當前，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力客觀上已成為推進素質教育的核心和整個教育改革的靈魂,。而伴隨著新課程改革的推進和知識經濟時代臨近的腳步,，長期以來在我們的教育教學中所存在的學生創(chuàng)新精神不足，實踐能力較差以及學習方式單一、被動,，學生情感體驗消極等問題,，正在成為人們所關注的熱點問題。在這方面,，近年來在美國等一些西方國家較為流行的“動手做”──作為一種重要的學習方法,，重視引導學生主動參與，強調學生通過自己動手制作,、操作,、設計、探索和研究,，進而發(fā)現(xiàn)規(guī)律,，獲得新知識的成功做法──給我們以借鑒和啟迪。建立家庭實驗室,，正是沿著這一目標創(chuàng)設的教學新思路,，利用現(xiàn)行的物理學具，在學生家中建立微型實驗室,，即能鞏固和完成教學大綱中要求的所有演示實驗和分組實驗,，又能系統(tǒng)完成課后的小制作、小實驗及習題中的一些自我設計的實驗制作,。因此,，家庭實驗室是一個特殊的育人環(huán)境，是教師傳授和學生自我探索相結合的橋梁,，極大地拓寬物理教學的空間，探討建立家庭實驗室進行教學的效果,，以利于提高教學效果,，豐富學生的第二課堂，逐步提高學生的學習能力和研究能力,，從而達到發(fā)展個性全面提高學生科學素質的目的,。

　　一、實驗目的

　　1．配合課堂教學,，鞏固完成所有的演示實驗,、分組實驗，滿足教學的基本要求,。

　　2．系統(tǒng)完成課后的小實驗,、小制作，并對現(xiàn)行學具改進制作,，全面培養(yǎng)學生的動手能力,。

　　3．按照學生的創(chuàng)意，指導完成有實際意義的探索性實驗,，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神,。

　　二,、實驗的指導思想

　　1．家庭實驗，要充分發(fā)揮學生的學習主體作用,。

　　2．家庭實驗要與課堂教學改革同步,，為提高教學質量服務，既不影響學生對其它課程的學習,，又保證了實驗探究的如期進行,。

　　3．要實事求是，講求科學性,。及時收集實驗數據資料,，認真研究，尋求規(guī)律,。

　　三,、觀察對象與方法

　　1．實驗對象：中原油田第二十六中學初三（1）班至初四（1）班，初三（3）班至初四（3）班全體同學,。以初三（1）班為“家庭實驗室”的觀察對象,，結合物理授課，指導學生巧妙利用家中的瓶瓶罐罐及廢舊物品作為家庭實驗器材做實驗,，初三（3）班作為對照班,，不開展此項活動，按原教學模式教學,。

　　2．實驗時間：2003年9月──2009年7月

　　3．實驗過程：

　　準備階段：2003年9月以前

　　組織教師學習,，研究如何結合學生現(xiàn)狀，創(chuàng)建家庭實驗室,。研究教學設計與家庭實驗室使用的指導,。并通過問卷調查，了解學生學習基礎,、學習興趣與心態(tài)狀況,。

　　實施階段：2003年9月～2005年7月（第一輪）。

　　2005年9月～2007年7月（第二輪）,。

　　2007年9月～2009年7月（第三輪）,。

　　家庭實驗取材容易，利用一些廢舊材料,，再購進少量器材,，經過加工就能拼湊出大量實驗。

　　總結階段：2009年8月

　　認真分析整個過程,，總結經驗,，寫出實驗報告和相關總結

　　四、實驗的指導與實施

　　1．編制實驗計劃

　　組織指導學生分單元編制好家庭實驗計劃?？梢园凑n本章節(jié)編制,，與教材的教學同步，有利于學生及時鞏固消化所學知識,，并能運用知識解決一些實際問題,，進行創(chuàng)造設計。實驗計劃包括驗證性實驗和設計應用性實驗兩類,，每一類都包括（1）實驗名稱,。（2）實驗目的和原理。（3）可選用替代的器材,。（4）實驗操作步驟和方法,。（5）現(xiàn)象和數據記錄。（6）實驗結論,。（7）實驗疑問與思考等,。

