让学生多动手,让学生都动手
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摘 要：学习是在“动手”基础上的积极“动脑”。在物理实验教学的改进中要积极鼓励学生“多动手”参与实验探索。而目前各中学的物理实验器材的数量不足和实验教学中对实验器材的大量需求成了一个突出的矛盾。当前解决这一矛盾切实可行的措施是因地制宜，利用随手可得的低成本器材进行高中物理实验的改进和创新。在此对利用低成本材料制作物理实验器材的基本思路、主要方法，以及利用低成本器材进行改进高中物理实验教学作以简要论述。
关键词：低成本材料；开发制作；物理实验教学；动手操作；动作思维
“促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探索、勇于实验、勤于思考。”是新课程提出的基本理念。物理教学要重视学生思维能力，特别是抽象逻辑思维的培养。心理学研究表明，人的思维发展，一般要经过动作思维、形象思维、抽象逻辑思维三个发展阶段。动作思维是指个体凭借直接感知并在实际操作过程中进行的思维形式，是一种初级的思维形式，也是思维得以进行的前提和基础。即“动脑”是始于积极“动手”的。古代类人猿正是在“直立行走”的基础上，通过从事复杂精细的“动手”活动，促进了“脑”的进化。在“动手”的基础上积极“动脑”是一种科学高效的学习方式。因此我们在物理实验教学中要改变“老师演，学生看”的现状，注重让学生多动手，而且要让每个学生都动手。
二、当前物理实验教学中存在的“问题”与对策
物理实验教学要让学生多做实验，但是当前我们在这方面还相当落后，即学生动手操作的机会少。比如在课堂演示实验中，绝大部分学生只能“看”或“听”实验，即使是学生分组实验，也经常有半数以上的学生没有真正动手参与。究其原因，一方面是物理教师墨守成规，不重视让学生亲自动手；另一方面，则是物理实验器材的缺乏。而当教师通过学习转变了教学观念以后，物理教学对实验器材的大量需求和现有实验器材的缺乏就成了一个突出的矛盾。现在很多中学的实验器材都存在数量不足的问题。解决这一问题的最为切实可靠的办法，就是教师利用随手可得的低成本材料开发制作实验器材。
三、利用低成本材料设计制作实验器材的基本方法
这里所说的低成本材料是指一些常见的生活用品、生活废品、玩具等学生容易获得的器材。利用这些材料来进行物理实验，以解决实验器材缺乏的燃眉之急。
1.在原有仪器设计原理的基础上，利用低成本材料进行仿制
一般中学的实验室配备的实验仪器中不乏许多精品，凝聚着仪器制造者的智慧。根据这些仪器的设计原理，再利用低成本材料“依葫芦制瓢”，进行仿制，是设计制作实验器材的一种常用方法。
一个厂制惯性演示器各部件的作用是：底座用于固定立柱和弹片，使立柱在实验中不易移动（实验时用手按住底座），使弹片便于一只手操作。立柱用于支持塑料衬板和钢球。弹片只要能迅速有效地将衬板弹出，又不至于打在钢球上，就能看到一个衬板飞走而钢球不动的现象。
了解了惯性演示器的结构原理，我们就可以利用一些生活材料来仿制一个惯性演示装置。可以用一个装了大半杯水的杯子作为立柱；钢球可以用一个鸡蛋代替；弹片可用一根钢锯条（或弹性较好的薄竹片）代替，如图1。实验时将盛水的杯子放在桌子边上，在上面放一小块塑料衬板（或用硬纸板代替），衬板上放一个鸡蛋。一手将锯条按在桌子边缘，另一手用锯条上端将衬板弹出，鸡蛋掉入玻璃杯水中。这样的设计主要是增加实验的可见度和惊险性，更能吸引学生的注意力，并增加他们学习的乐趣。
2.从实验目的出发，另想办法，设计新的装置
如果没有现存的仪器可以参考，我们就只能根据实验目标，自行设计实验装置了。
如在“超重与失重”一节的教学中，教师可以通过一个用可乐瓶制作的“失重演示仪”来引出关于“失重”的讨论。如图2，取一可乐瓶，预先在瓶的下部钻几个小孔，瓶内装满水，拧紧瓶盖。实验时松开瓶盖，发现水从瓶下部小孔急流而出。然后用手指堵住瓶下小孔，松开手让瓶作自由落体运动，可以看到在瓶下落过程中，水不再流出（虽然手指不再堵住孔）。此实验器材易得，制作简单。如果在课堂上用这个仪器来演示失重现象，由于瓶子下落很快，很多学生并没有看清楚，所以对这个实验也没有太深的印象。如果我们让每个学生都去做一个失重演示仪，这个问题就可以解决了。
为了能“让学生多动手”，我们设计实验器材要尽量选用学生容易获得的器材，如生活中常见的可乐瓶、易拉罐、硬纸板及一些常见的玩具等。另外，实验器材的制作和操作都要尽可能的简单。
