夏昀 田元治

【摘要】核心素养视角下，高中物理教师不仅要提高学生的物理专业技能，还需要发展学生的物理思维，全面提升学生的物理学科综合素养.为此，教师应积极开展物理实验课堂，进一步提高学生应用物理知识解决问题的能力.低成本物理实验是一种较为新颖的物理教学方式，能夠充分发挥出物理实验教学在高中物理教学中的价值.本文从低成本物理实验的特征入手，探索核心素养视角下，开展低成本高中物理实验教学的方法.

【关键词】高中物理；物理实验

低成本物理实验不仅可以有效节约实验教学所耗费的资源成本，又能够发展学生动手、动脑能力，教师可以鼓励学生寻找实验所需的材料，或让学生自行设计低成本实验方案，均可有效提高物理实验教学成果.

1 高中低成本物理实验概述

低成本物理实验的特征在于其成本低廉、贴近生活.通常低成本物理实验会利用生活中较为常见的平价材料替代经典物理实验器材，能够妥善解决部分高中物理实验室器材缺乏、无法顺利开展实验教学的问题.另外，利用各类生活材料替代原有的物理实验器材来完成物理实验，能够拉近物理课堂与生活之间的联系，不仅能够提高学生的学习兴趣，还可以培养学生的实验意识以及实践动手能力.低成本的物理实验材料获取较为容易、价格低廉，实验流程简易、便捷，实验结果较为直观，不需要付出过于高昂的价格便可以顺利完成实验教学，可以切实体现出生活化教育的实际意义，也能够引导学生在生活中学习物理知识.

2 高中物理低成本教学优势

2.1 提高课堂灵活性，激发学生兴趣

低成本物理实验表现形式较为灵活，可以满足不同情况下高中物理实验教学的需求，有效提高物理实验教学效率.教师可以随时结合本课教学内容，带领学生开展低成本实验，收集现有的可用资源完成实验准备，在此基础上构建的高中物理实验课堂会更具趣味性，也能够极大程度上激发学生的学习兴趣.相较于传统的物理教学来看，低成本实验教学能够灵活穿插到物理课堂的各个环节，实现高质量的高中物理教学.

例如 以“电磁感应现象及应用”为例，在课前导入环节，教师可以准备两块相同的强磁铁，外加一根塑料吸管和一根铝管，要求塑料吸管与铝管的长度、粗细相同、教师可以将塑料吸管与铝管分别竖直固定于桌面上，再将两块相同的强磁铁在管口处释放，使其自由落体，这时学生可以听到磁铁落于桌面上的声音，能轻易计算出磁铁在铝管内、塑料吸管内的下落速度，很明显，铝管内部的磁铁下落速度较慢，通过这一实验结果，教师便可以顺势引发学生的思考，简单有趣的小实验以及较为直观的实践结果，能够帮助教师正式引入本课教学内容，而此类看似简单的低成本实验中，也展示出了磁铁下落时，铝管内部形成了环形感应电流，而电流产生的磁场反作用于磁铁，影响了磁铁下落速度这一物理知识.

2.2 发展创新思维，带动学生思考

低成本实验教学的实验器材以生活中的常见物品为主，但实际在实验过程中，仅靠简单材料的堆积、组合是无法完成实验的.故此，教师可以让学生思考，如何使用生活常见物品设计物理实验？以此发展学生的物理学科探索思维、培养学生的创新意识.学生在看到生活日常用品时，可以回忆物理知识，并充分发挥个人的想象力及创造力，对此类生活用品进行改装，将其变成可用于实验操作的实验器材.如此设计的低成本物理实验，不仅可以带动学生的思维意识发展，还为学生准备了开放性的实践平台，给学生提供了更多实践、实验的机会，学生更容易沉浸在实验学习中，并会积极在实验中使用物理知识，可以稳定提高学生的物理学科素养.在此过程中，教师应鼓励学生自主设计各类低成本物理实验，让学生体验物理知识探索、物理知识验证的过程，以此培养学生的科学发展观念，也让学生对物理实验规律产生更为深刻的认知，对提高学生物理学科素养极有帮助.

2.3 开展课堂实践，鼓励亲自动手

低成本物理实验受实验环境、实验器材等影响，可以巧妙地规避各类高风险的实验过程，能够避免学生接触各类危险、毒害物品，具有较高的安全性.所以，在高中物理教学时积极开展低成本实验教学，教师不必担心实验安全性，可以更放心地让学生动手操作，能够让学生直接参与到物理实验中，并亲自动手完成实验.这一过程不仅提高学生的动手实践能力，也提高了学生在物理学习过程中的体验感、参与感，学生对亲自动手完成的实验印象会更加深刻，能够让学生更加直观、更加生动地体会物理知识以及物理规律，可以提升学生的物理知识内化能力，让学生改变对物理学科的刻板印象，意识到物理实验的乐趣，缓解学生面对较难知识点时的紧张与畏难心理，还丰富了高中物理课堂的表现力，让学生积极面对物理，爱上物理.

2.4 培养学科素养，促进全面发展

在高中物理课堂中，积极开创低成本实验教学，可以有效培养学生的物理学科核心素养，切实从立德树人的教育目标角度出发，改变原有的物理课堂结构.低成本物理实验是当今高中物理教学中的必要补充手段，其直观性及趣味性特征极强，可以帮助学生了解物理规律、明确物理概念、掌握物理知识，并在实验过程中，开发学生积极动手、动脑的探究意识，对培养学生核心科学观念极有帮助.在低成本实验中，学生的兴趣会被大大激发，学生的探究意识也会日渐增长，能够让学生在循序渐进的物理课堂中，逐渐理解物理概念，促进学生的潜能发展，有效突破理论知识教学中的难点问题，学生可以在有趣的实验过程中，渐渐掌握物理知识的核心内容.

