低成本实验在初中物理教学中的应用
武威第十一中学 顾新成
物理学是以观察和实验为基础的自然科学，与现实生活联系非常紧密。新课程降低了对课本知识的深度和难度，增加了实验内容，但由于条件，很多学校没有成套的标准化的实验器材，教学因此而受影响。如果我们开动脑筋，开发低成本实验，就会优化课堂结构，丰富课堂内容。 开发低成本实验，关键是教师要善于思考，勤于动手。不仅可以帮助学生直观感受物理现象，深刻理解物理规律，体验物理之美。同时，也能极大地调动学生学习物理的兴趣和积极性，是培养学生创新精神和实践能力。 一、低成本实验的特点
1、低成本、可利用资源多，学生的可操作性强。
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。低成本实验取材广泛，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。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。
2、亲切、所用器材与学生的生活联系密切。
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。
3、学生自己动手、动脑，易于观察事物的本质特征。
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。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。 二、低成本实验的应用措施
1、积极开展课后自主探究活动,为低成本实验的开发提供平台。师生共同享受低成本实验的乐趣,激发进行低成本实验设计的热情。如水火箭兴趣活动,材料易得,但用到的物理知识又很多,很有教育意义,可以让学生知道反冲,动量守恒,射程等很多物理知识。学生还可动脑设计如何让水火箭缓慢落下来,如让水火箭带上个降落伞,如何让它飞得更高更远,多级水火箭应该如何设计,如何制作等,可以充分发挥学生的想象力,给学生很好的设计平台。
2、做个有心人,平时注意有选择性收集些废旧物体。所谓巧妇难为无米之炊,要能做到低成本实验开发,平时一定要注意积累,物件多了往往能触发我们的灵感,设计出一些巧妙的实验。打火机上的点火器,用来做模拟热机中的火花塞。烂收音机中我们可以拆到永磁铁,还有细小的动感线圈、电感、电容、电阻元件等,这些都是我们做电路方面实验的好材料。
3、打破旧观念,多角度看一个物体,做到一物多用。例如用断钢锯可以来做力使物体产生形变的小实验,也能让它做音调与频率的关系实验。我们可以把一个纸杯做阿基米德实验,也可以让它做纸电话,还可以用来做个针孔相机。用注射器可以做大气压里面的很多实验,如证明大气压的存在,气体压强与体积的关系,热现象里面气体对外做功内能减小的实验等。一个鸡蛋可能用来做惯性实验,也可以用做
浮力实验,也可通过砸不烂的鸡蛋来演示压力与压强、冲量与动量等。
4、审思原来的实验,思考改进方法。如在做阿基米德实验的过程中,课本上是用溢水杯溢水出的多少和小石块的浮力来进行比较从而得出浮力规律,在做这实验中由于很难收集溢出来的水,使得这个实验很难做成功。但如果我们用一个注射器来抽水代替溢水这个实验就能很容易成功,而且误差也小。
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。