如何开发物理实验的各种资源

摘要：加强学生技能训练，强化技能培养，培养学生的创新能力和创新才能，是当今各级种类学校教学改革和发展的重要环节。对于物理是一门以实验为基础的学科，“实验”是物理课改永恒的主题,搞好教学设备、教学仪器、教学模型的实验是全面提高学生科学素养的重要途径，注重激发学生学习物理的兴趣，培养科学探究的意识和养成自主学习的习惯，也是利用和开发课程资源的表现。
一、挖掘实验室资源，提高实验器材的利用率:
　　1、开放实验室，增加学生实验次数。
　　要充分地开发和利用实验室的教学设备、教学仪器、教学模型的丰富课程资源，必须改变实验室的教学设备、教学仪器、教学模型的封闭式管理状态，通过建立开放性实验室鼓励学生主动利用教学设备、教学仪器、教学模型的教学实验仪器进行各种探究活动。探究题目可来源于教材或课外习题，根据题目猜想假设、制定计划、选择器材、进行实验、分析论证、评估交流，让学生自由探究。这一活动对突破教学难点和提高学生探究能力大有裨益。
　　2、开发教学设备、教学仪器、教学模型的实验器材，力争做到一物多用。
　　如何能充分利用教学设备、教学仪器、教学模型等专业实验室现有的实验器材，让实验器材的性价比更高，这是新课改对实验老师提出的新课题。在教育教学中，我们开动脑筋，不断尝试将实验室里的器材加以组合或开发，可以让一个教学设备、教学仪器、教学模型等器材完成更多的实验探究。比如：试管，我们可以充分发挥试管在教育教学中的作用，利用试管探究音调问题。用嘴对着空试管吹，让其发声，再在试管中加一些水，再对着试管口吹气，让学生去体会声音的不同，从而去感觉音调;在学习大气压强的时候，可以做“大小试管”的实验(图1)，让学生体会大气压强的存在。在学习浮力的时候，可以利用试管制作浮沉子(图2)演示上浮、悬浮、下沉。还可以制作潜水艇模型演示潜水艇原理(图3);再如：激光笔和平面镜是用来探究光的反射规律的，我们还可以用它改变光传播路径的功能将桌面发生的微小形变加以放大(图4)，使学生看的更清楚。以上实例说明其实只要我们开动脑筋、多思考、充分利用实验器材，开发更多的实验，让实验器材可以发挥更大的作用。
二、联系生活实际，丰富实验教学资源
　　教学设备、教学仪器、教学模型的实验资源不仅限于实验室的现有教学设备，学生身边的物品和器具同样是重要的实验资源。新课程强调物理学习要联系实际、贴近生活，引导学生关注生活，观察日常生活中的物理现象，那些最常见的生活现象、最普通的日常用品都可以成为非常好的实验资源，利用身边的物品进行物理实验，这种做法本身就是一种创新。在物质资源比较匮乏的时期，朱正元教授曾提出“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”的主张，现在实验室条件已经得到了极大的改善，但新课程倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，提倡学习方式多样化，这样仅靠实验室的有限器材是不能满足课改需要的，因此我们更应提倡学生用“坛坛罐罐”来做实验。朱正元教授说：“不要迷信只有工厂制造教学设备、教学仪器、教学模型的仪器才是仪器。”用一只塑料杯可以做物体的惯性、水的表面张力、大气压力、摩擦力、热的传导和辐射、声的共振、摩擦起电、光的反射与折射等10多个实验。一支铅笔，一个塑料瓶、一个易拉罐……都是很好的实验资源。
