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利用小制作、小实验，激发学生学习兴趣研 究 报 告主持人：高端锋 成员：周于玲第一部分课题研究综述一、 课题的提出第一、科学探究是物理课程标准提出的新要求，是物理新课程的一大突出特征，而实验教学活动是物理课程中科学探究的重要组成部分。在课程标准中，科学探究是与科学内容并列并处于上位的内容，因而，科学探究贯穿于新课程始终。科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一。基础课的实验课堂应当也必然是开展探究活动重要阵地。在课堂教学中，学生需要实验过程的体验来激发兴趣、感受方法，学生也需要实验的结果来获得愉悦，满足成就感。物理课堂实验教学不是忽视物理知识的学习，而是注重了学生对物理知识的自主建构过程，实验教学与知识的建构是在同一过程中发生的。所以学生课堂上的实验活动是需要设计的，这种设计并不是将学生带入一个固有的套路中，而是教师要提供给学生适当的器材，对学生可能遇到的困难有所思考和估计，在活动中给予学生必要的指导和帮助。第二、课程改革越来越注重学生学习积极性的调动，重视人的发展和培养，注重人文主义的教育。它的最大特点就是不是仅注重知识研究的结果，而是更重视研究知识的过程；不是仅注重知识的传授，而是更重视学生自主学习知识的能力；不是课堂上教师为中心，而是重视师生的互动性学习、探究性学习。与时俱进的形势要求我们冷静思考，如何进行这一课题的研究。第三，兴趣是直接推动学生主动学习的内在动力，它促使学生去追求知识、探索科学。学生对学习有兴趣，才会愉快主动地学习。小实验、小制作能提高学生的学习兴趣。物理是一门以观察和实验为基础的科学，实验器材及学生实验参与率决定着物理实验教学的成功与否。利用身边的物品进行小制作、小实验,可以拉近物理学与生活的距离,让学生体会到科学就在我们身边，体现从生活走向物理的课改新理念。二、国内外同一领域研究现状与趋势述评（一）国外研究现状目前，在国外编写的教科书中已经涉及了很多用生活物品进行实验的例子，在国外的物理课堂中学生们也正在用生活物品做实验，学习物理知识。在国外自制教具、学具进行的实验一般属于所谓的“低成本实验（low cost experiment）”。在日本和欧美等发达国家中，现代教育技术水平较高，但仍热衷于低成本实验的研究，因为他们认识到理科学生的动手能力、实践能力和实验技能的培养是无法单靠黑板或屏幕来达到的。在日本，有一大批热心物理低成本自创实验的教师，自创了许多高智慧的低成本物理实验。在美国，非常重视低成本实验，电视节目上经常制作一些趣味的低成本实验指导学生，各学校实验室都使用大量的自制实验器具，甚至还占相当大的比重，一些自制教具还有着悠久的历史。在英国，当教师要接受制作和表演低成本实验的技能培训。当今的世界各国物理教学中，都对物理教师自己设计和制作的教具和低成本实验非常感兴趣，提倡利用低成本实验来激励学生的学习动机，培养动手实践能力，激发创新思维己成为一种共识。（二）国内研究现状在国内也已经有一部分老师对这一问题进行了一些研究，搜索国内期刊文献可知，以“自制教具”为题发表的论文很多，从这些文章来看，绝大多数是具体介绍如何去制作和运用特定的教具、学具，少数文章逐渐涉及自制教具的功能和价值问题。另外，一些专家学者也投入到自制教具、学具研究中取得丰硕的成果，出版了一些专著。其中有代表性的有朱正元的物理演示实验与自制仪器力学部分。