学生成为低成本物理实验资源开发的主体

学生成为低成本物理实验资源开发的主体低成本物理实验，泛指利用学生身边的低成本物料（学习用具、生活物品、废旧材料、废弃玩物等）开发的实验，具有结构简单、取材方便、操作简易、效果生动、安全可靠、成本低廉等特点，以其描绘物理图象直观形象，“原汁原味”，深受物理学界推祟。李政道曾经说过：“自己动手做的仪器，永远比买来的好。”放眼发达国家，尽管教育和科技水平很高，低成本物理实验的开发利用仍旧“无限风光在险峰”。我国一直以来也很重视简易教具、学具的制作，20多年前，朱正元就留下“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”的至理名言，这种传统在新课标、新教材中也有所体现。经验已经反复证明，这种实验教学有不可替代、不可低估的教育价值。

然而笔者根据多次承担省级中学物理骨干教师培训的经历以及对部分地、市中学进行的调查了解到，开发低成本物理实验的工作并没有引起足够的重视，仅有少数学校，少数教师，或出于个人兴趣，或由于参赛需要，制作少量简易器材，开发少量简易实验。究其原因，一是广大教师尚未真正认识到低成本物理实验的教育价值，尤其是在实现三维课程目标上的独特功能；二是开发低成本实验从确定项目、制定计划到收集资料、进行制作都要投入一定时间、精力，老师们感觉“不划算”。笔者认为，要扭转这种“不作为”的消极状态，教师不仅要提高认识，而且要引领学生成为实验开发的主体，只有这样，低成本物理实验才能牢牢植根于新课改的土壤，成功“软着陆”，实现“常态化”，成为教师手中贯彻课程基本理念、落实课程三维目标的“利器”。

一、低成本物理实验的特点

1、至简

低成本物理实验，思路简明，结构简单，操作简便。简明的思路，揭示了深刻的物理思想。简单的装置，利于学生集中注意力，观察物理现象和过程。简便的操作，凸显实验的实用性。此“简”并非“头脑简单”之低能，而是“大道至简”之睿智，是朴素外表和丰富内涵的高度统一。例如选用椭圆截面的大墨水瓶，注满红墨水，瓶盖上插入孔径2毫米的细玻璃管，用来演示微小形变的现象，其效果比用复杂的光杠杆系统装置还要好。正如麦克斯韦所言：“学生用自制仪器虽然经常出毛病，但他却会比用仔细调整好的仪器学到更多的东西。”

2、至易

低成本物理实验，材料易得，制作简易。生活中的一切材料，各种物品，都具有物理属性，在人为干预下均可显现物理原理。所以身边的物品、材料都是我们开展物理实验，探究和认识物理本质的重要资源。如一支铅笔，一个注射器、一个废灯泡、一个矿泉水瓶、一个易拉罐……在师生的巧思妙想中就可以成为预想不到的实验仪器。如用铅笔和一些辅助器材可制成密度计、滑动变阻器等，也可以用大拇指和食指顶住削尖的铅笔两端，探究影响压强大小的因素，还可以把它斜插入水中研究光的折射现象，……学生可以用一只铅笔进行十几个实验。而且，这些低成本物料的处理并不复杂，有的基本无需加工，有的仅需稍加制作。例如，普通饮料瓶不经加工，就可演示近1O个实验。

3、至奇

低成本物理实验，设计新奇，效果奇妙。例如，用矿泉水瓶和小药瓶制作的“浮尘子”，听任实验者指挥，浮沉“由心”；用废灯泡、细玻管、橡皮塞、绒布、乙醚等制作的“饮水小鸭”，竟含有力矩与物体转动、重心、液体压强、饱和汽压、热力学定律等多个物理原理……这些新颖、独特、奇妙的实验带给学生的新奇感觉和新鲜刺激是无与伦比的，由此而对三维培养目标产生的“催化”效果和促进作用也是无可比拟的。

