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摘要：物理学是一门以观察和实验为基础的自然科学，它与现实生活联系非常紧密。新课程倡导物理教学要“从生活走向物理，从物理走向社会”，利用身边的物品制作实验器材是低成本物理创新实验的内涵。教师在中学物理教学中要充分发挥物理实验的作用，提高物理实验的质量，通过物理创新实验教学培养学生的创新精神和动手能力。在大力提高创新精神和实践能力的素质教育的今天，研究开发低成本物理实验已经成为我们初中物理教师的一项重要工作，并且正在逐步从被动进行发展为主动进行，低成本物理实验的开展己经有了质的转变，并且刻不容缓。
关键词：物理教学 低成本实验 创新 开发与应用 意义
一、 低成本实验的开发在物理教学中的价值所在
低成本实验的开发有利于教师将新课程理念更好地应用于教学实践，提高教师的新课程实践能力和业务水平，对教师转变物理教学思想，开阔物理教学眼界将起到指导作用，而不会再将教学活动只局限于教材和课堂，这对于实验器材及设备缺乏的地方来说，无疑是重要的。
低成本实验的开发有助于激发学生的求知欲，乐于参加科学实践活动，在联系实际中强化实践意识。在实验中养成严谨、实事求是的科学态度，培养合作精神，树立“实践是检验理论的唯一标准”科学价值观。此外，利用身边的物品制作实验器材，并将其应用于教学实践中，可以通过更直观的现象反应客观的物理规律，让学生感受自然科学的真实性，这也正是低成本创新实验在物理教学中最具价值的体现。
低成本创新实验开发成本低，取材方便，花样多，趣味性强，易操作，是实验教学改革的一个方向。低成本实验的创新源于生活，又服务于生活，拉近了物理学与生活的距离，让学生深切地感受到科学的真实性和物理学独有的魅力。弥补一些落后地区的资源不足，在一定程度上满足教育的均衡发展。
二、低成本实验在物理教学中的应用实例
（一）实验的替代与改进
（1）测量滑轮组的机械效率课本实验设计：实验装置如图所示，用弹簧测力计匀速拉动绳子自由端，使物体匀速上升一段距离，记录弹簧测力计的读数，并记录物体上升的高度h以及绳子自由端移动的距离s，然后根据W有用=Gh和W总=Fs计算出有用功和总功，按计算该滑轮组的机械效率。
该实验的难点在于实验过程中很难做到匀速竖直拉动测力计。此外，本实验只能竖直向上提升重物，不能实现反向操作，局限性较大。
改进实验：用带有底座的长60cm宽40cm的长方形木板替换铁架台，将20rad/min的交流小型电动机（可正反向转动）固定在长木板上，闭合开关，电动机转动，通过细线提升弹簧测力计，从而达到提升重物的目的。改变电动机的转向可以达到反向操作的目的。本实验的改进既能使其匀速运动又克服了单向操作的局限性，实现了对实验的难点突破。后续反馈检测表明，学生掌握得很好。
（2）“并联电路”的演示实验：课本设计：用两个小灯泡、电池组、三个开关、导线若干组成并联电路，通过开关的通断来探究其电路特点。
改进实验：用开关、导线改装玩具汽车，用左右车灯来演示并联电路的特点。用总开关控制两灯同亮同灭演示其照明功能，用支路开关控制其单独工作演示其转向指示功能。这一改进新颖有趣、简便易行，材料易寻，实验人人会做，现象直观形象，可以激发学生学习物理的兴趣，增强学生对物理的亲近感。
（二）填补实验空白
（1）滑动变阻器连入电路中电阻丝的判断。滑动变阻器是靠改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻，从而实现其控制作用。然而有些学生在学习滑动变阻器的知识时并不能正确地判断出滑动变阻器接入电路中的那部分电阻丝。为了使复杂难懂的电路知识简单直观化，可以把二极管串联在电阻线上，用二极管发光来显示是哪部分电阻线接入电路。这一改进取材简单、设计精巧、现象直观显著、教学效果优异。
（2）自制潜水艇。用圆柱形水槽、小玻璃瓶、橡皮管、大号注射剂、螺丝帽、细沙、旁边开有小口的橡皮塞、玻璃管这些器材来研究潜水艇的浮沉。
实验时，在圆柱形水槽内放水，将“潜水艇”模型放入水中。看到水从旁边开着的小口慢慢进入，玻璃瓶的自重慢慢增大，渐渐下沉，直至沉底，呈现出潜水艇水舱进水船体下沉的景象。用注射器通过橡皮管向玻璃瓶打气，瓶内水被压出，玻璃瓶慢慢上浮，控制玻璃瓶到悬浮和上浮。