另外，低成本物理实验取材大多来源于生活，学生在学习与实验的过程中，能感受到物理知识与生活的关联，可以让学生意识到物理科学对社会发展的积极推进作用，以此让学生明确物理学科在社会上的价值，有利于提高学生学习的积极性.

3 高中物理课堂开展低成本实验的方式

3.1 利用材料替代法

材料替代法下的低成本物理实验，会使用一些生活中较为常见的材料及物品替代原有的实验器材.这时，教师可以为学生展示原有的物理实验内容，带领学生一步步拆解原实验设计原理以及实验步骤，了解实验所需的各类器材的物理性质，随后用一些较低成本的材料进行替代，以此完成低成本物理实验制作.这一环节中，教师可以引入实验设计活动，让学生自主思考，在生活中有哪些常用的低成本材料可以替代原有的物理器材？再要求学生以小组为单位，设计出一个低成本物理实验.

例如 以“超重和失重”教学为例，在教学开始前，教师可以先让学生分别讲述一下在个人认知中，超重与失重这两个物理概念是什么样的.先鼓励学生大胆发言，讲述失重与超重这两个概念，让教师掌握当前学生對该物理知识的认知水平.随后，教师可以从学生日常生活出发，设计一些以低成本材料为主的物理实验，以便学生更准确地掌握这两个物理概念.

首先，教师可以让学生准备一张较宽的纸条，带领学生一起在纸条中间剪出一个圆滑的孔洞，要求学生在纸条的另一端连接重物并小心提起纸条.这时大家会发现，纸条并不会在重物的影响下断裂，以此便可展示出超重现象.

随后，让学生将两本厚度、大小均等的书本相对而放，并将两本书的书页交替重叠摆放后，再将书本合起.选取一名学生，让他捏住两本书的书脊位置并向外拉动，显然，学生无法将书本分开.接下来，由教师亲自操作，教师的操作过程中不仅要对书本施加水平作用力，还需要上下拉动，书本便会轻易地被教师分开.此时，教师要提出问题，让学生思考并回忆，两次拉动书本的操作有什么不同？为什么教师的操作可以轻易将两本书分开？通过简单的小实验，让学生积极开动脑筋，思考其中的物理知识.

最后，教师要结合课本上的内容，开展本课的常规教学，让学生完全掌握失重与超重概念及其中蕴含的物理知识.与此同时，开展课堂小组活动，要求学生尝试在组内设计一项与失重或超重有关的物理实验，并使用随手可见的器材完成实验，以此完成本课教学.

3.2 利用实验室现有器材

每一个高中都有物理实验室，也都具备一些物理实验器材，只不过部分学校的实验器材可能并不完善.在教学中，教师应善于利用校内固有的实验器材，开发一系列低成本物理实验，尽可能每一堂课都有实验可做，让学生从实验中了解各个物理知识点，通过高效、直观的实验教学，改善高中物理课堂的枯燥现状，以提高学生学习物理的动力，让学生养成在实验中求真知的学习习惯.

例如 “带电粒子在均匀磁场中的运动”这一实验教学中，原有的实验内容要求实验操作人员将金属丝通上高压电，随后观测金属丝释放出的电子行动轨迹，这一实验较为复杂，成本、技术操作要求极高，具有一定难度.为此，教师可以带领学生来到校内物理实验室，再借用化学实验室中的硫酸铜溶液，将硫酸铜进行电离，制作出带电粒子再选用实验室常备的圆盘磁铁创建均匀磁场，将硫酸铜溶液装入一次性容器中，并在溶液表面放置纸片以便观测.随后，在其底部用石墨穿孔连接电源正极，在一次性容器内壁贴上铜片连接电源负极，接通电源后，便可让学生观测纸片在溶液表面的运动轨迹，以此便能够完成本次实验.为设计对比实验，教师还可以改变阴阳极等.通过不同的实验方法，学生能够观测到不同的现象，便可得出带电粒子在均匀磁场中的运动轨迹.

3.3 利用生活常见物体

在设计低成本实验时，教师要将物理课堂与生活联系起来，使用生活中常见的各类电子产品或生活用品，完成低成本实验教学.在科技飞速发展的今天，各类智能手机、声控、遥控等都是学生能够轻易在生活中接触到的科技用品，教师应充分开发此类资源的教育价值，对其进行技术改造，完成物理课堂中的低成本实验设计.

例如 在“电磁波的发现及应用”一课中，教师便可以带领学生观测电磁波的传播方式.通过之前的教学，学生已经能够意识到，波在不同环境下具有不同的传播特征.为此，教师可以设计声波与电磁波传播方式差异性的低成本实验.教师可以将智能手机装入真空袋中，再分别放入水槽与真空环境.随后，用另一部手机拨打电话，查看手机是否能够接到通话信号.手机铃声是否会响起.这一实验，可验证电磁波在水环境下与真空环境下均可传播，而声波则不能够在真空状态下传播.通过小巧、精密且日常化的实验，让学生更直观地了解到声波与电磁波的差异性.

4 结语

在我国大力推动素质教育的背景下，核心素养的发展与培育是各大一线教育工作者的主要教育目标.基于核心素养视野下，高中物理教学必须要结合实验教学，在实验中发展学生的动手能力、动脑能力及物理学科思维.低成本物理实验教学，可以改变传统教学中由于物理实验材料器具短缺，导致的物理实验课程占比不足的问题，便于教师为学生创建更加完整、更成体系化的物理学习课堂，可有效推动高中物理的改革与发展.

参考文献：

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