挖掘生活资源改进物理实验和教具制作

新课程的实施需要丰富的课程资源来保障，以实验为基础的物理教学无法离开实验资源的支持，但物理教学的一些实验和实验读物常常忽视对身边生活资源的利用。因此，挖掘常见的生活资源、改进物理实验和教具制作就成为很有价值的研究课题之一。

一、开发物理实验课程资源的目标。

1.丰富实验课程资源，落实新课程标准。

全日制义务教育《物理课程标准》明确指出.“使用身边随手可得的物品进行探究活动和各种物理实验，可以拉近物理学与生活的距离让学生深切体会到科学的真实性感受到科学与社会、科学与日常生活的关系。”另一方面，由于这些物品本来的用途并不是进行物理实验，所以这种做法本身就是一种创新，同时也符合“教育生活化”的新理念。

物理实验主要借助仪器进行但又受实验资源的限制。因此，实验教学的课程资源是物理教学的重要环节，也是落实课程目标，全面提高学生实验素养的重要途径。课程资源意识，促使教师发动学生收集这些生活资源，如音乐集成块、玩具激光笔、四驱车的齿轮、直流电动机、发光二极管、电阻、开关等近两年我们就收集到近千种元件了。如玩具电动机可以制作共振演示器，贺年片中的音乐集成块可以制作微小电流检测仪等。对这些随手得到的元件的利用，丰富了教师个性化的实验教学资源，促进了学生参与设计的探究性实验教学和学生们进行小制作、小实验、小发明等课外活动的开展，确保了物理实验教学任务的顺利完成。

2.创设宽松的实验环境培养学生的创新能力。

利用生活资源或生活资源中的元件做实验，学生对实验所用的物品熟知，使学生原有的认知结构与物理教学贴近，消除畏难情绪及对物理的神秘感，顺应学生爱玩、爱动脑的心理，使其“玩”入物理世界、“玩”出物理规律。如学生将玩具电风扇绑在小车上，闭合开关后，放在桌面上，能够清楚地观察到小车沿直线运动，使学生更好地理解了反冲原理。引导学生利用生活中的生活资源或生活资源的元件做实验可使学生独立思考，大胆探索，提出和发现新问题、新设计、新途径、新方法。为了完成实验，学生获得充分的前期操作经验和动手欲望，而前期操作经验是相关技能或能力形成不可或缺的练习体验。而且前期操作本身就是向学生传播非语言的教育信息，使物理实验增添了一个物化的信息源，增强学生的投入意识变不自觉的程序逻辑式实验为灵活的、自觉的探索性实验。这种成功的体验和喜悦，使学生能持久地保持对科学的热爱和对真理的探索。

3.有利于创设丰富的学习情境提高学习知识的兴趣和效率。

美国心理学家奥苏贝尔认为学生的认知内驱力来自于观念冲突。由于物理概念、规律、法则、定律等本身不具备吸引学生注意力的属性，学生往往对奇异的物理现象、物理过程再现等表现出强烈的好奇心。因此对物理概念、规律、法则、定理的教学，适当地利用生活资源来创设问题情境，可以诱发学生好奇心，产生观念冲突，从而激励学生解决问题的热情。如：在讲关于蒸发的内容时，教师可以通过演示工艺品“饮水鸟”引入新课。将“饮水鸟”旁边的小罐中注水到接近满处，再把“饮水鸟”的头按下去，使其“喝”上水后放开，学生观察到“饮水鸟”不断地自动饮水。学生猜想是有电池做能源，但观察后发现并没有电池，是什么原因会使“饮水鸟”不断地饮水呢？此时学生们有一种惊奇思维正处于一种“心求异而不能，口欲言而非达”的境地，对新知的探究异常强烈，这时引入新课效果会事半功倍。

4.探究生活资源中的物理知识，提高应用物理知识的能力。

在教学中利用生活资源，不但能够提高学生的学习兴趣，而且能够弥补实验器材的不足。随着科学技术的发展，生活資源中所具有的科技含量也不断地提高，在教学中有目的地剖析其现象与原理，可启迪思维，获得科学的方法，巩固物理知识。例如，有一种发光的陀螺，当它在特制的发条作用下高速旋转时就发出光亮，当陀螺旋转的速度下降到一定速度时就停止发光。我们让学生通过探究实验，经过观察、小组合作与讨论，最后在探究报告上指出其原理是.当高速旋转时，小金属球带着弹性金属片做离心运动与固定金属电极相接触导通电路，使串联的发光二极管发光。虽然是简单的串联电路，但利用金属片的弹性与陀螺旋转时产生的离心运动是一种巧妙的结合，反映了设计者的独具匠心。