　　2．建好家庭實驗室

　　建好家庭實驗室為學生家庭實驗的實施提供了物質準備。學生要取得家長的配合和支持,，在家庭的一小塊屬于孩子的空間里收集制作實驗器材（也可以備一個實驗箱）,。把一些如硬紙板、塑料片,、塑料紙,、塑料瓶、易拉罐,、破鏡片,、舊電池、舊彈簧等廢棄物品收集起來,，這些物品在家庭實驗中往往會派上大用場,。如玩具賽車的車輪邊緣起槽可制成滑輪，小電動機可用來研究電機原理,。

　　3．實驗的設計與操作

　　學生按照實驗計劃的安排，設計出實驗的方法和步驟,。設計時要符合科學性,、可行性、直觀性,、安全性等原則,。每一個環(huán)節(jié)都要預先周密考慮好。要教育學生具有嚴謹的科學態(tài)度,，實事求是的治學精神,，切忌半途而廢，切忌弄虛作假。

　　4．實驗報告與實驗心得的撰寫

　　學生家庭實驗利用晚上學生回家后,，或雙休日完成,。力求簡便易行，不要占用學生太多的時間,。但是每次實驗都必須要求學生認真記錄實驗現(xiàn)象和數據,，撰寫實驗報告和感想（包括疑惑），撰寫實驗小論文,，這是學生實驗成果的結晶,，并且要注意積累和保存。

　　5．實驗的交流與評價

　　學生家庭實驗作為初中物理的一項綜合實踐活動,，要檢驗其成果,，一定要定期組織實驗的交流與評價。通過交流優(yōu)選出一些好的實驗方案加以推廣,；通過交流展示一些優(yōu)秀的自制實驗器具,；通過交流評比出一些質量高的實驗心得和實驗小論文；通過交流發(fā)現(xiàn)一些勤奮學習勇于探索的小發(fā)明家,、小創(chuàng)造家,；通過交流給同學們提供一個相互學習的機遇。教師要對學生的家庭實驗做出客觀評價,，激勵學生自主學習,，在科學的道路上不斷探索，不斷追求,。

　　五,、創(chuàng)新教學的幾種方式

　　1．創(chuàng)建“交流驛站”

　　當組織學生進行“小制作”或自制教具時，一個成熟的作品需要不斷完善的過程,，這個過程應當是在同學們的交流探討中完成,，為此我們在教室的學習專欄里專門設有“交流驛站”，提供學生交流研討的平臺,，利用驛站可使他們在交流中得到啟發(fā),，有利于學生智慧的開發(fā)，才華的展現(xiàn),，更可做到集思廣益,、群策群力，使難題得到解決,，使一件不成熟的作品逐步完善,。

　　在“凸透鏡應用”教學中，由于學校沒有足夠的分組儀器,，教師提出由學生自制實驗器材,，自主學習相關內容,。馬上有一個學生做成兩個大小不同的圓筒，在較大圓筒的一個端口粘上凸透鏡,，在較小圓筒—個端口蒙上一塊半透明薄膜,，使小筒能自如地套進大簡中，這就制成一只簡易照相機,。

　　這位學生得意地在驛站發(fā)布了他的杰作,，并介紹其功能：可以前后移動小筒在大筒里的位置，使像距發(fā)生改變,，這樣就可從塑料膜上觀察到遠近不同的景物的像,，并且得到的是一幅彩色圖象。

　　“要使像放大或縮小,，相機應靠近或遠離景物”,，“暗箱應拉長或縮短”這些教學中的難點，可在學生親自操作觀察中很容易得到突破,。

　　另一位學生從中得到啟發(fā),，并在驛站上發(fā)布他錦上添花的作法：將上述半透明的塑料膜換成從包裝食品的印有圖案的透明塑料膜上剪取一小塊作為現(xiàn)成的幻燈片，用手電簡去照小筒端口,，則在白墻可以得到放大的彩色圖象,。