此装置可以让学生在课余时间自己动手制作，在课堂上，自行操作进行展示，同学间切磋互评，让学生在活动中感悟潜水艇的原理，体验成功快乐，提升动手能力，学会鉴赏、自觉取人之长。这一过程，有助于其逻辑思维和动手能力的提高，从而培养学生的科学素养。
（3）“液体可以传声”演示实验。用水槽、塑料袋、旧手机（或闹铃、mp3播放器、半导体收音机）来显示液体能够传声。本实验的设计成本低，制作方便、功率小、能够长时演示，既适合教师课堂演示教学又适合学生分组实验，补充了液体可以传声的实验空白。
三、低成本实验在物理教学中的研究前景
新课标要求科学探究活动形式要多样，需配备的器材品种多而复杂。为满足快速发展的课程改革需要，更好地开设物理实验，降低实验成本，提高实验质量，在实验器材方面急需作出超常地努力。在数量上补充器材不足，在功能上改进与完善，开发新实验填补实验空白，成为广大教师与实验室工作人员的迫切需要解决的问题。而解决这一问题的有效捷径就是开发低成本实验。低成本物理实验成本虽低，但运用的智慧不低，具有的内涵不低，教育价值不低。因此，利用身边的材料进行实验的开发，自制实验仪器，并且以此来替实验室专用仪器进行物理实验，以此满足教学需要，这便是以最小的投入获得最大的收益，也是低成本实验研究的精髓所在。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部 全日制义务教育物理课程标准（实验稿）[S]北京 北京师范大学出版社 2001，7（第1版）
[2]中学物理实验教学与自制教具.[M].上海教育出版社，2000
[3]候建平 新课改下如何改进中学物理演示实验教学[J]物理实验与仪器2007（7-8）
[4]封小超 王力邦 物理課程与教学论[M]北京 科学出版社2005，7（第1版）
[5]廖伯琴 何润伟 物理（8年级）[M]上海 上海科学技术出版社 2004，8（修改版）
[6]周小山·教师教学究竟靠什么一谈新课程的教学观[M].北京大学出版社，2002.（06 ）： 145
[7] 胡明等：《物理课程标准教师读本》，武汉：华中师范大学，2004.8
[8] 主编/肖川 主编/汤卫 平义务教育物理课程标准（2011年版）解读 湖北长江出版集团 湖北教育出版社
[9]主编 扈中平 副主编 李方 张俊洪 现代教育理论 （第2版） 高等教育出版社
[10]肖成全：《有效教学》 辽宁：辽宁师大出版社 2006.6
[11]廖伯琴：《中外物理教育改革》.长春：东北师范大学出版社，2001.6
关键词：物理教学 低成本实验 创新 开发与应用 意义
一、 低成本实验的开发在物理教学中的价值所在
低成本实验的开发有利于教师将新课程理念更好地应用于教学实践，提高教师的新课程实践能力和业务水平，对教师转变物理教学思想，开阔物理教学眼界将起到指导作用，而不会再将教学活动只局限于教材和课堂，这对于实验器材及设备缺乏的地方来说，无疑是重要的。
低成本实验的开发有助于激发学生的求知欲，乐于参加科学实践活动，在联系实际中强化实践意识。在实验中养成严谨、实事求是的科学态度，培养合作精神，树立“实践是检验理论的唯一标准”科学价值观。此外，利用身边的物品制作实验器材，并将其应用于教学实践中，可以通过更直观的现象反应客观的物理规律，让学生感受自然科学的真实性，这也正是低成本创新实验在物理教学中最具价值的体现。
低成本创新实验开发成本低，取材方便，花样多，趣味性强，易操作，是实验教学改革的一个方向。低成本实验的创新源于生活，又服务于生活，拉近了物理学与生活的距离，让学生深切地感受到科学的真实性和物理学独有的魅力。弥补一些落后地区的资源不足，在一定程度上满足教育的均衡发展。
二、低成本实验在物理教学中的应用实例
（一）实验的替代与改进
（1）测量滑轮组的机械效率课本实验设计：实验装置如图所示，用弹簧测力计匀速拉动绳子自由端，使物体匀速上升一段距离，记录弹簧测力计的读数，并记录物体上升的高度h以及绳子自由端移动的距离s，然后根据W有用=Gh和W总=Fs计算出有用功和总功，按计算该滑轮组的机械效率。
该实验的难点在于实验过程中很难做到匀速竖直拉动测力计。此外，本实验只能竖直向上提升重物，不能实现反向操作，局限性较大。
