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摘 要：通过改进和设计物理实验来引导学生广泛关注日常生活中的物理原理，设计和修改研究方案，理论和实际紧密结合，然后进行改进或设计物理实验，手脑并用地去发现和解决问题。在这个过程中，可以提升学生的探索精神、创新能力、实践动手能力等。
关键词：改进 设计 物理实验 综合素质
我们究竟为什么进行物理教育？伟大的物理学家爱因斯坦曾经说过：“目的在于造就能主动思考和行动、又能最大限度地为社会谋福利的个体。”为此，“独立思考、判断、积极主动工作这些一般能力的培养应该总是放在首位，而不是只注重专门知识的获得”。国内著名的顾明远老师认为：“教材教法绝不只是分析一门学科如何传授，更重要的要研究、分析如何把一门科学根据其发展的内在逻辑，结合学生的认知特点、符合教育的規律地把它组织成为一门学科。学科并不等于科学，一门科学要变成一门学科，需要经过一番改造”。李科敏也认为：“物理教学的目的是引导学生‘从生活走向物理，从物理走向社会’，树立终身学习的理念，不断提升自身的综合素质”。由此可见，在实施教学的过程中，教育者不仅仅是传授知识，更应该根据教学环境、学生素质、自然条件等具体特点，对教材部分进行一些必要的改进，以期激发学生学习的兴趣，获得更好的教学效果。本文利用学生生活中熟悉的物品来设计一些学生倍感亲切的物理实验，激发学生的兴趣，培养学生的动手能力和科研素质，同时也要求学生自己制作一些简单的教具，对提高学生的业务能力和综合素质具有巨大的促进作用。
一、国内外的一些工作
物理实验不仅是人们建立物理概念和理解物理规律的基础，也是促使人们手脑协调发展和培养人们非智力因素的重要途径。正因如此，物理实验教学受到了国内外专家学者和许多一线教师的高度重视，物理实验的改进和设计等方面的研究已经有了许多开拓性的成就。如日本“山猫协会”倡导开发的低成本、高智慧物理实验，强调以此在教给学生科学知识的同时激发学生和教师热爱科学的美好情感；美国和西欧等发达国家都十分重视结合学生的生活实际改进和设计实验，注重让学生和教师在这个过程中都能学到新的知识，又能感受到科学研究过程的酸甜苦辣。在国内，有安忠、刘炳昇等教授极力主张物理教师要结合学生的实际情况自制教具来提高教学效果；有罗星凯等教授主张利用改进和设计物理实验来进行探究性教学，强调以此培养学生的探究兴趣和探究能力；更有一线教师在终身实践着实验的改进和设计来提高自己的教学效果。
二、设计的几个物理实验
1.潜水艇演示。实验器材：塑料空瓶一个（开口要稍大一点，可用250ML左右的塑料空瓶），能放入以上矿泉水瓶的小塑料瓶一个（眼药水瓶即可），订书针。实验过程：、①将塑料瓶装上自来水（不可过满）。②将眼药水瓶的底部用缝衣针钻一小眼，放入适量的重物（订书针等），装入水，并调节瓶中的水量，使小瓶在水中能竖直漂浮并大部分体积浸没水中，然后将瓶盖盖紧。③用力握紧塑料空瓶，可见眼药水瓶会往下沉至塑料瓶底，当松开手后，眼药水瓶又会浮出水面。本实验用眼药水瓶的升降模拟潜水艇在水里的升降。实验讲解：当用手握紧塑料空瓶时，眼药水瓶外的压强增大，将一定量的水通过底部的小孔压入到眼药水瓶中，增加了眼药水瓶（潜水艇）的重量后下沉到塑料瓶底。当松开手后，眼药水瓶内的水又排出，眼药水瓶上升。本实验通过眼药水瓶模拟潜水艇的升降过程，将一个同学们平时接触不到的潜水艇用生活中常见的眼药水瓶进行模拟，能让同学们认识到科学的无处不在，无论是生活领域还是高大上的军用潜艇。同时，可让同学们自己动手制作一个“潜水艇”，提高同学们的动手能力及科研素质。