　　要使像放大改縮小該怎么辦，幻燈片應倒插等問題將在學生親自操作中不難掌握,。

　　有人提出：利用上述裝置可否改為望遠鏡或顯微鏡模型,？

　　許多學生立即查找資料，交流結果,，發(fā)現(xiàn)只要將上述“幻燈機”中小筒的幻燈片改換成一塊比大筒上的凸透鏡（物鏡）焦距短的凸透鏡（目鏡）,，就制成了望遠鏡，抽動小簡,，通過小簡開口端可觀察遠處的物體變近,。而只要將上面裝置中大小兩筒的鏡片對換一下，望遠鏡就變成了顯微鏡,。這種學習方式成功地調動了同學的積極性，給他們提供了展現(xiàn)智慧的平臺,，使他們富有成就感,，引發(fā)了同學的參與熱情，是典型的共同學習模式,。在探究性實驗或“三小”活動中采用這種方式,，均可收到良好的效果,。

　　2．變無實驗為有實驗

　　在教學過程中,，無論教師對物理現(xiàn)象作如何最形象最清楚地敘述,，也無法代替學生對實物和現(xiàn)象的直接觀察,，演示實驗具有“百聞不如一見”的功效,，它可使教學直觀化、形象化,，可有效激發(fā)學生學習物理的興趣,，培養(yǎng)學生的觀察能力、動手能力,、思維能力,。因此凡是書上的知識能夠通過實驗來驗證的，在教學中都應盡量動手做實驗,。如初中物理關于壓力和重力的關系很容易混淆,，如圖1，一個重物放在水平地面上,，重物對地面的壓力N和重物受到的重力G大小相等,，方向也相同，很多同學就據此得出了諸如“壓力=重力”或“壓力就是重力”的錯誤結論,。

　　事實上,，G和N的大小和方向僅在特殊的情況下（如圖1）相等，在一般情況下并不相同,。

　　對此我們設計了一個小實驗,，來幫助學生更好地理解G和N的大小及方向關系：

　　⑴截取一個長約60cm,、寬約5～8cm的硬紙板,，用透明膠布把一個金屬塊固定在硬紙板中間，然后兩端用其它物體支起來,，平放在桌面上（如圖2）,。此時G=N，從紙板的變形方向可知N的方向為向下,。

　?、茖⒂布埌宓囊欢寺?，觀察硬紙板的形變逐漸變小,，說明N的大小逐漸減??；從紙板的變形方向可知N的方向也發(fā)生了變化（如圖3）。

　?、钱斢布埌逦挥谪Q直位置時,，形變消失（圖4），說明N=0,。

　　從實驗中可以看出,，只有在水平位置時才有壓力N和重力G的大小相等，其它任何位置壓力N皆小于重力G,；也只有在水平位置時,，壓力N的方向才是向下的，與重力方向相同,，其余位置壓力N的方向一直在變化,，與重力的方向絕不相同。在處理教材時,，堅持變無實驗為有實驗的做法,，可有效地啟發(fā)學生思維，讓學生觀察,、體驗知識,，充分調動學生的感官，培養(yǎng)科學素養(yǎng),。

　　3．變演示實驗為邊學邊實驗

　　大部分演示實驗學生都是被動地觀察,，由于受多方面因素的影響，學生往往對得出的結論表示懷疑,。如能適時適量的把某些演示實驗改成邊學邊實驗,，教師一邊講授一邊實驗，突破教材,，設計創(chuàng)新性實驗,，讓學生細致觀察，會取得意想不到的教學效果,。如在初中物理浮力這一部分,，浮沉條件在教材中涉及的篇幅并不多，學生記住浮沉條件也很容易,，但在應用浮沉條件分析,、解決實際問題時卻總是抓不住要點。為解決這個問題,，我們設計了三個小實驗來突破這個難點,。