改进实验：用带有底座的长60cm宽40cm的长方形木板替换铁架台，将20rad/min的交流小型电动机（可正反向转动）固定在长木板上，闭合开关，电动机转动，通过细线提升弹簧测力计，从而达到提升重物的目的。改变电动机的转向可以达到反向操作的目的。本实验的改进既能使其匀速运动又克服了单向操作的局限性，实现了对实验的难点突破。后续反馈检测表明，学生掌握得很好。
（2）“并联电路”的演示实验：课本设计：用两个小灯泡、电池组、三个开关、导线若干组成并联电路，通过开关的通断来探究其电路特点。
改进实验：用开关、导线改装玩具汽车，用左右车灯来演示并联电路的特点。用总开关控制两灯同亮同灭演示其照明功能，用支路开关控制其单独工作演示其转向指示功能。这一改进新颖有趣、简便易行，材料易寻，实验人人会做，现象直观形象，可以激发学生学习物理的兴趣，增强学生对物理的亲近感。
（二）填补实验空白
（1）滑动变阻器连入电路中电阻丝的判断。滑动变阻器是靠改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻，从而实现其控制作用。然而有些学生在学习滑动变阻器的知识时并不能正确地判断出滑动变阻器接入电路中的那部分电阻丝。为了使复杂难懂的电路知识简单直观化，可以把二极管串联在电阻线上，用二极管发光来显示是哪部分电阻线接入电路。这一改进取材简单、设计精巧、现象直观显著、教学效果优异。
（2）自制潜水艇。用圆柱形水槽、小玻璃瓶、橡皮管、大号注射剂、螺丝帽、细沙、旁边开有小口的橡皮塞、玻璃管这些器材来研究潜水艇的浮沉。
实验时，在圆柱形水槽内放水，将“潜水艇”模型放入水中。看到水从旁边开着的小口慢慢进入，玻璃瓶的自重慢慢增大，渐渐下沉，直至沉底，呈现出潜水艇水舱进水船体下沉的景象。用注射器通过橡皮管向玻璃瓶打气，瓶内水被压出，玻璃瓶慢慢上浮，控制玻璃瓶到悬浮和上浮。
此装置可以让学生在课余时间自己动手制作，在课堂上，自行操作进行展示，同学间切磋互评，让学生在活动中感悟潜水艇的原理，体验成功快乐，提升动手能力，学会鉴赏、自觉取人之长。这一过程，有助于其逻辑思维和动手能力的提高，从而培养学生的科学素养。
（3）“液体可以传声”演示实验。用水槽、塑料袋、旧手机（或闹铃、mp3播放器、半导体收音机）来显示液体能够传声。本实验的设计成本低，制作方便、功率小、能够长时演示，既适合教师课堂演示教学又适合学生分组实验，补充了液体可以传声的实验空白。
三、低成本实验在物理教学中的研究前景
新课标要求科学探究活动形式要多样，需配备的器材品种多而复杂。为满足快速发展的课程改革需要，更好地开设物理实验，降低实验成本，提高实验质量，在实验器材方面急需作出超常地努力。在数量上补充器材不足，在功能上改进与完善，开发新实验填补实验空白，成为广大教师与实验室工作人员的迫切需要解决的问题。而解决这一问题的有效捷径就是开发低成本实验。低成本物理实验成本虽低，但运用的智慧不低，具有的内涵不低，教育价值不低。因此，利用身边的材料进行实验的开发，自制实验仪器，并且以此来替实验室专用仪器进行物理实验，以此满足教学需要，这便是以最小的投入获得最大的收益，也是低成本实验研究的精髓所在。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部 全日制义务教育物理课程标准（实验稿）[S]北京 北京师范大学出版社 2001，7（第1版）
[2]中学物理实验教学与自制教具.[M].上海教育出版社，2000
[3]候建平 新课改下如何改进中学物理演示实验教学[J]物理实验与仪器2007（7-8）
[4]封小超 王力邦 物理課程与教学论[M]北京 科学出版社2005，7（第1版）
[5]廖伯琴 何润伟 物理（8年级）[M]上海 上海科学技术出版社 2004，8（修改版）
[6]周小山·教师教学究竟靠什么一谈新课程的教学观[M].北京大学出版社，2002.（06 ）： 145
[7] 胡明等：《物理课程标准教师读本》，武汉：华中师范大学，2004.8
[8] 主编/肖川 主编/汤卫 平义务教育物理课程标准（2011年版）解读 湖北长江出版集团 湖北教育出版社
[9]主编 扈中平 副主编 李方 张俊洪 现代教育理论 （第2版） 高等教育出版社
[10]肖成全：《有效教学》 辽宁：辽宁师大出版社 2006.6
[11]廖伯琴：《中外物理教育改革》.长春：东北师范大学出版社，2001.6