摘要：經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)薄弱的農(nóng)村初中有著豐富、充實(shí)的低成本物理實(shí)驗(yàn)資源，本文從開發(fā)和利用低成本物理實(shí)驗(yàn)資源的角度，探索充分開發(fā)和利用農(nóng)村初中低成本物理實(shí)驗(yàn)資源，從而促進(jìn)貧困地區(qū)農(nóng)村中學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，適應(yīng)新課程對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求。
關(guān)鍵詞：低成本 實(shí)驗(yàn)資源 開發(fā)和利用
“普九”達(dá)標(biāo)后農(nóng)村初中實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件有了很大改善，為完成義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的實(shí)驗(yàn)提供了一定的保證，但是仍不能滿足新課程對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求。因此若能在農(nóng)村中學(xué)開發(fā)和利用低成本實(shí)驗(yàn)，無疑是解決儀器不足、適應(yīng)新課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要的一條有效途徑。在農(nóng)村中學(xué)因地制宜、多渠道、多層次地充分挖掘和利用現(xiàn)有的農(nóng)村低成本物理實(shí)驗(yàn)資源，是切實(shí)提高農(nóng)村中學(xué)物理教學(xué)效益，促進(jìn)基礎(chǔ)教育物理課程改革實(shí)施的重要途徑。我在農(nóng)村中學(xué)多年的物理教學(xué)實(shí)踐中對(duì)農(nóng)村中學(xué)低成本實(shí)驗(yàn)資源的開發(fā)和利用做了如下探討：
1．低成本的竹、桔桿、沙石泥土等資源
農(nóng)村學(xué)校與城市學(xué)校相比，雖然條件落后，但同時(shí)有著特殊的低成本物理實(shí)驗(yàn)資源。如木材、竹子、桔桿、雞蛋、石塊，樹葉、竹葉、菜葉、羽毛等，其中很多都可以用來做物理實(shí)驗(yàn)，可以達(dá)到特殊的實(shí)驗(yàn)效果。比如：我和學(xué)生一起用竹子做小孔成像、潛望鏡、太陽測(cè)高儀、彈簧秤等實(shí)驗(yàn)，還可做竹蜻蜓、風(fēng)向計(jì)、水力、風(fēng)力等許多物理小實(shí)驗(yàn)。不含砂的粘土也是很好的實(shí)驗(yàn)材料，全國各地農(nóng)村都有，也可制成課堂教學(xué)所需的教具和學(xué)具。如：大氣壓的存在，研究m、ρ與物體的形狀無關(guān)，力使物體發(fā)生形變，浮力與物體形狀無關(guān)，空心法增大浮力等。農(nóng)村隨處可見的秫秸材料(俗稱高粱稈)，在物理實(shí)驗(yàn)中也可以派上大用場(chǎng)?？勺龀伤啓C(jī)、汽車等物理實(shí)驗(yàn)教具或做成磁針、靜電等教具的支架等。很適合廣大農(nóng)村師生用來動(dòng)手自制教(學(xué))具。
2．農(nóng)村日常生活用品和食物中的資源
只要我們善于觀察、勤于思考、敢于實(shí)踐，充分利用身邊的生活資源，積極動(dòng)手，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，還可以增強(qiáng)學(xué)生節(jié)約能源和滲透環(huán)保意識(shí)。
（1）．生活用品資源
我們身邊可以做物理實(shí)驗(yàn)的物品比比皆是，如用筷子做成秤演示杠桿的平衡；鉛筆可以做滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦小的實(shí)驗(yàn)，拋出去還可以演示慣性和受重力作用改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等實(shí)驗(yàn)；用鉛筆、土豆、圖釘研究固體壓強(qiáng)；用匙子、棋子觀察慣性現(xiàn)象；杯子、水、筷子、紙板、雞蛋觀察分子運(yùn)動(dòng)、光的折射、大氣壓、慣性；用蠟燭觀察熔化；牙膏皮研究浮力等。這些物品通過教師和學(xué)生的巧妙設(shè)計(jì)，就能充分發(fā)揮生活用品在物理實(shí)驗(yàn)中的作用，從而利用它們來創(chuàng)設(shè)物理教學(xué)情景，啟迪學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。