尽管世界各国都非常重视利用生活物品进行自制教具、学具，但是并不全面。我们认为将来利用生活物品做实验将是今后学生学习生活的一部分，利用身边的物品进行实验,可以拉近物理学与生活的距离,让学生体会到科学就在我们身边，体现从生活走向物理的课改新理念。为此，我们认为该课题是有很强的生命力的，也是很有必要作为我们终身研究的课题，将来让更多的学生能够利用身边的物品完成更多的实验，激发起更大的学习物理的热情，更好地学习物理知识，为社会做出更大的贡献。三、课题的理论依据陶行知先生在其生活教育理论中指出，教育要“教人发明工具、制造工具、运用工具”， “教育有无创造力，也只需看他能否发明人生新工具或新人生工具”。师生自主研发、创造出个性化、本土化的教学装备和器材，不仅是课程资源建设的有效途径，同时研发和创造活动本身应该作为新课程的重要内容，这将给物理课程带来新的活力，使学习变得更有意义。师生自主研发、创造教学装备和器材，从物理课程的教学上来看，具有建构主义的特质，会使自主、合作、探究的教学方式走向深入。建构主义理论认为，学生学习的有效性首先体现在学生是否积极主动地参与学习，以保证对知识的主动建构。面对一个学习课题，教师首先应该让学生明确或制订自己的学习目标，在这种目标下师生结合现有条件通过动手“做”来学习，可以充分调动学生的多种感觉器官，让学生动口、动手、动脑，在活动中、在解决问题的过程中进行学习。实际上，师生间共同研究、开发与学习主题相关的教具、学具就是一种典型的“认知学徒”。师生研发、创造教学装备活动还为学生的学习提供了一种良好的经验，这种“做的经验”属于“经验之塔”（美 戴尔Edgar Dale教学中的视听方法1946）的底层。“经验之塔”理论认为，底层的经验易于理解和记忆，顶层的经验易于获得概念便于应用，教学应从具体经验入手，逐步过渡到抽象，学习间接经验要尽可能以直接经验为基础。由此可见，在新课程背景下利用生活物品自主研发、创制教学装备不仅仅是一种简单意义上的制作和活动，它已经上升为一种新的教与学的方式。四、课题的理论价值和实践价值（一）理论价值众所周知，物理是一门以实验为基础的学科,所谓“物理”，就是通过物理实验引入物理概念,来研究物理规律。因此,物理课就是要强化物理实验的教学。物理课程标准已经把“科学探究”列入了教学内容标准。“从生活走向物理,从物理走向社会”是物理新课程的基本理念，新课程提倡使用身边的物品进行物理实验，拉近物理学与生活的距离，让学生深切感受到科学的真实性，感受到科学与社会、科学与日常生活的关系。研究表明，如果实验所用的材料是学生所熟悉的，就会使学生感觉到亲切，较容易克服思维障碍，能较好的达到实验的目的；如果实验所用的仪器是学生亲手制作的，那么不仅能培养学生的动手能力，而且还能帮助学生建立起牢固的相关物理表象，敏锐地洞察其中发生的物理过程，使学生对知识的理解更加透彻。因此，教师应当引导学生充分利用顺手拈来的、所熟悉的物品做物理实验，这样可以丰富学生实验物品，拓展实验探究的时空，让学生真正经历“从自然到物理、从生活到物理”的认识过程。基于这种教学理念，我们在教学中要经常让学生在课外自己设计、自己找实验用品、自己动手做一些小实验，实验可按要求在课堂上完成也可设在课后，充分发挥学生的想象力和创造性，从而调动学生学习的积极性，为学生提供了大量的动手、动脑机会，对培养学生的观察力、自己获取知识的能力以及分析问题解决问题的能力将大有益处，弥补课堂教学的不足。这些看似简单的教学用具，在实际教学中将会发挥巨大作用。