浅析非常规物理实验资源的开发与利用

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  【摘 要】本文指出“非常规物理实验”的概念,并对其实验资源进行分类解析,并指出这类资源是重要的物理课程资源。
  【关键词】非常规 物理 实验 资源
  一、引言
  物理是一门以实验为基础的学科,无法离开实验资源的支持。义务教育阶段《物理课程标准(实验稿)》明确指出:“使用身边随手可得的物品进行探究活动和各种实验,可以拉近物理学与生活的距离,让学生深切地感受到科学的真实性,感受到科学和社会,科学和日常生活的关系。”[1]随着课改的不断深入,实验教学成为物理教学中的一个重要环节,而课改理念又明确指出物理来源于生活,非常规物理实验这一概念的提出,符合了课改的要求,值得我们对非常规物理实验引起重视。
  二、非常规物理实验的概念
  “非常规物理实验是指主要利用学生的生活易得物品、材料、器具、人体或人体局部以及儿童玩具等开发进行的一类体现自创性、体验性、趣味性、简易型、生活化的物理实验教学活动。”[2]这类实验能够体现教学活动与生活环境资源紧密联系在一起,使学生体会到物理来源于生活,满足新课程改革的要求。在物理教学中,如果在利用好学校现有实验条件的基础上,充分利用环境中的材料、物品及器具等物质资源充当实验器材或自制实验器具,开展富有创意、贴近学生生活并由学生主动参与、自主探究的实验教学活动,就会使得物理教学过程生活活泼,学生既理解和掌握了知识,又培养了学生的情趣和动手动脑能力,探究能力及创新能力等,对学生的全面发展有很大的作用。
  三、非常规物理实验资源的开发与利用
  (一)非常规物理实验资源的种类
  非常规物理实验其实并不是一种新的实验类别,而是非厂制器材所进行实验的一种总和,包含了自制教具、低成本实验以及课外实验。非常规物理实验的资源就是来自于生活,因此可简单分为以下几种类型:
  1.家庭生活用品中可开发的资源,包含了家用食品和物品以及学习用品,如:用马铃薯或者水果确定电池正负极,手机或者闹铃演示声音传播需要的介质,铅笔芯具有导电性等;另外,一些废弃物如塑料瓶可以做水的压强实验;还有玩具,如:气球在汽化液化过程的演示中均可用到等等。
  2.实验室废旧器材的回收再利用,包含了部分零件的重组,如:磁铁吸引铁钉等;旧物利用,如:电池、皮筋、废弃的塑料管可做能量转换实验等等。
  3.人体中可开发的资源,这是每位同学都可参与的实验,也是学生特别感兴趣的一种实验方式,如:惯性实验,人体杠杆实验等。
  4.发明创造中开发实验资源,近几年小发明小制作多是利用物理知识来创作的,针对个别地区还举办省级或者市级的比赛以鼓励参赛的学生。
  (二)从玩具开发的实验案例
  新课程的基本理念是“从生活走向物理,从物理走向社会”,开发生活中的环境资源用于物理教学,能够拉近学生与生活的距离,让学生感受到科学的真实性,
  以下为实验教学中的一些案例。
  案例一:橡皮泥与电阻。学习了导体以后,学生能够比较轻松地判断只有一个因素发生变化而引起的电阻变化情况。而且该实验还能扩展、延伸,为学生自主探索提供了一种思路,大大提高了教学效率。
  点评:本实验运用类比方法,用橡皮泥模拟难以伸缩的金属导线,使在等体积条件下导体的长度和横截面积同步变化的现象轻易地、生动直观地展现出来,化抽象为形象、化疑难为简易,帮助学生顺利突破思维障碍,是其设计的独到之处。
  案例二:用气球显示大气压。我们无法用感官直接感觉大气压的存在,教材中的马德保半球实验又很难操作。为此,这里设计了一个吹气球的实验帮助学生获得直观认识。根据所选材料不同,可以有多种“吹”,现介绍两种。
  做法一:取一个烧瓶,在烧瓶中放一点水,把烧瓶放在火上加热,当水烧开后撤火并在烧瓶扣套上一个气球,然后将烧瓶底慢慢放入冷水中,我们可以观察到气球的胶皮跑到瓶里去了,并继续向下膨胀。相当于瓶子把气球吞进去了。
  做法二:取气球一个、锥形瓶一个、酒精少许、酒精灯一个,在锥形瓶内放入酒精少许,在瓶口套上气球备用。首先,手拿锥形瓶,并在酒精灯下微微加热,使瓶内酒精汽化,瓶内气压增大,可以观察到瓶口套上的气球慢慢呗吹大膨胀。这是因为经济蒸气遇冷液化,瓶内的气压降低,大大低于外界气压,大气压迫使气球在锥形瓶内反向吹大。
  点评:本实验设计新奇、有趣,让学生在新奇中领略到大气压的神奇,在悬念中揭开大气压存在的谜底,在愉快中巩固了蒸气液化知识。在三维目标自然地融入教学过程中,让学生体会到化不可见为可见的物理学常用的研究方法。实验选材来自于生活,实验操作简单易行,无危险,为每个学生动手参与实验 探究提供了必要的物质条件,可以大大激发学生的学习愿望和探究学习的主动性。
  (三)对利用生活资源进行非常规物理实验的意义
  利用生活资源进行的非常规物理实验,进行物理实验教学,更能吸引学生的兴趣,使学生寓学习于生活体验中,实现学生对知识意义的主动建构,使知识与技能,过程与方法,情感态度和价值观达到和谐统一。
  1.非常规物理实验更注重学生的亲身体验和感受,这一过程能让学生主动建构知识体系,符合新课程改革以学生为中心的基本理论。“非常规物理实验的自创性、体验性、简易性、生活化等特点为学生在最大限度内自己动手、自主实践提供可能,进而促进学生主体性发展。”[3]这一过程中,学生通过自己独特的认知方式和生活经验队客体交互活动、对外在信息独特理解、感悟、体验和特定情境下的心理加工,这些都是常规物理实验 所无法比拟的。
  2.非常规物理实验有助于创设真实的探究情境,为学生经历科学探究过程创作条件。所以,从认识生活物品或材料的物理本质入手可开发众多学生感兴趣的探究问题,而问题的难易程度和探究的完整性可根据课程内容、学生认知水平和教学时间等制约因素进行设计,先突出不同环节的探究活动,循序渐进,最终使学生理解科学探究的全过程。
  综上所述,非常规物理实验引入到物理教学过程,符合当前课程改革理念,以学生全面发展为中心,深入研究非常规物理实验资源的开发和利用具有深远的意义。
  参考文献:
  [1]教育部.全日制义务教育物理课程标准(实验稿)[M].北京师范大学出版社,2001:38
  [2]张伟,郭玉英,刘炳升.非常规物理实验:有待深入开发的踪影物理课程资源[J].物理教师,2005,26(9):47-50
  [3]张伟,郭玉英,刘炳升.非常规物理实验:有待深入开发的踪影物理课程资源[J].物理教师,2005,26(9):47-50
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