2.海底火山。实验器材：玻璃缸或盆1个，冷热水若干，墨水少量，带盖的小瓶1个。实验过程：①在玻璃缸中倒入3/4的冷水。②把小瓶中装满热水，加入几滴墨水，拧紧瓶盖，并摇晃均匀。③把小瓶放在缸底并拧开盖子。④观察到墨水喷向水面，热的染色水在冷水的上面形成了一层。⑤冷却后观察，染色水就会与冷水混合。实验讲解：瓶子里的热水的密度比冷水轻，故带有颜色的热水将从底部喷发漂浮至水面。用这个实验可以模拟火山在海底爆发时的现象，同时阐述了这是由于密度不同产生的现象。通过一个简单的实验描述了海底火山爆发这个难以见到的自然现象。
3.再现指纹。实验器材：碘酒、剪好的易拉罐小盒、蜡烛、白纸、火柴。实验过程：①在白纸上用力印上自己的指纹，此时并看不到自己指纹的印迹。②将少量碘酒放进铁盒里。③点燃蜡烛，使碘酒在蜡烛上方加热（一直加热到碘酒变干，有紫红色蒸气放出时），将印有指纹一面的白纸对着蒸气。④过一会儿，纸上就显现出浅色的指纹。实验讲解：人的皮肤表面总有少许油脂，对皮肤起保护作用。而皮肤表面的指纹是凸凹不平的，低的地方油脂多一些，高的地方油脂就少些。将手指按到纸上，油脂就被纸吸收，油脂在纸上分布也同样是不均匀的，但和指纹上油脂分布情况相同。碘酒受热时会变成气体，气体受冷时又会直接变成固体，它在油脂里极易溶解，于是纸上就出现颜色深浅不一的指纹。用这个生活中常用的物品就再现了人的指纹，能激发学生的兴趣。
4.空气的质量。实验器材：排球一个，天平及砝码，打气针。实验过程：①排球充满气挂在天平的左边，左盘放上打气针，右边放上适量砝码，使得天平左边的重量略大于右边重量。②将打气针插入球的打气孔内，把球内空气放去一部分，可观察到随着球内空气不断排出，天平左边逐渐从下向上翘起，表明左边的质量逐渐减少。由此可知，空气是有质量的。实验讲解：通过这个实验证明了不可见的空气是有质量的，给同学们一个直观的感受，也能更好的理解空气的质量。
5.生活中的马德堡半球。实验器材：两个钥匙扣上的小吸盘。实验过程：用力将两个小吸盘挤压在一起，试着用手拉开吸盘，会发现十分难以拉开。实验讲解：此实验将十分难以感受和描述的大气压强模拟出来，是由大气压强将两个吸盘牢牢的压在一起，对同学们认识大气压强很有帮助。 三、改进和设计物理实验能提升学生的综合素质
改进和设计物理实验的过程是一种手脑并用的、能动的实践活动，也是一个创新的过程，更是一个浓缩的科研过程，在这个过程中，可以提升学生的心理素质、自主学习能力和科研素质。
1.提升学生的心理素质。学生在改进和设计物理实验的过程中，通过设计新的方案，改进实验装置，制作新的实验教具，操作各种实验仪器，能达到活跃思维的目的。而成功的喜悦，让他们体验到自身价值的实现，进而对生活产生美好向往和追求。但改进和设计物理实验是一个艰难的创作过程，它需要學生以积极的心态与他人团结合作，认真总结他人的研究成果，反复修改自己的设计方案，精心制作和操作实验仪器和器材，勇于面对随时都会出现的失败，并要在失败中冷静思考、努力进取，可以很好地提升学生的心理素质，促使他们意志坚强、心胸开阔、善于交流、乐观向上及热爱生活。
2.提升学生自主学习物理科学知识的能力。在改进和设计物理实验的过程中，设计者必须自主学习相关的物理科学知识，才能设计出操作更加方便、制作更加简单、现象更加明显、阐述的物理理论更加形象化或者更加深刻的物理实验。同时在设计和改进实验中遇到的一些相关问题，都需要学生自主的去学习相关的知识，查阅相关文献去解决，能大大提高学生自主学习的能力。
3.提升学生的科研素质。改进和设计物理实验的过程是一种能动的实践活动。学生必须深入研究物理现象，通过广泛收集相关资料、设计和修改研究方案，手脑并用地去发现问题。在这个过程中，需要投入大量艰苦而细致的工作，把理论和实际紧密结合起来，然后进行改进或设计物理实验。改进和设计物理实验的过程是一个浓缩的科研过程，在这个过程中，可以提升学生的探索精神、坚强的意志、科学的态度和作风。
参考文献：
[1]罗星凯.我们究竟为什么进行物理教育[J].物理教学探讨，2007，25（07）：1-2.