（二）实践价值1培养学生学习物理的兴趣可以使学生原有的认知结构与物理教学贴近，可以消除学生对物理现象的神秘感，顺应学生爱玩爱动的天性。使其“玩入物理世界，探究物理规律”。2训练了学生独立实验的技能和技巧，培养了学生的创新能力学生搜寻适合做实验的物品时，会怀有极大地兴趣。学生的情趣十分的投入，思维活跃，极易摆脱课堂教学和课本的束缚，在实验过程中摸索出适合自己所涉及装置特点的设计方法。另一方面，由于这些物品本来的用途并不是进行物理实验，所以这种做法本身就是一种创新。3培养学生不怕挫折的精神，促进学生身心健康不断地搜集物品，设计实验，修改实验方法的过程，使他们经历了“创造”、“发明”的甘苦。在克服困难的过程中锻炼了意志，自觉培养不怕挫折的科学精神。五、课题对象的确定物理课是八年级才开始有的，所以我们这个课题确定以我校八年级中学生为研究对象。物理活动小组成员主要为八年级中对物理小制作、小实验有兴趣的同学。六、课题研究的方法：（一）文献资料法：通过查阅相关的文献资料来了解相关的小制作、小实验的制作过程与要求，希望学生通过这些资料修正自己的方案；（二）行动研究法：将教育实践与教育科研相结合，创造性地运用理论来发现并解决物理教学过程中理论与实际的关系，根据教育实践的动态流程不断充实或修正方案，系统地、科学地进行研究；（三）案例研究法对典型的小制作、小实验进行研究，总结，提出改进的意见。（四）经验总结法：收集与课题内容有密切联系的事实材料，分析积累资料，教育工作中的经验及其作用和意义进行中期阶段小结，总结。第二部分课题实施过程一、课题研究的第一阶段（一）课题的开题：该课题于2013年9月申报，课题组接到批复以后于2013年9月在本校教研活动中心进行了开题会，确定了课题的研究方向以及课题研究的内容。课题组的各位老师根据确定的课题内容，充分做好实验前的一系列准备工作。明确课题的研究要坚持以下二点：一是以生活中的物品为基本器材，指导学生制作低成本小学具，能说明问题就行的原则；二是制作出的小教具、小学具是如何穿插入课堂教学的?如何提高课堂的效率？（二）成立物理兴趣班在二年级四个班中，由学生报名，随意抽出50名学生组成实验班，再分成10个组，选出小组长。（三）成立了我校的物理活动室学校在本课题开题后，给与了我们课题组大力支持，专门成立了校物理活动室，作为学生学具研究的场所。二、课题研究的第二阶段（2013年10月至2014年7月）（一）.每一小组在组长的带领下进行搜集身边能做小实验、小制作的物品以备所用。（二）根据所学内容教师布置制作或实验题目，学生根据小组内或小组间讨论结果在学校物理活动室或家中进行制作、试验。每周周四下午两节课后在学校物理活动室进行交流制作、试验的进程和经验，对制作、试验中出现的问题进行讨论，并提出改进措施，作好记录。（三）对作品归纳整理课题组全体研究人员首先对第二阶段的研究进行分析，找出优秀作品及可以直接应用于课堂教学的作品，对于有带改进作品提出改进措施，为以后的课题研究取得了更大的进展。第二章升现象中成果1、利用竹子，废布条，细木棒制管乐器。制作方法：取一段竹子，一端保留竹节并刻一个小口，一端去掉竹节，用废布条，细木棒制一个活塞，蘸水后插入竹筒中，用口对小口吹，同时移动活塞。验证声音是由振动产生及音调的变化2.利用酒瓶、水、木棍制作管乐器制作方法：取7个相同的啤酒瓶，分别灌入不同高度的水，用嘴吹瓶口，发出不同音调的声音，从而证明音调高低与振动空气柱长短的关系：振动空气柱越长音调越低。