初中物理低成本小实验的教学研究

初中物理低成本小实验的
教学研究
宿艳梅
河东区华杰中学
内容提要：
本文通过分析中学物理教学现状，结合低成本小实验在物理教学中的教学功能，阐述了低成本小实验的教学设计，最后探讨了物理低成本小实验的教学策略。

研究发现：低成本实验是提高教育教学质量、培养学生动手、动脑、创新能力和实践能力有效途径。

希望这些尝试性工作为物理学科的实验教学改革提供了有益的参考。

关键词：低成本小实验教学设计教学策略
无论是经典物理学的建立和发展，还是现代物理学的进展都与物理实验息息相关。

物理教学在提高学生的科学素养方面起到无可替代的作用，实验在物理教学中更是占有着举足轻重作用。

随着教育教学改革，新课程标准的实施，对实验器材的配备与使用提出了新要求，经济发展和科技进步又为实验器材提出了更高的需要，现有的实验器材以不能完全满足新课程改革的需要。

2003年4月出版的《普通高中物理课程标准》中在“内容标准”中几乎每一部分都提到实验，包括演示实验，学生分组实验和独立完成实验，学生设计实验等；又明确提出：应该最大限度地利用实验室现有的器材，力求利用多年闲置的器材开发新的实验，充分地开发和利用实验室的丰富课程资源，尽快改变实验室的封闭式管理状态”；“倡导利用日常器具做实验——实验室的课程资源不仅限于实验室的现有设备，学生身边的物品和器具也是重要的实验室资源等。

因此开展初中物理低成本小实验的教学研究是十分有必要的。

所谓低成本小实验的教学指在初中物理课堂上开展的小实验，他的“小”既是相对于精密的实验设备而言,也是相对于繁琐的操作过程传统实验而言。

它包括对课堂演示装置改进、创新的自制教具实验、取材于日常生活用品的随堂小实验等等，在新课程中它一般地出现在上述的学生独立完成实验和学生设计实验中。

一、低成本小实验教学功能
1、低成本小实验教学是对实验教学的一种有效的补充方式。

凡是使用实验器材的地方就必须讲究实验器材与教材的匹配，实验器材与教法的吻合，实验器材与教学目的的结合等问题。

据统计，初中物理学科的160多种必备教仪中有60多种能用低成本教具替代。

一些缺乏实验器材的演示实验可以用低成本小实验代替，如没有温度计演示仪，可以自制温度计代替；一些效果不明显，不易观察的实验可以用效果明显，易于观察的小实验代替，如教材提供的大气压强存在演示实验要求抽气机性能良好，并且能同时观察的人数较少，大多数学生由于看不清楚实验情形，而把它改成用塑料衣钩、皮碗反装羽毛球等小实验演示，效果更好。

2、低成本小实验教学有利于减少学生对实验的神秘感和陌生感。

我们的物理课堂实验教学过于正规,而课外小实验由于缺乏系统安排和检查也形同虚设，结果使学生对物理实验产生了神秘感和陌生感，让学生以为只有在实验室里和课堂上，用特定的仪器才能做物理实验。

那么，反过来考虑，使用日常物品所做的课堂小实验无疑可以逐渐改变学生的这种看法，拉近物理学与学生生活的距离，并将这种影响延伸到课外，使学生能够在自己的日常生活中去实验，去探究。

例如，笔者在课堂上介绍的水果电池就引起了学生极大的兴趣，有几个小组都将它作为自己课外小制作活动。

3、低成本小实验可以激发学生学习的兴趣。

由学生和教师共同设计开发的小实验,可以做到数量大,成本低,使学生能放手去探索。

许多学生面对精密的物理仪器，往往存在害怕损坏仪器的心理，这在一定程度上减弱了学生的研究兴趣，限制了他们的创造精神和探索行动。

为了保证仪器不被损坏，他们只能紧盯着老师的示范，亦步亦趋，有的甚至还要依赖老师帮助调试。

反之，当学生在实验中面对的是唾手可得的日常物品时，他们往往会焕发出巨大的热情，不厌其烦地把一个问题反复实验，多方研究，直至取得自己满意的效果。

4、低成本实验能培养学生创新能力和实践能力。

学生在参与低成本小实验设计的过程中，从对实验原理、实验装置进行综合的分析并对加以改进；从按实验的要求搜集材料，创造性地使用器材到进行物理实验，这一系列多侧面、多角度的设计实验方法或方案都需要学生充分地调动创造性思维能力、敏锐的观察力和丰富的想象力，是培养学生培养创新能力和实践能力不可缺少的体验。

二、低成本小实验的教学设计
所谓教学设计,就是按照教学目标,在一定教育价值观念和课程理念的主导下,把教材呈现方式，教与学的活动方式，教学的程序安排，教学媒体运用等进行综合考虑并做出总体策划的一个活动框架。