[2]罗星凯.从学科教育到科学教育一一我的学术之路与顾明远教授[J].广西师范大学学报：哲学社会科学版，2009，45（1）：134-136.
[3]李科敏.物理实验改革与物理师范生综合素质的提升[J].牡丹江师范学院学报（自然科学版），2011，77（04）：64-65.
[4]罗星凯.化挑战为机遇—跨世纪物理教师的历史使命——’99国际物理教师学术交流会综述[J].物理，1999（12）：6-9.
[5]郑圆成.低成本物理实验开发的研究[D].浙江师范大学，2011.
[6]赵力红.低成本高智慧深探究（一）——低成本实验在物理教学中的开发与运用[J].教学仪器与实验，2006（2）：14-16.
[7]赵力红.低成本高智慧深探究（二）——低成本实验在物理教学中的开发与运用[J].教学仪器与实验，2006（3）：12-15.
[8]赵力红.低成本高智慧深探究（三）——低成本实验在物理教学中的开发与运用[J].教学仪器与实验，2006（4）：11-14.
[9]李科敏，徐旭龄，李奇云，李文波，李吉，吴兴国.设计和改进物理实验教学的实践与思考[J].牡丹江师范学院学报（自然科学版），2012，78（1）：68-70.
[10]周长春.运用缺点列举法改进设计物理实验[J].中专物理教学，1997，5（1）：28.
[11]陈志超.初中物理实验的创新设计及改进[J].实验教学与仪器，2014（12）：28-29.
[12]刘炳昇.设计和改进物理演示实验的体会[J].南京师院学报（自然科学版），1981（4）：100-103.
[13]天津汉沽一中物理教研组.从改进和设计实验人手提高物理教学质量[J].天津教育，1987（12）：45-47.
[14]袁泉，邱忠媛，王文新，符伟，敬晓丹.基于创新能力培养的大学物理实验教学研究[J].辽宁工业大学学报（社会科学版），2016，18（1）：131-134.
[15]薛峰.浅谈初中物理实验教学的设计与改进[J].湖南中学物理，2014（7）：55-56.
作者简介：刘坤，男，宜春学院理工学院，讲师，主要研究方向：物理学。
关键词：改进 设计 物理实验 综合素质
我们究竟为什么进行物理教育？伟大的物理学家爱因斯坦曾经说过：“目的在于造就能主动思考和行动、又能最大限度地为社会谋福利的个体。”为此，“独立思考、判断、积极主动工作这些一般能力的培养应该总是放在首位，而不是只注重专门知识的获得”。国内著名的顾明远老师认为：“教材教法绝不只是分析一门学科如何传授，更重要的要研究、分析如何把一门科学根据其发展的内在逻辑，结合学生的认知特点、符合教育的規律地把它组织成为一门学科。学科并不等于科学，一门科学要变成一门学科，需要经过一番改造”。李科敏也认为：“物理教学的目的是引导学生‘从生活走向物理，从物理走向社会’，树立终身学习的理念，不断提升自身的综合素质”。由此可见，在实施教学的过程中，教育者不仅仅是传授知识，更应该根据教学环境、学生素质、自然条件等具体特点，对教材部分进行一些必要的改进，以期激发学生学习的兴趣，获得更好的教学效果。本文利用学生生活中熟悉的物品来设计一些学生倍感亲切的物理实验，激发学生的兴趣，培养学生的动手能力和科研素质，同时也要求学生自己制作一些简单的教具，对提高学生的业务能力和综合素质具有巨大的促进作用。
一、国内外的一些工作
物理实验不仅是人们建立物理概念和理解物理规律的基础，也是促使人们手脑协调发展和培养人们非智力因素的重要途径。正因如此，物理实验教学受到了国内外专家学者和许多一线教师的高度重视，物理实验的改进和设计等方面的研究已经有了许多开拓性的成就。如日本“山猫协会”倡导开发的低成本、高智慧物理实验，强调以此在教给学生科学知识的同时激发学生和教师热爱科学的美好情感；美国和西欧等发达国家都十分重视结合学生的生活实际改进和设计实验，注重让学生和教师在这个过程中都能学到新的知识，又能感受到科学研究过程的酸甜苦辣。在国内，有安忠、刘炳昇等教授极力主张物理教师要结合学生的实际情况自制教具来提高教学效果；有罗星凯等教授主张利用改进和设计物理实验来进行探究性教学，强调以此培养学生的探究兴趣和探究能力；更有一线教师在终身实践着实验的改进和设计来提高自己的教学效果。
