低成本实验在初中物理教学中的应用，本文主要内容关键词为：低成本论文,物理论文,初中论文,教学中论文，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。
物理是一门以实验为基础的自然科学，积极有效地进行实验教学有助于学生掌握和运用物理知识和技能。然而在实际的实验教学中却常常存在着不少问题：
物理实验教学器材落后，不能满足新的教学要求，至使部分教师只能以演示实验代替学生实验。
教师过分追求多媒体的模拟实验，不重视学生的实际操作。
由于新教材体系的安排，许多物理实验学生在预备年级和七年级的《新综合科学》中已接触过。如果物理课上老师仍做这些实验来“炒冷饭”，必然对学生缺乏刺激，不能有效激发他们的学习兴趣。
《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。综观近年来的理科教育改革，可以看到这样一种现象：无论是在发展中国家还是在发达国家，提倡随手取材的实验已成为一种共识，都主张主动运用低成本的器材，如日常生活用品、玩具、废旧（弃）物，现成的非专用仪器（器材）等制作小实验，即开发低成本的小制作、小实验，并取得相当成功的教学效果。这种求朴返真、化繁为简的改革理念，是由自制教具等低成本实验的教育特点所决定的。
一、低成本实验具有如下特点
1.亲切。由于实验取材于学生身边熟悉的东西而且制作又比较简单，因此有利于消除学生对科学研究的神秘感，激发学生参与活动和学习的兴趣，产生强烈的学习动机。例如，学习《电功》时，我让学生在课外准备好从各种废弃电动玩具上拆下的小电动机，上课时利用实验室提供的导线、电键等器材，学生自行设计了各种有趣的电路来探究电流做功大小与哪些因素有关，课堂气氛非常活跃。
2.易于揭示事物的本质特征。由于这些教具主要是在教师的指导下完成的，教师对教学的需要体会深切，因此应用它的教学效果一般都比较好。
3.含创造教育因素。设计低成本实验是一种有目的的、操作性很强的实践探索活动。由于自己制作教具，往往在构思、取材或局部结构方面有自己的特点和某些改进，或者通过在制作过程中解决问题，给学生以启示，可以有效地开发学生的智力和发展良好的非智力因素。例如，充分利用医用一次性注射器就可以完成多个实验或自制仪器：堵住装针头的出口，推动活塞可用于观察“空气占有空间”和“空气可以压缩”；可用于做“研究大气压力”和“研究压力与沸点的关系”等实验；取其针筒，把装针头的出口封死，将此端配一个厚2厘米直径为4厘米的圆形泡沫塑料做底（中间挖一个圆孔，刚好能插上针筒），把针筒的口部剪齐，就是一个很标准的量筒。
4.低成本。初中物理教学中，学生在知识学习、技能训练、实验探究等活动中，一般不要求严格的环境和精密的仪器，这为低成本实验提供了条件。由于取材广泛，教师和学生自己制作，成本低廉，有时可以有效缓解资金短缺的不足。
二、低成本实验在初中物理教学中的应用
近几年，通过自己在教学中的努力实践和不断借鉴，使低成本实验在初中物理教学中发挥着重要的作用。
1.应用低成本实验可以不断改进学生实验，为学生提供多种学习经历，丰富他们的学习经验
在物理实验中，不仅要求学生关注实验本身，更重要的是让学生经历与科学工作者进行科学探究的相似过程，学习物理知识与技能，体验科学探究的乐趣，领悟科学的思想和精神。应用学生身边的器材做简易的随堂实验，可拓展实验空间，增加学生实验探究经历，是改善学生学习方式的重要手段之一。
例如：“温度和温标”的教学中，原来的教学设计中老师只是拿些温度计让学生观察、使用，学生对知识的掌握只能停留在对温度计的作用、结构和原理等浅层次的识记阶段，自主探究能力不能得到培养。新课标下的课堂教学中，我给学生准备一个平底烧瓶、一根细长玻璃管、一些染成红色的水和刻度尺等这些常用的实验器材。通过老师的渐进性提问“如何用平底烧瓶和其他器材来比较两个烧杯中水的温度”“看到什么现象”“玻璃细管中的液柱为什么会先上升再下降或先下降再上升”“你能较准确地说出这两杯水的温度吗？你认为还需要什么器材”“你们手上的装置与实验室用的温度计在结构上有什么类似”“你能将这个装置改进成一个简易温度计吗”。学生在将瓶中装满水，插入细管盖紧制成一个温度计的模型的实验过程中，不仅很容易理解有关温度、温标的概念，并且通过将模型改进成实用的简易温度计，经历了与往常不同的学习方式，拓展了学生的思维，培养了学生的创新意识。而且小小的一个平底烧瓶贯穿了整个教学内容，这样的低成本实验教学既活跃了课堂气氛、调动了学生的兴趣，课堂教学效果又非常明显。
2.应用低成本实验促使手脑并用、培养科学兴趣，有助于STS教育
情景创设是课堂教学内容的重要组成部分，新课标要求教师应精心选择具有针对性、启发性、能吸引学生注意和激发兴趣的材料，设计一些典型的简单事例，使学生对物理概念、规律在生产和生活中的实际应用以及科学技术与社会之间的关系有更深的认识。用身边的事物做低成本实验，来解释和总结物理规律，学生听起来熟悉，接受起来就容易了。不断发掘有利于物理教学和STS教育的低成本实验，可以极大地丰富我们的课堂教育。
