卞祖武　賴肖冰

一、引言

低成本物理實(shí)驗(yàn)，泛指利用學(xué)生身邊的低成本物料(學(xué)習(xí)用具、生活物品、廢舊材料、廢棄玩物等)開發(fā)的實(shí)驗(yàn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、取材方便、操作簡(jiǎn)易、安全可靠、成本低廉等特點(diǎn)，以其描繪物理圖像直觀形象深受物理教師喜歡。李政道曾經(jīng)說過：“自己動(dòng)手做的儀器，永遠(yuǎn)比買來的好?！惫P者根據(jù)多次承擔(dān)省級(jí)物理骨干教師培訓(xùn)的經(jīng)歷以及對(duì)部分地、市中學(xué)進(jìn)行的調(diào)查了解到，開發(fā)低成本物理實(shí)驗(yàn)的工作并沒有引起足夠重視，僅有少數(shù)學(xué)校、少數(shù)教師，或出于個(gè)人興趣，或由于參賽需要，制作少量簡(jiǎn)易器材，開發(fā)少量簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)。究其原因，一是廣大教師尚未真正認(rèn)識(shí)到低成本物理實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值，尤其是在實(shí)現(xiàn)三維課程目標(biāo)上的獨(dú)特功能；二是開發(fā)低成本實(shí)驗(yàn)從確定項(xiàng)目、制定計(jì)劃到收集資料、進(jìn)行制作都要投入一定時(shí)間、精力，教師們感覺“不劃算”。筆者認(rèn)為，要扭轉(zhuǎn)這種“不作為”的消極狀態(tài)，教師不僅要提高認(rèn)識(shí)，而且要引領(lǐng)學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)開發(fā)的主體，只有這樣，低成本物理實(shí)驗(yàn)才能牢牢植根于新課改的土壤。

二、低成本物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

1.至簡(jiǎn)

低成本物理實(shí)驗(yàn)，思路簡(jiǎn)明，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。簡(jiǎn)明的思路，揭示了深刻的物理思想。簡(jiǎn)單的裝置，利于學(xué)生集中注意力，觀察物理現(xiàn)象和過程。簡(jiǎn)便的操作，凸顯實(shí)驗(yàn)的實(shí)用性。選用橢圓截面的大墨水瓶，注滿紅墨水，瓶蓋上插入孔徑2毫米的細(xì)玻璃管，用來演示微小形變的現(xiàn)象，其效果比用復(fù)雜的光杠桿系統(tǒng)裝置還要好。正如麥克斯韋所言：“學(xué)生用自制儀器雖然經(jīng)常出毛病，但他卻會(huì)比用仔細(xì)調(diào)整好的儀器學(xué)到更多的東西?！?/p>

2.至易

低成本物理實(shí)驗(yàn)，材料易得，制作簡(jiǎn)易。生活中的一切材料、各種物品，都具有物理屬性。所以身邊的物品、材料都是我們開展物理實(shí)驗(yàn)、探究和認(rèn)識(shí)物理本質(zhì)的重要資源。例如，一個(gè)硬幣可以做近十個(gè)實(shí)驗(yàn)，罐頭盒、小氣球、橡皮筋、縫衣針、紐扣、軟木塞、鉛筆、紙張、紙盒、膠帶、乒乓球、一次性輸液管、廢針頭、藥瓶、墨水瓶、蠟紙筒、易拉罐、玩具激光筆、玩具電動(dòng)機(jī)……都可以用來做生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)。這些低成本物料的處理并不復(fù)雜，有的基本無需加工，有的僅需稍加制作。

3.至奇

低成本物理實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)新奇，效果奇妙。例如，用礦泉水瓶和藥瓶制作的“浮塵子”，聽任實(shí)驗(yàn)者指揮，浮沉“由心”用廢燈泡、細(xì)玻管、橡皮塞、絨布、乙醚等制作的“飲水小鴨”，竟含有力矩與物體轉(zhuǎn)動(dòng)、重心、液體壓強(qiáng)、熱力學(xué)定律等多個(gè)物理原理……這些新穎、獨(dú)特、奇妙的實(shí)驗(yàn)帶給學(xué)生的新奇感覺和新鮮刺激。