　　例如：运用控制变量法研究“影响液体蒸发快慢的因素”的实验中，需要一个恒温容器来控制液体温度保持不变，家用的调温电火锅就基本能满足实验的需要。又如我们利用小鞭炮来模拟火箭升空的实验，把小鞭炮去除引火线，对折后固定，在对折后的破裂处点燃时会喷出火焰，能使放在下面的纸片燃烧起来。通过观察小实验后，再引导学生一起来解释为什么火箭发射台底要建一个大水池？为什么我们在电视屏幕上看到火箭发射升空的瞬间会有大量的烟雾产生？在模拟小实验的基础上进行解释，学生比较容易理解，也让学生感受到高科技并不那么神秘，激发学生的求知欲、点燃学生思维的火花。
三、整合课内实验和课外实验，改革作业的形式和内容
　　新课程强调培养学生的创新精神和实践能力，以学生为本，改进学习教学设备、教学仪器、教学模型等专业实验室训练方式、完善学习评价。如何落实减负增效，对学生课外作业的研究和实践也是我们需要积极探索的问题。比如结合活动卡上的一些实验活动，或者布置“长作业”，让学生进行实验设计和探究，学生可以利用生活中的一些废旧物品来动手实验和探究，在研究过程中可以更深入理解物理概念和规律，对培养学生理论联系实际、物理学习的兴趣都非常有效。同时还可以把学生课外实验中的一些实验方案、收集的一些实验数据，作为课堂教学的资源，拓宽了课堂教学的时空，整合了课内外的实验资源，改变了作业的内容和形式，使学生的兴趣和能力及探究意识得到培养。
　　如：“简易温度计”的制作，并要求学生按照摄氏温标的规定，在简易温度计上粗略地标上刻度；又如学习了“比热容”概念后，让学生分组探究不同材料的保温性能，并能够用实验测量的数据，写出实验报告等。
　　教学设备、教学仪器、教学模型的实验资源的开发与整合并不是要一味地追求信息技术手段的运用，不是为整合而整合，而是要结合我们的教学实际，使物理实验在教学中激发学生学习物理的兴趣，培养科学探究的意识和养成自主学习的习惯等方面发挥更大的作用，我们需要不断思考和实践。
四、开展自制教具活动，培养师生创新能力
　　新课程标准对实验、探究、实践活动提出了更高、更新的要求。学校教学设备、教学仪器、教学模型的实验器材配置雷同、整齐划一，不利于教师个性化教学，同时学生的个性发展也受到了极大限制。所以我与学生，群策群力，大力开展自制教具活动。例如：在研究阿基米德原理的实验中，需要用溢水杯来完成实验，但由于实验室溢水杯数量很少，分组实验的可能性极小，这样我动员学生自制溢水杯。学生找来易拉罐和气嘴，做出很有实用价值的溢水杯，不但解决了难题而且提高学生动手能力。再如：在学习电磁继电器时，课本上没有安排什么相应实验，学生分析和接受起来有一定的难度。为此我指导学生利用废旧起辉器中的双金属片(受热弯曲)、红绿发光二极管、电磁继电器、电源计了一个火灾自动报警器来演示电磁继电器电路的工作情况(电路图如图5)。制作完成后，把该装置分别放在各班教室，让学生们课下自己观察、实验，极大地激发学生的热情，同时制作者也有一种成就感。这一举措备受广大学生的青睐。
　　有些课本上的实验按课本上的装置来操作很难完成，这样我就和学生一起研究如何改进实验装置，设计出新的教具，顺利完成实验。如：“探究摩擦力大小与哪些因素有关”的实验是初中物理教学中的重点实验，该实验绝大多数教师采取讲实验的方式进行教学，因为实验过程中要求匀速拉动弹簧测力计，只有这样物体在水平方向上才受平衡力，摩擦力才等于拉力，而实际操作中很难实现匀速拉动，成功的可能性非常小。
五、结束语：
总之，物理趣味实验不是学生实验的重复叠加，更不是课堂教学的延续，它是在物理理论教学的基础上，实施的一种新的教学模式，是学生技能培养和创新能力提高的一个重要的教学环节，它能够进一步提高实验效率，使学生将理论知识、实验结果和技能知识转化为动手能力和创造能力，发展为创新能力。对教学设备、教学仪器、教学模型的教学的实践使我们深深体会到：物理趣味实验的建立和运行，在加强学生动手能力培养方面，在促进学生学习能力和创新能力培养方面确实是一种先进有效的方法。