二、设计的几个物理实验
1.潜水艇演示。实验器材：塑料空瓶一个（开口要稍大一点，可用250ML左右的塑料空瓶），能放入以上矿泉水瓶的小塑料瓶一个（眼药水瓶即可），订书针。实验过程：、①将塑料瓶装上自来水（不可过满）。②将眼药水瓶的底部用缝衣针钻一小眼，放入适量的重物（订书针等），装入水，并调节瓶中的水量，使小瓶在水中能竖直漂浮并大部分体积浸没水中，然后将瓶盖盖紧。③用力握紧塑料空瓶，可见眼药水瓶会往下沉至塑料瓶底，当松开手后，眼药水瓶又会浮出水面。本实验用眼药水瓶的升降模拟潜水艇在水里的升降。实验讲解：当用手握紧塑料空瓶时，眼药水瓶外的压强增大，将一定量的水通过底部的小孔压入到眼药水瓶中，增加了眼药水瓶（潜水艇）的重量后下沉到塑料瓶底。当松开手后，眼药水瓶内的水又排出，眼药水瓶上升。本实验通过眼药水瓶模拟潜水艇的升降过程，将一个同学们平时接触不到的潜水艇用生活中常见的眼药水瓶进行模拟，能让同学们认识到科学的无处不在，无论是生活领域还是高大上的军用潜艇。同时，可让同学们自己动手制作一个“潜水艇”，提高同学们的动手能力及科研素质。
2.海底火山。实验器材：玻璃缸或盆1个，冷热水若干，墨水少量，带盖的小瓶1个。实验过程：①在玻璃缸中倒入3/4的冷水。②把小瓶中装满热水，加入几滴墨水，拧紧瓶盖，并摇晃均匀。③把小瓶放在缸底并拧开盖子。④观察到墨水喷向水面，热的染色水在冷水的上面形成了一层。⑤冷却后观察，染色水就会与冷水混合。实验讲解：瓶子里的热水的密度比冷水轻，故带有颜色的热水将从底部喷发漂浮至水面。用这个实验可以模拟火山在海底爆发时的现象，同时阐述了这是由于密度不同产生的现象。通过一个简单的实验描述了海底火山爆发这个难以见到的自然现象。
3.再现指纹。实验器材：碘酒、剪好的易拉罐小盒、蜡烛、白纸、火柴。实验过程：①在白纸上用力印上自己的指纹，此时并看不到自己指纹的印迹。②将少量碘酒放进铁盒里。③点燃蜡烛，使碘酒在蜡烛上方加热（一直加热到碘酒变干，有紫红色蒸气放出时），将印有指纹一面的白纸对着蒸气。④过一会儿，纸上就显现出浅色的指纹。实验讲解：人的皮肤表面总有少许油脂，对皮肤起保护作用。而皮肤表面的指纹是凸凹不平的，低的地方油脂多一些，高的地方油脂就少些。将手指按到纸上，油脂就被纸吸收，油脂在纸上分布也同样是不均匀的，但和指纹上油脂分布情况相同。碘酒受热时会变成气体，气体受冷时又会直接变成固体，它在油脂里极易溶解，于是纸上就出现颜色深浅不一的指纹。用这个生活中常用的物品就再现了人的指纹，能激发学生的兴趣。
4.空气的质量。实验器材：排球一个，天平及砝码，打气针。实验过程：①排球充满气挂在天平的左边，左盘放上打气针，右边放上适量砝码，使得天平左边的重量略大于右边重量。②将打气针插入球的打气孔内，把球内空气放去一部分，可观察到随着球内空气不断排出，天平左边逐渐从下向上翘起，表明左边的质量逐渐减少。由此可知，空气是有质量的。实验讲解：通过这个实验证明了不可见的空气是有质量的，给同学们一个直观的感受，也能更好的理解空气的质量。
5.生活中的马德堡半球。实验器材：两个钥匙扣上的小吸盘。实验过程：用力将两个小吸盘挤压在一起，试着用手拉开吸盘，会发现十分难以拉开。实验讲解：此实验将十分难以感受和描述的大气压强模拟出来，是由大气压强将两个吸盘牢牢的压在一起，对同学们认识大气压强很有帮助。 三、改进和设计物理实验能提升学生的综合素质