5.开发利用生活资源，丰富课外科技制作。

为了充分发挥生活资源的这些独特功能，我们组织学生课外开展科技活动，一方面可以锻炼学生的能力、增长学生的知识，另一方面可以将这些资源应用于今后的课堂教学，进一步发挥生活资源的教育功能。通过我们的实践来看，科技制作主要是进行模仿创新，是一种以教育为目的的科技设计、制作的训练过程，培养学生的创新精神和实践能力。在训练教育中也会有部分学生在老师的辅导和协助下，有一些小发明、小创造。王朝鲁同学利用饮料瓶制作的《浮力产生说明器》在中央教育科学研究所举办的首届“未来工程师”杯设计与技能竞赛中获吉林省赛区一等奖。这种中小学阶段的科技活动为学生今后深造和走向社会后从事科技创新打下了良好的基础。

二、挖掘生活资源改进物理实验的原则。

1.实验具有科学性。

利用生活资源所设计的实验装置，必须符合物理学原理，能够反映客观事实和规律。如，碘的升华实验，按着课本的实验方法是装入圆底烧瓶内的少量碘，在酒精灯上稍微加热，来观察产生的碘蒸气。这种方法存在如下不足.一是有碘蒸气在教室内散发，对学生身体有害（不能把烧瓶的口堵住，怕在加热的时烧瓶内的气体膨胀使烧瓶爆炸）二是加热时酒精灯的温度远比碘的熔点高，故有部分碘发生熔化，从而不能说明固体“直接”变化为气体。其实，将碘盛入塑料饮料瓶中拧紧瓶盖，浸入热水中就可弥补课本中方法的不足。因为饮料瓶不怕爆炸，热水温度还小于碘的熔点，而且塑料是热的不良导体，碘蒸气可在饮料瓶没有进入热水的部分上很快凝结。

2.实验具有简易性。

“简”是指实验装置要简洁，实验操作要简便，实验原理要简明。只有“简”的实验装置才能突出重点有利于学生集中注意力，有利于观察实验现象，更有利于掌握实验装置的原理和操作要领。正如英国物理学家麦克斯韦所说.“学生用自己自制的仪器，即使老是出错，也常常比用细心调整的仪器易于学到更多的东西。”如：普通的饮料瓶不经加工就可演示近10个实验。

3.实验具有创新性。

由于教科书呈现知识的特殊性，物理教材中许多重要的知识，是用物理事实直接说明的，也有的是用图示呈现的。一个成功的实验设计应能够反映出别出心裁的独特构思。这样不但使学生掌握有关物理知识，而且培养他们不迷信课本，敢于对科学方法进行创新的精神，激活创新意识，进而达到培养学生创造能力之目的。例如有种叫做“魔幻球”的弹力球玩具，往地上一摔里面的红光和绿光来回闪烁，很受学生的喜欢。讲完串联电路和并联电路后，物理老师就在习题课上拿来演示让学生们进行观察和剖析、讨论。经过探究发现，弹力球当用力一摔时，金属弹簧通过振动进行交替地与上、下两个开关接触，从而使红绿两只发光二极管交替地工作产生了发光效果。

4.利用学生对生活资源的亲切感促进学生的实验参与性。

从我们在生活中遇到的许多有趣、奇妙的自然现象中，我们汲取灵感，设计新颖巧妙的实验，给学生提供一个有利于主动探索、自主学习和合作交流的良好空间，提供一个参与探究的机会。如：硬币是生活中不可缺少的流通物之一，当学生要用硬币来做实验时，他们惊奇、兴奋，提出问题、查资料、设计方案、进行实验、交流评价。我们实践后得到的经典的案例有.磁学组的“挂硬币”实验、热学组的“硬币钻环”、力学组的“八法测硬币直径”、光学组的“测折射率”。通过各组的实验成果的操作展示，一些看似简单的实验蕴藏了物理原理，在碰撞的思想火花和创新的灵感中展现出来。体验探究过程的乐趣，分享成功的喜悦，会给学生留下终身难忘的记忆增强其学习物理的兴趣。

