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低成本物理实验的特点和教育功能
摘 要:物理学是一门实验科学,物理规律的建立和物理理论的验证都与实验密切相关。本文讨论了物理低成本实验的特点及其独特的教育功能。
关键词:低成本;物理实验
引 言
物理学实验是人类认识世界的一种重要活动,是进行科学研究的基础。物理教学同样也离不开实验,所以说物理实验是极其重要的。然而,贫困地区的农村中学实验设施差,仪器陈旧老化,严重短缺,这些客观因素影响了中学物理实验的正常开展,而改善贫困地区农村中学物理实验的一项重要措施就是大力加强低成本物理实验的开发。纵观物理学史上最美的十大实验,绝大多数都是采用最简单的实验设备却揭示了最深刻的物理原理。比如大家耳熟能详的牛顿三棱镜分解太阳光实验,这个实验被评为物理学史上第七大最美的实验,实验的器材不过是两块三棱镜,但实验却揭示了光的色散现象,进而开创了现代物理学的重要领域光谱学的先河。还有托马斯•杨的双缝实验应用于电子干涉实验、伽利略对于落体的研究等实验,这些都是通过最简单的实验手段、利用最简单的实验器材,揭示了最深刻的科学真理,在物理学史上留下最美的风景。可见低成本实验成本低而智慧不低、成本低而内涵不低。
1 低成本物理实验的特点和教育功能
低成本实验(lowcost experiment) 按其字面理解指的是低廉的、花费少的实验,即利用价格低廉的材料或生活、生产的废异物,经过较为简单的加工处理,即可进行演示一些物理现象的实验。但低成本物理实验成本低智慧不低、成本低技术含量不低、成本低教育价值不低 [1]。
1.1 低成本物理实验的特点—成本低廉
因为它是教师和学生就地取材,亲手制作,所以成本低廉,有利于普及,特别是弥补落后地区物理实验教学器材的不足。已故著名物理学教育家朱正元教授生前曾反复提倡“物理教师要能为无米之炊”,“要坛坛罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”[2]。只要我们善于观察、勤于思考、敢于实践,就会发现我们身边的生活资源很多可以被利用:
(1)生活用品资源
我们身边可以做物理实验的物品比比皆是,如用筷子做秤演示杠杆的平衡;铅笔可以做滚动摩擦比滑动摩擦小的实验,抛出去还可以演示惯性和受重力作用改变运动状态等实验;牙膏皮做浮力实验等[3]。
(2)食品资源