验证声音是由振动产生及音调的变化3、利用鞋盒、音乐播放器、纸张、制作会跳舞的“机器人” 制作方法：参考课本的图，制作一个纸人，放在鞋合上，盒内放音乐播放器并播放舞曲，纸人随音乐的跳动。验证声音是由振动产生的（1）演示液体能传声把发声的闹铃放在密封的塑料袋中，将塑料袋和闹铃一起浸没在桶里的水中。将耳朵紧贴水桶，能听到声音，说明液体能够传播声音。第三章物态变化中成果1、饮料瓶不进行任何技术处理，就可以做如下实验压缩气体体积，气体液化演示制作方法：拧开瓶盖，滴入几点乙醚，拧紧瓶盖后，稍待一会，蒸发，乙醚液体不见了。当用手挤压瓶体时，乙醚液体重新出现在瓶壁上。这表明压缩气体体积，气体被液化。碘的升华与凝华演示拧开瓶盖，用匙加入少些固态碘，拧紧瓶盖后，竖起将含有碘的瓶底，放入烧杯中的沸水里，就会观察到紫色的碘蒸气从瓶底上升，到瓶子的上部后重新凝华成闪闪发光的碘晶体。此时摇动饮料瓶时看到瓶底的碘仍然是固体，这比用烧瓶在酒精灯上加热出现液态碘的可操作更强。2、青霉素药瓶一个、塑料吸管一根、水。制作方法：小药瓶内装满带颜色的水，将塑料吸管插入药瓶，在上端45cm处剪开一道切口（不要剪断），并弯折成90度演示液体温度计原理将小瓶放入热水中，观察水柱位置，再放入冷水中观察水柱位置。发现热水中水柱高，冷水中水柱低。证明液体温度计原理是液体的热胀冷缩。第四章光现象1、制作小孔照相机方法：在空罐的底部中央打一个小孔，再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上。将小孔对着腊焰，我们可以看到腊焰在薄膜上呈现的像。验证光的直线传播2、演示光的直射、反射、折射现象（1）饮料瓶不进行任何技术处理，就可以做如下实验在一个比较粗一些的饮料瓶中充满香烟（或是卫生香）的烟雾，拧紧瓶盖，制成了显示光路器（能多个班级重复使用）。用激光笔从瓶底照向瓶口，能清晰地显示光在同一种物质中沿直线传播。若将瓶底放在平面镜上，用激光笔从侧面照向瓶底的平面镜照射时，会清晰地观察到入射光线和反射光线，给学生留下深刻的反射现象的表象。若一半是盛有未澄清的石灰水，一半是烟雾时，从侧面向石灰水面照射时，会清晰地观察到光的入射光线和折射光线。3、听话的光线方法：将一空牛奶盒照下图剪一个小窗口，把一只普通25V小灯泡及灯座放入其中，导线引到盒外与装有2节干电池的电池盒及开关连接，插好饮管。在一个比较暗的屋子里，向牛奶空盒灌满水，然后“关”好小窗口，接通电源。当水流出时会看到光线能通过弯曲的饮管照亮地面。光一般不是沿直线传播的吗？原来光线在传播过程中会在饮管内壁发生多次反射，于是，光随饮管形状改变了传播方向。验证光导纤维就是利用这一原理第五章透镜及其应用1自制模型照相机方法：见课本验证照相机的原理2、制作望远镜第七章力制作汽艇方法：将气球的口扎一个细塑料管用打气筒往气球中充1015次的空气后突住气口，将充足空气的气球固定在水池中的水面上纸船里，使气口斜对水面，然后放开进气口，使气体放出，会观察到纸船在水面上快速地前进着。研证力的作用是相互的第九章压强1、证明大气压存在的演示方法a：拧开塑料饮料瓶的瓶盖后，用打火机点燃浸过酒精的棉花团，用镊子放入塑料饮料瓶中，随即旋紧瓶口，火熄灭片刻后，塑料饮料瓶就发生明显的变形，同时有喀喀声音的出现。这是棉花团在瓶内燃烧，消耗氧气，体积膨胀又溢出，封口冷却后，瓶内气压减小，外界大气压把瓶压变形了。松开瓶盖后，空气进入内外气压平衡，在弹力的作用下，瓶身恢复了原样。方法b：饮料瓶中盛满水，用一硬纸片（或塑片）挡住瓶口后，用手支撑着倒立过来，松手后，所挡的硬纸片掉不下来。