二、低成本物理实验的教育价值

1、低成本物理实验促进学生主动建构知识，形成实践技能

低成本物理实验虽然成本低、但智慧不低，一个简单的实验，往往包含着丰富的知识和深刻的原理。古人早就归纳了“格物致知”的至理，亦即通过对事物、事实的探索才能获取真理，揭示了置身丰富多彩的实践对于获取知识的重要性。低成本物理实验取材方便，制作简单，为学生自己动手、自主实践提供了最大限度的可能，有利于学生自己操作，充分观察实验的全部现象和过程，从容体察知识发生和发展的来龙去脉，反复品味其中隐含的物理本质和原理，从而获得对知识意义的主动建构。例如让学生自己动于做一个“全焦段照相机”模型，这个制作过程就包括学生对凸透镜成像规律物理意义的主动建构过程。

仔细调整好的仪器学生易于依赖，不敢拆成零件，而用自制低成本器材做实验，学生再不用担心损坏仪器，这样一来，教师包办代替的成分得到最大程度的减少，学生动手实践的机会获得最高限度的增多，在具体操作过程中，学生将会不断发现问题，主动寻求方案，生成直接经验，形成实践技能。

2、低成本物理实验引领学生亲历探究过程，学习科学方法

低成本材料都含有固有的物理属性。从认识其物理本质入手，可以开发一系列学生感兴趣的探究实验。例如探究塑料、玻璃等材料的导热性能，探究鸡蛋、易拉罐等材料的密度，探究戒指、项链等饰物的纯度，探究弹力与橡皮筋伸长量的关系，利用书本、粉笔探究物体的稳度以及“比较滑动摩擦与滚动摩擦的大小”，利用纸张、木块等材料探究“轻重不同、等高下落的物体同时落地”等等。

低成本物品均蕴含一定的物理原理。根据电饭锅、电冰箱、微波炉、电视机、手机等家用电器或自行车、赛车等其它生活物品内隐的物理原理，可设计出难易不同的实验课题，供学生自主探究。

低成本实验极切合课程的探究实际。例如大气压强的实验，用马德堡半球和抽气机往往难以做成功，盖因抽气和密封效果不好。而利用低成本材料，可以有近百种方法查明大气压强的身影。有的学生用两个小皮碗相互挤压来探究；有的用漏斗吹乒乓球来探究等等。无论是课堂探究，还是课内教学的补充性探究，或是课外自主探究，低成本物理实验都为学生经历探究过程，学习科学方法，体验探究乐趣，提供了无限丰富的资源支持。

3、低成本物理实验激励学生焕发科学情感，养成科学态度，树立科学价值感

低成本物理实验所涉及的材料、物品就在学生身边，学生与它们“朝夕相处”，倍感亲切，“好有趣哦，我也来试一把”，探究的兴致油然而生。

同时，低成本实验实质上是将其它用途的生活物品、“派不上用场”的废旧材料人为地赋予了新用途，有时竟要用自己的身体充当实验成份置于教学环境之中，这种运用场合的新异，课堂结构的新颖，以及实验结果的新奇，频频触动、引发学生欲知其究竟的兴趣、好奇心与认知动机。如叫学生给气球充气后，在头发上摩擦，然后将气球靠近水平桌面上平放的一只空易拉罐，易拉罐便会被气球吸引过来。然后进行一场比赛，用两只气球去争夺一只易拉罐，看谁能赢。通过实验，学生对带电体的特性有了直接的了解，同时也增添了学习物理的兴趣。再如在脸盆中盛些水，再斜放一个平面镜，使太阳光照射在平面镜上，并反射到白墙上，学生发现，他们分解了太阳光；不把遥控器对准电视机的控制窗口，对着光滑的墙壁或玻璃，也能控制电视机，他们知道了红外线的反射，这些实验贴近生活，使学生感到物理就在身边；还有的实验如筷子提米，人造雾凇，让学生领略了物理世界的神奇，更激起他们对科学奥妙的向往。等等，这些低成本物理实验，都能够激励学生焕发科学情感，养成科学态度，树立科学价值感。

低成本物理实验之所以适合我国的国情,在许多发达国家也长盛不衰，就是因为它不仅弥补了课程实验资源的不足，更为重要的，是对于实现新课程提出的“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三维培养目标，具有不可替代、不可低估的独特价值。这也就是低成本实验魅力之所在！但是毋庸置疑，唯有引领学生自主，合作，探究，成为物理课程学习和低成本实验资源开发的主体，低成本实验资源的教育功能才能真正得以落实。

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