　　㈠三個小實驗

　　實驗一,、牙膏皮的浮沉

　　觀察：㈠將撐開的牙膏皮放入水中,，放手后牙膏皮浮在水面上（如圖5）,。

　　㈡把牙膏皮捏扁后放入水中,，放手后牙膏皮沉入水底（如圖6）。

　　實驗二,、雞蛋的浮沉

　　觀察：㈠把雞蛋放入清水中,，放手后雞蛋下沉（如圖7）。

　?、嫱逅屑邮雏},，用筷子輕輕攪拌，鹽溶解后,，雞蛋上浮,。（如圖8）

　　實驗三,、墨水瓶的浮沉

　　觀察：㈠把空墨水瓶放入水中,，放手后墨水瓶上?。ㄈ鐖D9）,。

　?、嬖谀恐醒b入石子,，再放入水中,，放手后墨水瓶下沉（如圖10）。

　?、鎸Ρ确治?/SPAN>

　?、缃Y論

　　通過以上實驗和分析以及合理的推理,，能較容易地得出下面的結論

　　（1）物體的浮沉條件F>G,，上?。?SPAN>F=G,，懸??；F<G，下沉,。

　?。?SPAN>2）物體的浮沉是可以通過改變某些條件來改變的。

　?、倏梢酝ㄟ^改變物體的形狀（如由鐵塊到輪船）,，來改變物體排開液體的體積，增大物體受到的浮力,，從而改變所受浮力和物體重力的大小關系,，使物體由下沉變?yōu)槠。蛴善∽優(yōu)橄鲁痢?/SPAN>

　?、诋斘矬w的形狀不容易改變或不能改變時（如實驗2中的雞蛋）,，可以改變液體的密度來改變物體受到的浮力，從而改變物體的浮沉,。

　?、郛斘矬w的形狀和液體的密度都不能改變時（如潛水艇），即力不能改變時,，可以靠改變物體自身的重力,，來改變浮力和重力的大小關系，從而改變物體的浮沉狀況,。

　　這樣處理教材,，創(chuàng)造性地運用“質疑──設計──驗證”的教學模式，引導學生邊上課,、邊觀察,、邊思考，讓他們動眼,、動腦,、動口、交流,、歸納,。教師給學生提供了自主學習、自我發(fā)展的時間和空間,，讓他們有一定的獨立思考,、發(fā)展自己見解的余地，增強他們學習的積極性和主動性,，使之生動活潑的發(fā)展,。

　　4．變課內實驗為課外實驗

　　物理課內實驗，不管是學生分組實驗還是教師演示實驗，往往限定在課堂有限的時間內完成,，而課外活動是課堂教學的延續(xù)和必要的補充,，是實施素質教育的重要陣地。只有適時變課內為課外,，引導學生走出課堂,、讓物理走進生活、貼近生活,、貼近社會,，探究生活、社會中的物理問題,，解釋、解決日常生活的實際問題,，拓寬實驗的功能,，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，提高學生適應社會的能力,。教材中安排了許多生動有趣的,、材料簡單易得、貼近生活的小實驗,，這些內容既是對課堂所學內容的補充和提高,，也是一種激發(fā)學習興趣，發(fā)揮學生創(chuàng)造力的有益活動,，教師應盡可能安排學生去動手,、去動腦、去創(chuàng)造,，鼓勵學生做好小實驗,。另外，小實驗是在一個心理狀態(tài)比較寬松的環(huán)境中進行的,，不受時間,、器材、場所等條件的限制,，可以反復做,，反復觀察，直到認為滿意為止,，同時有的實驗由于沒有明確給出實驗所需器材,，也無明確要觀察的現(xiàn)象，所有問題均需學生自己獨立完成,，這對于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神及多種能力都起著重要的作用,。將課內實驗變?yōu)檎n外實驗，突破時間、空間的限制,，使教師從“教教材”走向“用教材”,，從關注自己的“教”走向關注學生的“學”，教師成為學生學習情景的創(chuàng)設者,、組織者和學習活動的參與者,、促進者，給學生提供了自主合作和探究為主的學習方式,，使學生獲得成功和分享成功的喜悅,，從而產生積極持久的學習動力。