改进和设计物理实验的过程是一种手脑并用的、能动的实践活动，也是一个创新的过程，更是一个浓缩的科研过程，在这个过程中，可以提升学生的心理素质、自主学习能力和科研素质。
1.提升学生的心理素质。学生在改进和设计物理实验的过程中，通过设计新的方案，改进实验装置，制作新的实验教具，操作各种实验仪器，能达到活跃思维的目的。而成功的喜悦，让他们体验到自身价值的实现，进而对生活产生美好向往和追求。但改进和设计物理实验是一个艰难的创作过程，它需要學生以积极的心态与他人团结合作，认真总结他人的研究成果，反复修改自己的设计方案，精心制作和操作实验仪器和器材，勇于面对随时都会出现的失败，并要在失败中冷静思考、努力进取，可以很好地提升学生的心理素质，促使他们意志坚强、心胸开阔、善于交流、乐观向上及热爱生活。
2.提升学生自主学习物理科学知识的能力。在改进和设计物理实验的过程中，设计者必须自主学习相关的物理科学知识，才能设计出操作更加方便、制作更加简单、现象更加明显、阐述的物理理论更加形象化或者更加深刻的物理实验。同时在设计和改进实验中遇到的一些相关问题，都需要学生自主的去学习相关的知识，查阅相关文献去解决，能大大提高学生自主学习的能力。
3.提升学生的科研素质。改进和设计物理实验的过程是一种能动的实践活动。学生必须深入研究物理现象，通过广泛收集相关资料、设计和修改研究方案，手脑并用地去发现问题。在这个过程中，需要投入大量艰苦而细致的工作，把理论和实际紧密结合起来，然后进行改进或设计物理实验。改进和设计物理实验的过程是一个浓缩的科研过程，在这个过程中，可以提升学生的探索精神、坚强的意志、科学的态度和作风。
参考文献：
[1]罗星凯.我们究竟为什么进行物理教育[J].物理教学探讨，2007，25（07）：1-2.
[2]罗星凯.从学科教育到科学教育一一我的学术之路与顾明远教授[J].广西师范大学学报：哲学社会科学版，2009，45（1）：134-136.
[3]李科敏.物理实验改革与物理师范生综合素质的提升[J].牡丹江师范学院学报（自然科学版），2011，77（04）：64-65.
[4]罗星凯.化挑战为机遇—跨世纪物理教师的历史使命——’99国际物理教师学术交流会综述[J].物理，1999（12）：6-9.
[5]郑圆成.低成本物理实验开发的研究[D].浙江师范大学，2011.
[6]赵力红.低成本高智慧深探究（一）——低成本实验在物理教学中的开发与运用[J].教学仪器与实验，2006（2）：14-16.
[7]赵力红.低成本高智慧深探究（二）——低成本实验在物理教学中的开发与运用[J].教学仪器与实验，2006（3）：12-15.
[8]赵力红.低成本高智慧深探究（三）——低成本实验在物理教学中的开发与运用[J].教学仪器与实验，2006（4）：11-14.
[9]李科敏，徐旭龄，李奇云，李文波，李吉，吴兴国.设计和改进物理实验教学的实践与思考[J].牡丹江师范学院学报（自然科学版），2012，78（1）：68-70.
[10]周长春.运用缺点列举法改进设计物理实验[J].中专物理教学，1997，5（1）：28.
[11]陈志超.初中物理实验的创新设计及改进[J].实验教学与仪器，2014（12）：28-29.
[12]刘炳昇.设计和改进物理演示实验的体会[J].南京师院学报（自然科学版），1981（4）：100-103.
[13]天津汉沽一中物理教研组.从改进和设计实验人手提高物理教学质量[J].天津教育，1987（12）：45-47.
[14]袁泉，邱忠媛，王文新，符伟，敬晓丹.基于创新能力培养的大学物理实验教学研究[J].辽宁工业大学学报（社会科学版），2016，18（1）：131-134.
[15]薛峰.浅谈初中物理实验教学的设计与改进[J].湖南中学物理，2014（7）：55-56.
作者简介：刘坤，男，宜春学院理工学院，讲师，主要研究方向：物理学。