教师通过研究学生的实际情况，用系统方法把各种教学资源有机地组织起来，对教学过程中相互联系的各个部分的安排作出整体计划，建立一个分析和研究的方法，制定解决问题的步骤，对预期结果做出估价使教学素材既符合知识本身的逻辑结构，又符合学生的认知规律，达到教学素材处理上的优化。

与传统的实验教学相比，低成本小实验的最终目的是培养学生的动手能力、创新能力和实践能力等科学素养，从而发挥实验在物理学习中的作用，与物理新课程改革和发展的潮流相适应。

探究小实验要想发挥其最大作用，同样要进行教学设计。

进行探究小实验的教学设计通常要包括以下几个方面:
1、分析教学现状。

教学现状包括三个方面：作为教学主体的学生，作为教学策略的制订者和实施者的教师，以及作为教学活动中的认识客体的教学资料(在小实验中就是各种实验器材和组织形式，只有对以上三者进行了周密的考察与研究后，才能比较准确地确低成本小实验教学的起点)。

2、制订教学目标。

新课程要求的教学目标具有三个维度，即“知识与技能”，“过程与方法”，“情感态度与价值观”。

我们一般讨论的是课时教学目标，即针对一节课的教学目标。

在制订探究小实验的教学目标时应注意结合本节课的特点适当地体现出这三个维度，教学目标需要更加细化为针对该小实验所要达到的教学目标。

3、设计教学过程。

依据低成本小实验教学目标，充分利用学校现有的条件，发掘教师和学生手头的实验资源,发挥教师自身的特长并结合学生的特点，选取合适的教学方法、教学媒体和教学组织形式，对优化低成本小实验教学的过程，使教学过程协调，紧凑，流畅。

4准备实验教学。

教学设计方案在付诸实施之前，必须检查教学准备是否到位：教师、学生手头的资料是否齐备(如要求学生提前查找相关资料或自备实验用具,检查学生分组情况)；教学组织形式学生是否熟悉(如准备利用小组学习的教学组织形式时，要考虑学生是否知道分组的方式和小组成员的分工等)；教学设施是否就绪(如教室内是否有教学所需的电源，水源，多媒体设备等)。

5、教学反思与再设计。

教学过程是一个信息的传输与反馈过程，某一知识的信息量，不仅取决于这个知识信息的本身，而且还取决于信息传递的形式。

因此在教学设计中，教学反思与再设计是不可忽视的一个环节。

这个探究小实验是否达到了预期的教学目标，可以通过学生的自我评价，相互评价，教师的观察以及学生的课堂表现，作业、测验等渠道得到反馈信息，依据这些信息，教师可以对探究小实验教学做出一个综合性评价，明确教学的成功与不足，并对教学设计进行修改和完善，使之条理化、结构化，变得清晰明了，易于为学生所接受。

三、实施低成本小实验教学的策略
1、精心选择低成本小实验教学的内容。

教改实践表明，凡是与教学过程紧密结合，便于随堂进行并利于学生动眼、动脑、动手、动口，利于培养学生科学的实验方法和良好的实验习惯，利于发展他们智能的内容，都可选为学生边学边实验教学的内容。

根据中学物理教学大纲对能力、技能的具体要求，安排边学边实验的内容。

对于器材的要求不是很高的演示实验、课本上的小实验和一些实验习题改为低成本小。

例如，课本上用铅皮和铅盒来演示物体浮沉条件的实验，若改为低成本小实验，就可以让学生在课前准备好一支空牙膏管（尾端剪开）和一只玻璃杯。

实验时，先让学生把牙膏管捏扁放在盛水的玻璃杯里，它就在水中下沉，然后将牙膏管鼓起一些，它就能上福
2、用心准备低成本小实验教学的仪器。

由于初中物理实验仪器一般都比较简单，多数实验都是定性的，有些定量的实验精确度要求不高。

因此，大部分初中物理实验仪器都可以自制，可供选择的器材也很广泛。

例如，没有平底试管，可用废旧的平底小药瓶来代替；没有弹簧秤，可发动学生用废钢丝绕制，没有溢水杯，也可以用在玻璃杯上套两个橡皮圈的方法代替；等等。

对学生边学边实验仪器的准备要做到仪器不宜复杂，操作技能要求不宜过高，实验规模不宜过大，一次实验所用仪器数量不宜过多，实验时间不宜过长，同时实验安全要有保证。

通过这次研究，我认为低成本小实验还是大有潜力可挖的。

在实验仪器完备的地区和学校，低成本小实验可以丰富课堂教学手段，加强物理与社会，物理与生活的联系；在实验仪器不足的地区和学校，低成本小实验则可以承担培养学生实验技能和物理学思维方式的重要作用。

此外，低成本小实验的示范和辐射作用也是不容忽视的，低成本小实验可以演变为课外小实验，研究性学习课题和开放性实验室，甚至可以成为具有特色的校本课程的一部分。

低成本小实验以促进物理课程建设为目标，解决教学装备不足或陈旧的契机，创造出个性化、本土化的教学装备和器材，这将给物理课程带来新的活力，使学习变得更有意义。

参考文献：
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