　　5．創(chuàng)設開放性實驗問題,，培養(yǎng)學生發(fā)散思維,、促進學生創(chuàng)新能力的發(fā)展

　　著名心理學家吉爾福特指出：“人的創(chuàng)造力主要依靠發(fā)散思維；它是創(chuàng)造思維的主要成份,?！毙睦韺W研究進一步表明：視覺、形象思維使用的是大腦的右半球,，聽覺,、抽象思維使用的是大腦的左半球，如果讓學生處在教學環(huán)境中邊觀察,，邊思考,，左右大腦都得到使用。將有利于學生的思維開發(fā),，很多物理知識內容決定物理教學過程中有必要創(chuàng)設開放性實驗問題,，以培養(yǎng)學生發(fā)散思維，促進學生創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力的發(fā)展,。

　　例：小明在家中測量細長圓柱白蠟燭的密度,，家中現(xiàn)只有表2中所列材料和工具。請根據表2中給出的材料設計出一個使用材料品種少,，最經濟且簡便的實驗方法來進行粗略測量,。（白蠟燭的密度約0．9×10³㎏／m³）。

　　要求：（1）寫出所選擇的材料名稱,。（2）寫出實驗步驟,。（3）寫出實驗結果表達式。

　　這樣的一個開放性題目,，學生必須運用所學知識和所給工具進行優(yōu)化組合,，并且進行分析，選出一個最佳方案，才能達到題目的要求,，教師“創(chuàng)造性的教”和學生“創(chuàng)造性的學”經過討論,，分析后，學生就把幾種方案進行選優(yōu),，具體方案如下：

　　六、實驗成果

　　經過三輪實驗,，獲得如下初步成果：

　　1．增加了課堂教學密度,，提高了教學效果

　　傳統(tǒng)的演示實驗模式一般是：老師講講做做，學生聽聽看看,，效果往往不好,，若在教師示范的同時學生也參與實驗操作，或者把一些演示實驗和學生分組實驗改為邊講邊實驗,，學生的興趣更濃,，更容易投入。這樣就可把教師的講授轉化為精心引導,，把學生被動接受轉化為主動探索,，促進了學生動手實驗、動眼觀察,、動腦思維,、動口表述，使學生的學習過程成為發(fā)現(xiàn)認識過程,，知識學得扎實,，從而提高了教學效果。通過兩年來的實驗,，實驗班的學生在學習興趣,、學習方法上都大有改變，學習成績有了顯著提高（見表4）

　　2．學生動手能力、實驗技能顯著提高

　　由于學生在家中做實驗不像在學校受到時間和空間的嚴格限制,?？沙浞钟^察和研究，記憶深刻,，大大豐富了學生實驗,，并彌補了課堂實驗的缺憾和不足，延長,、擴展觀察和實驗的時空,。因而學生動手操作的機會多于傳統(tǒng)教學,，自然動手操作能力將大大提高。同時實驗中必然會遇到各種各樣的實驗現(xiàn)象和問題,，這些問題的發(fā)現(xiàn)和排除的過程無疑鍛煉了學生的探索,、協(xié)作精神，觀察,、實驗,、邏輯思維、想象等多種能力,，致使知識的獲得和能力的發(fā)展很好地結合起來,。

　　全部學完電學，并進行了總復習以后,，課題組組織了一次物理實驗競賽,。內容包括用伏安法測電阻和測定小燈泡額定功率。參賽學生來自二個初四教學班,。即一所實驗學校的實驗班,、對比班。競賽結果實驗班明顯勝過對比班,，用的時間還要少,。（見表5）

　　（注：競賽分步給分,，滿分為40分）

　　可以看出實驗班與對比班在實驗操做正確性方面的差異顯著,，而在實驗技能熟練程度上的差異已達到極為顯著水平。說明家庭實驗室的創(chuàng)建,，對學生動手能力,、實驗技能的提高發(fā)揮了很大的作用。

　　3．引導學生掌握科學的學習方法

　　物理是以實驗為基礎的科學,，學習物理必須十分重視觀察和實驗,。由于器材少,，學生即使重視實驗，也做不到在觀察和實驗的基礎上去理解和掌握物理知識,，相當多的學生死記硬背,。學生有了學具，就有了充分觀察,、動手實驗的機會,，可以在已知的物理理論和實驗的基礎上，經過推理,，做出假設和預言,，并通過實驗來驗證，這是研究物理現(xiàn)象,、規(guī)律的一種方法,。這將有利于引導學生掌握學習物理的科學方法。