（2）．食品資源
食品是我們賴以生存的物質(zhì)，利用生活中的食品(雞蛋、面粉、馬鈴薯、紅薯、蘋果、西紅柿、冰棍等）可以做很多物理實(shí)驗(yàn)，它能使學(xué)生感受到物理知識(shí)就存在于生活中，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。例如：在教學(xué)《浮力》時(shí)，我引導(dǎo)學(xué)生探究物體沉浮的條件時(shí)，將一只雞蛋放入濃鹽水中，然后緩緩倒入清水稀釋、攪拌，隨著鹽水的不斷稀釋，雞蛋排開液體的體積隨著增大，由漂浮狀態(tài)慢慢變成懸浮狀態(tài)，最終沉入杯底。這說明浸在液體中物體的上浮和下沉，決定于它所受浮力和重力的合力。雞蛋在學(xué)生家里很容易找到，引導(dǎo)學(xué)生利用雞蛋做實(shí)驗(yàn)，既可說明物理道理，又可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。利用雞蛋可以做壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證大氣壓存在、演示浮沉現(xiàn)象、液體蒸發(fā)吸熱演示、說明熱脹冷縮的性質(zhì)、演示慣性、摩擦阻力現(xiàn)象、說明分子運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象、慣性現(xiàn)象演示、動(dòng)量定律演示、趣味實(shí)驗(yàn)、不怕壓力的雞蛋等十多個(gè)物理實(shí)驗(yàn)。
3．報(bào)廢的儀器資源
實(shí)驗(yàn)室里或多或少都有一些廢舊的儀器，就把不能修的有用部分拆下來，經(jīng)過加工組合，制成有用的實(shí)驗(yàn)器材或教具。如何利用淘汰和報(bào)廢的儀器設(shè)備，變廢為寶，充分發(fā)揮儀器設(shè)備的投資效益，是低成本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的內(nèi)容。例如：我指導(dǎo)學(xué)生利用廢舊電阻器，墨水瓶、溫度計(jì)等器具制成了焦耳定律演示器，從廢舊電阻器上剪下兩段不同的電阻絲，固定在兩只相同的墨水瓶中，塞上橡皮塞，瓶塞插上接線柱和兩端開口的廢舊溫度計(jì)，里面裝滿染色的煤油，這樣，瓶?jī)?nèi)煤油微小體積變化可較大的顯示出來，通過比較兩瓶?jī)?nèi)煤油吸熱膨脹時(shí)在溫度計(jì)的玻璃管上升的高度來比較兩電阻絲產(chǎn)熱的多少；裝上電源、開關(guān)、電流表、滑動(dòng)變阻器、接線柱等并組成電路。實(shí)驗(yàn)時(shí)把兩瓶中的電阻絲串聯(lián)接入電路中，通過觀察兩瓶中的煤油在一玻璃管內(nèi)上升的高度來比較它們產(chǎn)生的熱量，從而研究電流做功跟哪些因素有關(guān)。這樣，有利于學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)觀察比較，從而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，比用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)成的演示儀的教學(xué)效果要清晰的多。
4．廢舊物品資源
在我們的生活中，有很多廢棄的物品，利用這些廢舊物品來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，既化廢為寶，體現(xiàn)環(huán)保，又拉近物理學(xué)與生活的距離，同時(shí)還增加了學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，更有利于學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)手，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能及創(chuàng)新能力，增強(qiáng)物理的親和力。例如為了證明大氣壓的存在，我就撿一個(gè)空的易拉罐，在里面裝少量水，放在酒精燈上加熱至沸騰，然后用面團(tuán)迅速堵住它的開口，讓學(xué)生仔細(xì)觀察現(xiàn)象，學(xué)生聽到“噼噼啪啪”的響聲后，會(huì)看到易拉罐變癟了，易拉罐為什么會(huì)變癟，這是誰的作用呢？不僅能演示大氣壓的存在，還能演示大氣壓很大。利用廢棄的飲料瓶也可以做幾十個(gè)實(shí)驗(yàn)，如探究液體壓強(qiáng)、物體的沉浮、模擬帕斯卡“裂桶”、失重現(xiàn)象、制作滑輪等實(shí)驗(yàn)；利用廢舊自行車上的零件，可做摩擦、杠桿、運(yùn)動(dòng)和力等實(shí)驗(yàn)；利用酒瓶底可作凸透鏡。另外，利用廢報(bào)紙、包裝用的塑料泡沫、塑料袋也可以做很多演示實(shí)驗(yàn)。