例如“帕斯卡定律”中演示液压机不仅笨重、搬动困难，而且实验现象不易观察。改用“气体千斤顶”，效果明显：取一个医用500mL～1000mL引流袋（要求崭新未用过），这就是一个很好的“气体千斤顶”（也可用气球自制），如附图所示。把引流袋平放在桌面上，在它上面压上5-6块砖头。为使实验精彩，我不用打气筒，而是用嘴去吹引流袋上的引流管。当用力向引流袋中吹气时，重重的几块砖头就被举起来了，并翻倒（学生发出惊呼声）。为了让学生参与实验、亲身体验，我将8个500mL（或4个1000mL）的引流袋平放在桌面上，用一块60cm×45cm的木板放在这些引流袋上，再请一个同学坐在木板上，另外又请八个同学同时向袋内吹气。这时坐在木板上的同学被顶起来了。“嘿，吹气竟然能把人顶起来了（学生赞叹）精彩的实验，再一次使学生的情绪达到高潮。实验做完，让学生想想这是什么原理，学生很容易明白。当我进一步提问：“你们能举出一些生产和生活中利用帕斯卡定律的例子吗？”学生们很快举出针筒打针、修理汽车用的油压千斤顶等，一个学生还联系这个实验，指出给自行车、汽车轮胎打气，实际上就是利用了帕斯卡定律。低成本实验让学生深切感受到了从生活走向物理、从物理走向社会。
附图
3.恰当的利用低成本实验器材，可以优化教师的教学方式，进一步提高课堂教学的效能
新课标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。以往在课堂教学中，我们往往会准备很多实验器材，但几乎每样器材只用一次就放置一边了，整节课忙得不亦乐乎。老师费时费力，学生的注意力也很容易经常被分散到老师取放实验器材的动作上去了。合理应用低成本实验，课堂教学即时效果会更好。
如“大气压强”教学中，我准备了一个拔火罐。可用它吸住并提起一块玻璃说明“大气压强的存在”；可以让学生通过测量玻璃所受的重力和拔火罐的吸附面积大致估算大气压强的大小来说明“大气压强很大”；在分析“大气压强的应用”时可以让学生观察拔火罐上的“小孔”并解释为什么这么设计。这样一个拔火罐贯穿大气压强的现象、大小和应用这条主线，教学节奏紧凑，课堂教学即时效果明显。再如前面提到的平底烧瓶在“温度和温标”中的应用设计等等，都能充分说明这一点。
4.应用低成本实验创造性地设计小实验，突破教学难点
物理课本提供了基本的教学内容，但教师在教学时不应仅局限于课本所呈现的内容，而应在理解课本编写意图的基础上，把握教学内容的重点和难点。低成本实验无疑是极好的一种手段。
例如，“凸透镜成像规律”是初中物理光学中的重点知识，要求通过实验探究让学生发现和归纳实验结论。通常作为物体的都是蜡烛，实验中烛焰的像是放大还是缩小、正立还是倒立等现象很直观，但一般情况下学生几乎很难自主发现凸透镜成实像时物像“左右互置”这一特点。改用两节干电池和若干发光二极管做成一个可控发光的“上”字代替烛焰，则“物像左右互置”的实验现象更明显，学生基本上都能自主发现，归纳出成像规律更快捷、更完整。而且，这样既可以重复实验、节约资源，减轻实验老师因蜡烛燃烧的损耗需不断更换的工作量，还可以避免因大量蜡烛燃烧时产生的烟雾，可以更好地保障师生的身体健康。
三、反思
通过实践和借鉴，我对低成本实验也有了进一步的体会。
1.低成本实验教具虽然成本低，但智慧不低、价值不低。利用和制作低成本实验，对教师的业务素质要求较高：不仅自己要动手参与设计和制作，还需要指导和帮助学生进行小制作、小发明；不仅需要专业知识，还需要一定的动手能力。所以教师加强自身的知识更新和专业素质培训是非常重要的。
2.低成本实验设计中更值得欣赏和提倡的不是实验器材的简单替代，而是实验装置的简化，特别是对一个原本已不太复杂的实验装置做进一步的简化，使实验现象更明了。
3.低成本实验的设计与改进是一个循序渐进的过程，有时需要经过长时间的探究，甚至可能做出来的器材并不能达到预期的效果。这时需要集体的智慧和力量，我常常在向同事和学生讲解设计意图和思路的过程中得到启发，从而完成实验。这对我，还有学生都是一个学习和提高的过程，并使师生关系更融洽、平等。
4.不能把低成本实验仅仅看作解决设备不足问题的权宜之计，而应重视在新课程理念下低成本实验在初中物理学习过程中的作用和价值。
使用身边随手可得的物品进行探究活动和各种物理低成本实验，构建让学生经历从自然到物理、从生活到物理的认识过程，可以拉近物理学与生活的距离，能有效地开展科学探究实践活动，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，培养学生的探究精神、实践能力和创新意识。另一方面，由于低成本实验中采用的器材大多数本来的用途并不是进行物理实验，所以这种做法本身就是一种创新能力的培养和提高。