三、挖掘生活资源，改进物理教具制作的方法。

以项目为中心的学习是研究性学习的一种，而项目学习中自制教具应当是比较好的典型案例。只要我们在生活和教学中，时刻做有心人，充分利用身边的生活资源，善于观察、善于思考、善于实践，发挥聪明才智，常见的生活资源便可变废为宝，成为课程资源。其方法是，一是看见一个生活物品，就立即想这个物品能做什么实验，它有什么特殊的功能.二是对课本中或是探究过程中的实验，思考要用什么日常生活资源，能否可使实验效果明显、可见度大、具有奇异性、成功率高或能否设计出另一个巧妙的方案等。这是教师课程资源意识的自觉表现。

1.用生活资源弥补现有仪器的不足。

利用生活资源，来代替国家生产的有些定型产品，不要认为是登不了大雅之堂，更不要认为是经费困难解决器材不足的权宜之计。用生活资源代替国拨教具（国家划拨配置或自购的国家定点厂家生产的常规教具）不是老、少、边、穷地方取代国拨教具的简单替代，而是低成本实验的真正魅力所在，那是成本低而智慧不低，成本低而价值不低，开发高智慧、高教育价值的重要研究课题。如利用二极管的单向导电性保护直流电表的正负接线柱能够减少仪表的损坏。

2.对原有实验仪器不足和缺点进行改进。

根据笔者在教学实践中的体验，以深入研究教材中某些实验的不足和缺陷为切入点，将实验的缺点一一列举出来。然后根据实验器材的性能，从外形、结构、材料角度从实验方式、方法、教师演示和学生观察角度等，提出革新的方法，结合生活资源设计方案、实施、修改、评价、定型。如：过去的教材（人教社1987年第2版初级中学物理课本第一册第122页）也编排了演示实验，使用的是不精确的托盘天平，演示效果差，很难演示成功。因此，现行的教材（人教社2001版九年义务教育初级中学物理第二册第8页）就不再采用这个实验方法，也没有编排空气有质量的演示实验。过去我们曾利用饮料瓶和自行车内胎的气门芯相结合，用高压气筒向瓶内打气10次左右，用天平进行前测和后测，并进行比较，能够得出充气后，质量明显增加，提高了演示实验的效果。

3.设计新的仪器弥补实验设备的空白。

能弥补课本实验的空白，本身就是创新的体现。创新是实验生存和发展的灵魂。挖掘生活资源时，采用组合、转换、逆向、移植等创新的技法，可以是实验内容、实验方法.也可以是仪器的设计新颖、结构简单巧妙.还可以是应用新技术、新材料、工艺等方面的创新。如浮力产生的原因，课本中只能用图示呈现，没有实验安排，直观说明性差，我们利用饮料瓶和弹力球等创新设计了一种能显示压强的演示器。

四、研发自制教具的步骤。

1.寻找研制的课题。

课题来源于教学实践，而不是凭空想象出来的。课题的选择应发挥研究者自身的优势和研究专长选题应大小、难度适中，坚持先小后大、先易后难的原则。这是研究的第一步，是成功的起点，也是关键。

2.设计与论证。

设计和论证阶段自始至终要体现创新意识。要从科学思想出发，对教具结构、实验现象、设计技术及其可行性、材料和器件的选取、制作方法和工艺等方面进行研究和论证。要求实验原理、实验方法、实验现象符合科学性。对结构和材料要在设计方案的草图上，进行技术可行性论证，将问题尽可能地消灭在设计过程中，这是成功的保障。

3.制作与试验。

教具的制作过程是非常辛苦的过程，因为一般的教师会遇到工具不全、材料不齐、技能不到位、经验不足等困难。有时在制作过程中还有修改设计方案、材料更换等问题。因此，要求研制者要有耐心、恒心和不怕失败的思想准备。制作教具不是一朝一夕之功，不要因为一时的困难而退缩，也许过了这道弯前面就是美丽的风景，要记住一句话.走过去前面是个天！

4.评价与改进。

制作出的教具要在实际教学中勇于使用，观察它的演示效果，操作是否方便，还存在什么不足。并请其他物理教师使用或与相關的教师交流，听取他们的意见，然后进一步改进完善达到设计新颖、结构简单、取材容易、操作简便、外形美观、安全可靠、造价低廉等目的。

5.定型与推广。

对已经制作好的教具经过课堂教学实践的检验后，能够保证成功，并且效果明显，深受同行和学生的好评，就可以参加各级自制教具评比获奖或申请专利保护知识产权。

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