5．人體資源
開發(fā)人的感官在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的體驗(yàn)潛能，無疑是將新課程的教育理念轉(zhuǎn)化為教育行為的一個(gè)重要而基本的探索方向。由于實(shí)驗(yàn)器材就是學(xué)生的五官和四肢，所以是最經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、有效的實(shí)驗(yàn)方式。全面開發(fā)人體器官和肢體在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的積極作用，讓學(xué)生多感官、多角度地參與探究活動(dòng)，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，對(duì)學(xué)生形成終身學(xué)習(xí)和探究愿望，必將產(chǎn)生積極的影響。例如：在學(xué)習(xí)“力的合成與分解”時(shí)，學(xué)生對(duì)如何確定分力的方向這一難點(diǎn)不容易突破。為了解決這一關(guān)鍵問題，我設(shè)計(jì)如下兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)，1．取—支削好的鉛筆，筆尖朝向左手掌心，另取一根橡皮筋，橡皮筋的一端套在左手中指上，另一端與細(xì)線相連，細(xì)線繞過筆尾豎直向下。實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓學(xué)生用右手拉細(xì)線，體會(huì)兩個(gè)分力產(chǎn)生的效果。2．讓學(xué)生甲直立站好，將其雙手叉在腰間，形成三角支架形狀，讓學(xué)生乙用力向下拉甲同學(xué)的肘部。在這一過程中，讓甲同學(xué)體驗(yàn)后說出上臂和腰部的感受，即上臂受到拉力的作用和腰部受到壓力的作用。讓學(xué)生通過手掌和胳膊的造型來體驗(yàn)力的分解，達(dá)到對(duì)規(guī)律的認(rèn)識(shí)和理解，突破難點(diǎn)的效果。還可以利用學(xué)生的鼻子聞氣味來理解“分子運(yùn)動(dòng)”現(xiàn)象；利用學(xué)生比賽跑步小游戲的過程中，突然叫“停”來感受生活中的慣性現(xiàn)象等等。在白熾燈下，我和學(xué)生一起做手影游戲，用手做出不同的手勢(shì)，燈光下可形成各種各樣的影子，來驗(yàn)證光的直線傳播；用塑料筆套在干燥的頭發(fā)上摩擦后吸收輕小物體，可證明摩擦起電；手或臉用水打濕后在電扇下吹變冷可驗(yàn)證蒸發(fā)需要吸熱等實(shí)驗(yàn)。
6．體育用品資源
用體育用品中的乒乓球、羽毛球、實(shí)心球、鉛球等做物理實(shí)驗(yàn)。如用空洗發(fā)精塑料瓶一只、乒乓球一只、香煙盒鋁箔紙、粘膠等自制驗(yàn)電球。先把乒乓球粘接在塑料瓶口，再把一張鋁箔紙箔面向外粘貼在乒乓球上。剪許多條寬約4mm的鋁箔條，每條約長15cm左右，每條箔片箔面向球粘貼在乒乓球上把乒乓球都貼滿。實(shí)驗(yàn)時(shí)，從手搖感應(yīng)起電機(jī)上接一導(dǎo)線與乒乓球相連，搖動(dòng)起電機(jī)，驗(yàn)電球上的箔條部張開如球狀。乒乓球還可以演示微小形變、浮力產(chǎn)生原因、顯示發(fā)聲體振動(dòng)、潛水艇模型、浮沉條件、氣體動(dòng)力──“吹不掉”、流體動(dòng)力──“沖不走”、轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)──“去而復(fù)還”等。
總之，只要我們認(rèn)真研究，善于動(dòng)腦，勇于探索，這些不花錢的低成本實(shí)驗(yàn)資源是大有作為的。地方特色的材料還有很多，需要我們不斷去研究、發(fā)現(xiàn)。在低成本物理實(shí)驗(yàn)開發(fā)中要善于發(fā)現(xiàn)新材料，創(chuàng)造新方法，摸索新工藝。農(nóng)村初中缺乏實(shí)驗(yàn)器材，但有豐富有待開發(fā)的低成本物理實(shí)驗(yàn)，農(nóng)村的一山一水、一沙一石、一草一木、一件生產(chǎn)工具、一個(gè)生活用品，哪怕是廢棄的塑料瓶，扔掉的垃圾破爛，都是低成本物理實(shí)驗(yàn)資源。
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