再缓慢地使饮料瓶在竖直面转动360度，硬纸片也倒不下来的，从而形象生动地证明大气压的存在。方法c：将饮料瓶用手挤压使它发生形变，让瓶内的气体被排出一部分后，把瓶口与自己的脸（或吹起的玩具气球上）上相接触，松手后，饮料瓶子就被“沾”在脸上了。这是饮料瓶瓶身的向外弹力作用下体积增大，内部压强减小，瓶外的大气压使饮料瓶“压”在人脸（或吹起的玩具气球上）上了。方法d ：如图所示，饮料瓶中盛满水，用带有较长（1618m）橡胶管的塞子塞紧瓶口，将饮料瓶子倒立进过来，瓶中的水从橡胶管中流入容器中，随着水流入容器的增多，饮料瓶就发生形变，同时有声音的出现。这是由于瓶内水的流出使瓶内气压减小，外界大气压作用在瓶子上的缘故。方法e：将饮料瓶拧开瓶盖后，用手按入水槽中使瓶中充满水，然后把饮料瓶倒立在水槽中，慢慢提起，直至瓶口不离开水面为止，液面不下降（并与托里拆利实验对比，使学生感悟出，当时托里拆利实验为什么用水银做实验），从而说明大气压强的存在。2、演示流体压强与流速的关系将水平管切口处压扁，揭开瓶盖，用嘴对水平管吹气，可以看到水柱在竖直管内上升，用力吹气，还可产生水雾。证明流速越快，压强越小。3、演示大气压与高度的关系演示方法：盖上瓶盖（水不满），用手指封住水平管部分，从竖直管上端向瓶内吹气，可以看到水在竖直管内上升，制作成一个水气压计，把水气压计拿到不同的高度，可以发现水柱的长短发生了变化，从而研究大气压与高度的关系。4、演示大气压的作用瓶内装满水，盖上盖子，用手指封住水平管部分，从竖直管用力吸水，水吸不上来；打开盖子，可以轻易的吸上来。证明水不是我们吸上来的，而是大气压压上来的。瓶内装满水，盖上盖子，将瓶子倒置，水不会流出来，还可以证明大气压的存在。5、制作小鸡饮水器方法：见课本第十章浮力1、演示浮力的存在及浮力的大小与深度、物体密度的关系方法：（1）用细线系住青霉素药瓶，绑在弹簧秤的秤钩上，测出其在空气中的重力，再浸没在水中测出其在水中的重力，比较二力的大小，若浸没在水中测出其在水中的重力小，说明水对瓶有浮力。求出二力之差即浮力的大小。（2）用细线系住青霉素药瓶，绑在弹簧秤的秤钩上没在水中的不同深度，观察弹簧秤的示数若不变。说明浮力的大小与深度无关。(3) 向瓶内装入少量沙子，用细线系住青霉素药瓶绑在弹簧秤的秤钩上，测出其在空气中的重力，再浸没在水中测出其在水中的重力，求出二力之差即浮力的大小，比较（1）、(2)两次浮力的大小，若相等，说明浮力的大小与深度无关。2、估测大气压强值，方案如下：把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用个橡皮帽封住注射器的小孔；如图所示，用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与固定在墙上的弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢地拉动注射器筒。当注射器中的活塞刚开始移动时，记下弹簧测力计的示数F；观察并记录注射器筒上所标明的容积V，用刻度尺测出注射器的全部刻度长度L。三、课题研究的第三阶段总结阶段（2013年7月）本阶段的重点是对师生发现的生活用品与课堂教学的结合进行了研究，学生利用生活物品制作的教具、学具走进课堂。如在课堂上进行了：用塑料袋演示力的作用是相互的；用空牛奶盒演示光的传播；用饮料瓶装水演示光的直射、反射、折射现象等。课堂教学取得了一些显著成果，增强学生学习物理兴趣，提高学生动