三、低成本物理實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值

1.低成本物理實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)，形成實(shí)踐技能

低成本物理實(shí)驗(yàn)取材方便，制作簡(jiǎn)單，為學(xué)生自己動(dòng)手、自主實(shí)踐提供了最大限度的可能，有利于學(xué)生自己操作，充分觀察實(shí)驗(yàn)的全部現(xiàn)象和過程，了解知識(shí)發(fā)生和發(fā)展的來龍去脈,反復(fù)品味其中隱含的物理本質(zhì)和原理。麥克斯韋曾經(jīng)一針見血指出：“仔細(xì)調(diào)整好的儀器學(xué)生易于依賴，不敢拆成零件。”而用自制低成本器材做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生再不用擔(dān)心損壞儀器。這樣一來，教師包辦代替的成分得到最大程度的減少，學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)獲得最高限度的增加，在具體操作過程中，學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問題，主動(dòng)尋求方案，生成直接經(jīng)驗(yàn)，形成實(shí)踐技能。

2.低成本物理實(shí)驗(yàn)引領(lǐng)學(xué)生親歷探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)方法

低成本實(shí)驗(yàn)適合課程的探究實(shí)際。例如大氣壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，用馬堡半球和抽氣機(jī)往往難以成功，而利用低成本材料，可以有近百種方法查明大氣壓強(qiáng)的身影。有的學(xué)生用兩個(gè)小皮碗相互擠壓來探究；有的用漏斗吹乒乓球來探究；還有的對(duì)傳統(tǒng)的覆杯實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，用軟的蠟光紙代替硬紙板，當(dāng)軟的蠟光紙蓋住半杯水做覆杯實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)紙面不是往外突出而是往里凹，這些都說明了大氣壓強(qiáng)的存在。

無論是課堂探究，還是課內(nèi)教學(xué)的補(bǔ)充性探究，或是課外自主探究，低成本物理實(shí)驗(yàn)都為學(xué)生經(jīng)歷探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，體驗(yàn)探究樂趣，提供了無限豐富的資源支持。

3.低成本物理實(shí)驗(yàn)激勵(lì)學(xué)生煥發(fā)科學(xué)情感，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度

低成本實(shí)驗(yàn)實(shí)質(zhì)上是將其他用途的生活物品、派不上用場(chǎng)的廢舊材料人為地賦予了新用途，有時(shí)竟要用自己的身體充當(dāng)實(shí)驗(yàn)成分處于教學(xué)環(huán)境之中這種運(yùn)用場(chǎng)合的新異、課堂結(jié)構(gòu)的新穎，以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的新奇，可引發(fā)學(xué)生的興趣、好奇心與認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)。例如，在做“覆杯實(shí)驗(yàn)”時(shí)，先用硬紙片覆蓋做實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)紙片不會(huì)掉下，無論杯中水多水少，情況都是如此。仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)紙片發(fā)生了形變，杯口部分向外凸出。改用玻璃片重做實(shí)驗(yàn)，只要玻片保持水平，也不會(huì)掉下來；再仔細(xì)觀察，看不出玻片有形變發(fā)生，但玻片與杯口四周之間拉開一個(gè)間隙，被水充滿。從兩次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來看，有一點(diǎn)是相同的，即杯內(nèi)的空間增大了，這一點(diǎn)很可能就是造成紙片或玻片掉不下來的主要原因。這是一個(gè)很好的探索性研究課題，要求學(xué)生從對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察出發(fā)去尋找答案。尤其是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出乎意料，不僅激起學(xué)生心中探究的沖動(dòng)和認(rèn)知的動(dòng)機(jī)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的科學(xué)態(tài)度和綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力也大有裨益。

四、讓學(xué)生成為低成本物理實(shí)驗(yàn)資源開發(fā)的主體

讓學(xué)生成為低成本物理實(shí)驗(yàn)開發(fā)的主體，就是要引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)觀察大自然及生活中的物理現(xiàn)象，探究其中的物理原理；就是要引領(lǐng)學(xué)生自主生成開發(fā)項(xiàng)目，搜集低成本物品、材料，自制簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)器材，進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)探究。

讓學(xué)生成為低成本物理實(shí)驗(yàn)資源開發(fā)的主體，絕不能忽視教師的主導(dǎo)地位和引領(lǐng)作用。在整個(gè)過程中，教師要扮演好組織者、引導(dǎo)者、合作者、整理者的多重角色。而要做到這一切，教師就必須充分認(rèn)識(shí)低成本物理實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值；必須強(qiáng)化低成本物理實(shí)驗(yàn)資源的開發(fā)意識(shí)?！?作者單位:南昌師范高等?？茖W(xué)校?搖 江西教育學(xué)院)

□責(zé)任編輯：周瑜芽