3.利用常见的玩具、日用小器具，制作实验器材
如图3是一种利用电磁感应发电的手电筒，这个电筒不需要加电池，使用时只需摇一摇就会有电。它的关键构造就是与可充电池相连的一个线圈和一块磁铁。电筒摇动的时候，磁铁进出线圈，在线圈中产生感应电动势，对电池充电。图中的这款电筒由于筒身是透明的，很容易看清其发电的过程。这种电筒现在市场上很常见，在学习电磁感应的时候，可以建议学生去买一个这样的电筒，既可以解决生活所需，又能够加深对电磁感应现象的理解。
四、改进高中物理实验教学的具体实施
改进物理实验教学要坚持“让学生多动手”“让学生都动手”的基本目标。我们要努力创造条件，让学生多动手实践，加深学生对实验现象的印象，增加学生动手进行科学探索的体验，让学生在“动手”的基础上更好地“动脑”。
1.开发利用低成本器材，改演示实验为学生分组实验
为了让每个学生都能做，实验所用的器材应该是学生容易获得的材料。如前文中那个“惯性演示仪”和“失重演示仪”都是比较好的例子。又如，为了让学生都能感受到“分力的方向”，可以设计如下的实验：利用一支铅笔和橡皮筋设计了如图4甲所示的装置。将铅笔的一端拴上绳子，绳子一头挂钩码（1牛顿为宜），另一头绑在中指上，将铅笔尖顶在手心上，就构成一个横梁与拉绳的模型。手心和手指可以明显地感觉到钩码产生的向下拉力有两个分效果，一个是垂直于手心并指向手心的，另一个是沿着绳子向外拉的。同时在这个实验中还可以通过改变中指的位置调节铅笔的方向，感受不同情况下拉力的作用效果。如图4乙、丙所示。
2.对于一些演示实验，也可以通过改进，让尽可能多的学生参与进来
由于条件和学生能力限制，有一些实验还是只能在课堂上演示，而不能直接由学生自己去做。但即使是演示实验，教师也应该有“让学生动手”的意识。教师可以让学生来做助手，把一些学生力所能及的操作交由学生去完成；或是通过改进演示实验，尽量让学生有参与演示的机会。
如对“自感”一节中的演示实验，我们作了如下改进。把一节干电池、日光灯的一个镇流器及手拉手“串联”起来的几个学生连成如图5所示的电路。演示时先向学生展示电路板，让他们看清楚只用了一节干电池。再让学生手拉手“串联”起来，接入图示电路（可以让全班学生都参与）。然后教师闭合电键，无异常现象发生。教师再断开电键，参加实验的学生会感受强烈的电击。这个实验中学生虽然没有参与整个实验操作的过程，但强烈的电击给学生留下了非常深刻的印象，激起了学生的探究热情和学习兴趣。
上述实验也可以改为让每个学生动手的学生分组实验。取一废弃的镇流器，将两根接线头部的绝缘皮去掉，出较多的金属导线，如图6。
3.为了让学生多动手，我们还可以在课堂上进行一些实验设计方面的练习，或是在课外展开课题研究或小制作比赛
用学生容易取得的物品进行物理实验的目的是为了让学生多动手，设计制作实验器材的过程也可以尽量让学生参与。我们可以鼓励学生自己去设计制作一些简易的实验装置和器材。这样学生在思考、设计、制作的过程中对物理知识和规律就有了更深刻的认识，同时也提高了学生实验设计和操作的能力。其效果比让学生做几道干巴巴的习题要强百倍。
利用低成本材料制作实验器材，进行物理实验教学，不仅成本低廉，而且学生可以自己动手制作器材，然后探索研究，使学生对实验原理、方法有更直观而深刻的认识，还会使学生产生成就感、满足感等良好的情感体验。而利用现存仪器进行的实验往往达不到这样的效果。
必须指出的是，让学生“动手”的目的是促使学生“动脑”，从而促成学生主动探索地自主学习。物理实验教学要以“问题”为线索，激励学生思考。即要让学生对实验要完成的任务和达到的目的有一个清楚的认识，避免学生被动地听指挥、看表演、凑热闹等不良情况发生。否则，即使教师辛辛苦苦创造了让学生动手的机会，也不能成为促成学生自主学习的契机。
参考文献：
［1］冯克诚，毕诚.物理实验器材巧用.新疆青少年出版社.
［2］王棣生.中学物理创新教法：实验改革指导.学苑出版社.
［3］中学生实验创新设计.印刷工业出版社.
［4］中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准.人民教育出版社.
［5］杨介信，张大同.中学物理实验大全.上海教育出版社.
（作者单位 浙江省桐乡市茅盾中学）
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