　　我們曾有意布置一些研究性實驗,，啟發(fā)學生自己探索,。例如：研究日食、月食現(xiàn)象,，讓學生自己做實驗找出看日全食,、日偏食區(qū)域。有的同學用蠟燭的燭焰代替太陽,、用大小不同的氣球代替月球和地球并參考課本插圖終于掌握了日全食,、日偏食區(qū)域的判斷方法。又如讓學生觀察水面浮冰熔化后水面的變化情況,，并寫出分析推導過程,。從學生的反映看出，學生自己探索獲得的感性材料豐富,、深刻,、感到自己是一個發(fā)現(xiàn)者、研究者,、探索者,，體會到了智慧的力量和發(fā)現(xiàn)的快樂，又學習了研究物理規(guī)律的方法,。

　　4．激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識

　　家庭實驗是訓練學生獨立自主,、自理地做實驗的好場所。在沒有教師當面指導,，面對不太正規(guī)的器材下,，完全由學生去思考器材的替代品、實驗的操作過程,、自己想出效果好的方法,，這就促使并激發(fā)學生大膽探索,、敢于幻想，激勵求異,，培養(yǎng)創(chuàng)新意識,。而自制器材或把廢舊品改成實驗器材本身就包含著創(chuàng)造過程。

　　學生用廢舊燈泡灌滿清水成了凸透鏡,，對準太陽能點燃火柴,；用三塊條形玻璃夾住灌滿清水的小口徑塑料袋（扎緊袋口）便成了三棱鏡；用使用完墨油的圓珠筆芯,，刻上毫米刻度便成了理想的密度計,，豎直在水中記下深度h₁，再放在被測液體中記下深度h₂,，就能很快算出被測液體的密度_液=h_1水/h₂（這種密度計能測0,。8～1。6×的液體密度）,。

　　當學生用自制的凸透鏡點燃火柴,，三棱鏡折射出七色光帶,，密度計測出蜂蜜和蓄電池內稀硫酸密度時,，個個神色專注,，臉上掛滿微笑,，享受著成功的喜悅。這些制作啟迪了學生無窮智慧,，激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識,，顯示出學生創(chuàng)造的欲望和潛力,。

　　七,、初步體會

　　成績是初步的,，但卻是可喜的。創(chuàng)建家庭實驗室的優(yōu)點是明顯的：可以和教學同步進行,，它和學校實驗器材互相補充,，豐富了學生實驗內容。課后學生可以在家里反復使用,，對實驗技能,、動手能力的形成、發(fā)展,、鞏固起了重大作用,。使學生預習實驗成為可能。有了家庭實驗室,，就能像預習知識那樣做好實驗預習，帶著問題上實驗課,，大大提高了實驗課的效益,。

　　以上所談的家庭實驗功能要在教學中長期訓練才能逐漸體現(xiàn)出來,。要求教學過程中要有意識、有計劃地布置和落實,，還要求教師要注重指導和組織,。不僅在知識方面進行指導還要幫助他們選擇器材；不僅要了解學生的家庭情況,，更要注重學生的個體差異,。對不同實驗要選擇合適的方法才能使每個學生都真正有所收獲。對于難度較大的實驗分小組進行,，讓程度好的學生帶動和幫助差的一起做,，從而體現(xiàn)了團隊合作精神。

　　在六年的課題實驗過程中,，我們自身的能力也得到鍛煉和提高,，并取得了一定成績，我們有2篇關于實驗教學的論文分獲國家和省級一等獎,，有11篇關于實驗教學的論文在省級以上報刊發(fā)表,，其中1篇被中國人民大學書報資料中心全文轉載。我們的學生參加科技活動節(jié),，獲局先進集體1次,，學生獲局級獎6項，其中2項獲局一等獎,，教師四人次被評為局優(yōu)秀輔導教師,；學生盧寧所撰寫的小論文《平面鏡的應用題析》在《物理教學探討》（初三版）上發(fā)表；學生張偉基制作的學具《人體觸電的模擬演示》獲省科技發(fā)明獎,。

初中物理家庭實驗一覽表