在光强度最亮时停止转动，此时偏振片的偏振方向即是垂直入射面的方向；
●用偏振片观察手电筒照射在各种材料表面（水面，金属面，玻璃面，陶瓷面……）上的反射光。
观察表明：如果入射光方向合适，反射光与折射光之间的角度是90°（玻璃板的背面最好用墨汁涂黑，当灯光的入射角保持在θ=57°左右时，观察的效果最好）时，反射光和折射光都是偏振光。
玻璃器皿、水面、陈列橱柜、油漆表面、塑料表面等，常常会出现耀斑或反光，这是由于光线的偏振而引起的。用偏振镜片并适当地旋转偏振面，就可以消除或减弱这些光滑物体表面的反光。
【实验3】鉴别液晶屏和天然水晶
●透过偏振片观察液晶屏（手提电脑屏幕、手机屏幕，数字表等）；
●转动偏振片，观察液晶屏的光强度的改变（如图5a、5b所示），这是为什么？
图5
●你怎样用偏振片鉴别天然水晶？（有双折射率的天然水晶，在偏光镜下转动360°有四明四暗变化的是天然水晶）
【实验4】偏振性质的进一步探究
●将玻璃纸、塑胶袋平行插入2片偏振片之间；
●调整偏振片，观察图像的变化；
●剪5段不同长度的透明胶带，呈阶梯贴在偏振片上，再透过偏振片观察两偏振光（如图6）；
图6
4.趣味性游艺实验
趣味性是教学中永恒追求的目标，趣味性实验是学生最喜爱的教学活动。为了培养学生对物理的兴趣，活跃学生的文化生活，我们应开展一些趣味性实验，在游艺晚会上进行，或者在学校科技节上表演。这类实验制作成本低廉，制作简便，效果明显，并适当加上艺术夸张，使之新奇、有趣，深受学生们的喜爱。
笔者曾在一所农村中学（富阳场口中学）指导过探究性趣味实验的开展。下面采摘学生参与活动的两则实验：
【第1则】比一比，谁做的实验妙？（用可乐瓶做实验，如图7a）
表演1——“大鱼吃小鱼”：取一个约30cm高的塑料瓶，将彩色塑料片剪成各种形状，大小适当的小鱼（如图7b所示），用约10cm长的线一端系住小鱼，另一端系在铁钉等重物上，放到塑料瓶里，使得小鱼能浮在瓶子的中下部，再给小玻璃瓶添上鱼鳍，做成大鱼。表演时，只要一捏可乐瓶，大鱼就游到水里吃小鱼了。
表演2——“旋转浮沉子”：只要一捏瓶身，小药瓶就往下沉，一松手，小瓶子就一边旋转一边浮起来了（图7c）。
表演3——“沙漏浮沉子”：将瓶子翻转，猜一猜：瓶子里的浮沉子会怎样？这涉及到浮沉子所受到的压力与浮力之间的关系（图7d）。
图7
【第2则】比一比，谁的电能大？
实验器材：把铝板和铜板剪成手掌形状，分别与灵敏电流表相连接。如图8所示。
图8
游戏情景：这是一个非常有趣的互动实验。用双手分别按住铝板和铜板时，看到电流计指针偏转了！表明你的手掌构成的电路中产生了电流。比一比，谁的电能大？
猜想：
●哪块板失去电子？哪一端是正极？
●如果你的手掌是湿润的，电流会如何？
如果在两金属板上面铺上白纸后，再按上手掌，有电流吗？
进一步探究：
●这也是一种原电池吗？当把两金属板插入盐水里（或者电解质溶液里），会有电流吗？
说明：
人手上带有汗液，而汗液是一种电介质，里面含有一定量的正负离子。铝板比铜板活泼，铝板上汗液中的负离子发生化学反应，而把外层电子留在铝板上，使铝板集聚大量负电荷，铜板上集聚大量正电荷。当用导线把铜板和铝板连接起来，铝板上的电子通过电流计将向铜板移动，在导线中有电流通过，故灵敏电流表指针偏转。
探究性趣味物理实验极易引起学生探究的兴趣。它可以巩固和加深对物理知识的理解和掌握；全面培养学生解决实际问题的能力和相互交流协作的能力；培养学生克服困难、锲而不舍的精神，并从中获得一种意志、个性上的自我完善的满足感和愉悦感。
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