如何開發物理實驗的各種資源

摘要：加強學生技能訓練，強化技能培養，培養學生的創新能力和創新才能，是當今各級種類學校教學改革和發展的重要環節。對于物理是一門以實驗為基礎的學科，“實驗”是物理課改永恒的主題,搞好教學設備、教學儀器、教學模型的實驗是全面提高學生科學素養的重要途徑，注重激發學生學習物理的興趣，培養科學探究的意識和養成自主學習的習慣，也是利用和開發課程資源的表現。
一、挖掘實驗室資源，提高實驗器材的利用率:
　　1、開放實驗室，增加學生實驗次數。
　　要充分地開發和利用實驗室的教學設備、教學儀器、教學模型的豐富課程資源，必須改變實驗室的教學設備、教學儀器、教學模型的封閉式管理狀態，通過建立開放性實驗室鼓勵學生主動利用教學設備、教學儀器、教學模型的教學實驗儀器進行各種探究活動。探究題目可來源于教材或課外習題，根據題目猜想假設、制定計劃、選擇器材、進行實驗、分析論證、評估交流，讓學生自由探究。這一活動對突破教學難點和提高學生探究能力大有裨益。
　　2、開發教學設備、教學儀器、教學模型的實驗器材，力爭做到一物多用。
　　如何能充分利用教學設備、教學儀器、教學模型等專業實驗室現有的實驗器材，讓實驗器材的性價比更高，這是新課改對實驗老師提出的新課題。在教育教學中，我們開動腦筋，不斷嘗試將實驗室里的器材加以組合或開發，可以讓一個教學設備、教學儀器、教學模型等器材完成更多的實驗探究。比如：試管，我們可以充分發揮試管在教育教學中的作用，利用試管探究音調問題。用嘴對著空試管吹，讓其發聲，再在試管中加一些水，再對著試管口吹氣，讓學生去體會聲音的不同，從而去感覺音調;在學習大氣壓強的時候，可以做“大小試管”的實驗(圖1)，讓學生體會大氣壓強的存在。在學習浮力的時候，可以利用試管制作浮沉子(圖2)演示上浮、懸浮、下沉。還可以制作潛水艇模型演示潛水艇原理(圖3);再如：激光筆和平面鏡是用來探究光的反射規律的，我們還可以用它改變光傳播路徑的功能將桌面發生的微小形變加以放大(圖4)，使學生看的更清楚。以上實例說明其實只要我們開動腦筋、多思考、充分利用實驗器材，開發更多的實驗，讓實驗器材可以發揮更大的作用。
二、聯系生活實際，豐富實驗教學資源
　　教學設備、教學儀器、教學模型的實驗資源不僅限于實驗室的現有設備，學生身邊的物品和器具同樣是重要的實驗資源。新課程強調物理學習要聯系實際、貼近生活，引導學生關注生活，觀察日常生活中的物理現象，那些最常見的生活現象、最普通的日常用品都可以成為非常好的實驗資源，利用身邊的物品進行物理實驗，這種做法本身就是一種創新。在物質資源比較匱乏的時期，朱正元教授曾提出“壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”的主張，現在實驗室條件已經得到了極大的改善，但新課程倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，提倡學習方式多樣化，這樣僅靠實驗室的有限器材是不能滿足課改需要的，因此我們更應提倡學生用“壇壇罐罐”來做實驗。朱正元教授說：“不要迷信只有工廠制造教學設備、教學儀器、教學模型的儀器才是儀器。”用一只塑料杯可以做物體的慣性、水的表面張力、大氣壓力、摩擦力、熱的傳導和輻射、聲的共振、摩擦起電、光的反射與折射等10多個實驗。一支鉛筆，一個塑料瓶、一個易拉罐……都是很好的實驗資源。
　　例如：運用控制變量法研究“影響液體蒸發快慢的因素”的實驗中，需要一個恒溫容器來控制液體溫度保持不變，家用的調溫電火鍋就基本能滿足實驗的需要。又如我們利用小鞭炮來模擬火箭升空的實驗，把小鞭炮去除引火線，對折后固定，在對折后的破裂處點燃時會噴出火焰，能使放在下面的紙片燃燒起來。通過觀察小實驗后，再引導學生一起來解釋為什么火箭發射臺底要建一個大水池？為什么我們在電視屏幕上看到火箭發射升空的瞬間會有大量的煙霧產生？在模擬小實驗的基礎上進行解釋，學生比較容易理解，也讓學生感受到高科技并不那么神秘，激發學生的求知欲、點燃學生思維的火花。
三、整合課內實驗和課外實驗，改革作業的形式和內容
　　新課程強調培養學生的創新精神和實踐能力，以學生為本，改進學習教學設備、教學儀器、教學模型等專業實驗室訓練方式、完善學習評價。如何落實減負增效，對學生課外作業的研究和實踐也是我們需要積極探索的問題。比如結合活動卡上的一些實驗活動，或者布置“長作業”，讓學生進行實驗設計和探究，學生可以利用生活中的一些廢舊物品來動手實驗和探究，在研究過程中可以更深入理解物理概念和規律，對培養學生理論聯系實際、物理學習的興趣都非常有效。同時還可以把學生課外實驗中的一些實驗方案、收集的一些實驗數據，作為課堂教學的資源，拓寬了課堂教學的時空，整合了課內外的實驗資源，改變了作業的內容和形式，使學生的興趣和能力及探究意識得到培養。
　　如：“簡易溫度計”的制作，并要求學生按照攝氏溫標的規定，在簡易溫度計上粗略地標上刻度；又如學習了“比熱容”概念后，讓學生分組探究不同材料的保溫性能，并能夠用實驗測量的數據，寫出實驗報告等。
　　教學設備、教學儀器、教學模型的實驗資源的開發與整合并不是要一味地追求信息技術手段的運用，不是為整合而整合，而是要結合我們的教學實際，使物理實驗在教學中激發學生學習物理的興趣，培養科學探究的意識和養成自主學習的習慣等方面發揮更大的作用，我們需要不斷思考和實踐。
四、開展自制教具活動，培養師生創新能力
　　新課程標準對實驗、探究、實踐活動提出了更高、更新的要求。學校教學設備、教學儀器、教學模型的實驗器材配置雷同、整齊劃一，不利于教師個性化教學，同時學生的個性發展也受到了極大限制。所以我與學生，群策群力，大力開展自制教具活動。例如：在研究阿基米德原理的實驗中，需要用溢水杯來完成實驗，但由于實驗室溢水杯數量很少，分組實驗的可能性極小，這樣我動員學生自制溢水杯。學生找來易拉罐和氣嘴，做出很有實用價值的溢水杯，不但解決了難題而且提高學生動手能力。再如：在學習電磁繼電器時，課本上沒有安排什么相應實驗，學生分析和接受起來有一定的難度。為此我指導學生利用廢舊起輝器中的雙金屬片(受熱彎曲)、紅綠發光二極管、電磁繼電器、電源計了一個火災自動報警器來演示電磁繼電器電路的工作情況(電路圖如圖5)。制作完成后，把該裝置分別放在各班教室，讓學生們課下自己觀察、實驗，極大地激發學生的熱情，同時制作者也有一種成就感。這一舉措備受廣大學生的青睞。
　　有些課本上的實驗按課本上的裝置來操作很難完成，這樣我就和學生一起研究如何改進實驗裝置，設計出新的教具，順利完成實驗。如：“探究摩擦力大小與哪些因素有關”的實驗是初中物理教學中的重點實驗，該實驗絕大多數教師采取講實驗的方式進行教學，因為實驗過程中要求勻速拉動彈簧測力計，只有這樣物體在水平方向上才受平衡力，摩擦力才等于拉力，而實際操作中很難實現勻速拉動，成功的可能性非常小。
五、結束語：
總之，物理趣味實驗不是學生實驗的重復疊加，更不是課堂教學的延續，它是在物理理論教學的基礎上，實施的一種新的教學模式，是學生技能培養和創新能力提高的一個重要的教學環節，它能夠進一步提高實驗效率，使學生將理論知識、實驗結果和技能知識轉化為動手能力和創造能力，發展為創新能力。對教學設備、教學儀器、教學模型的教學的實踐使我們深深體會到：物理趣味實驗的建立和運行，在加強學生動手能力培養方面，在促進學生學習能力和創新能力培養方面確實是一種先進有效的方法。

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