低成本、高智慧、深探究---从简易密度计的制作过程透视低成本实验开发的策略

[文章概要] 低成本实验以其生动、多样、探究的特点，在课堂教学中发挥着重要的功能。所以新课程标准提倡用自制教具和低成本实验进行探究活动。如何开发低成本实验，始终困惑着广大教师。本文以简易密度计的制作轨迹为载体，对如何在初中科学的教学中，开发低成本实验的具体操作方法：实验主题从何而来？实验制作如何确保成功？实验效果如何评价？实验设计如何拓展？进行了一些策略总结。
[关键词] 低成本实验开发策略

一、低成本实验开发的背景
低成本实验以其生动、多样、探究的特点，在课堂教学中发挥着重要的功能。所以新课程标准提倡用自制教具和低成本实验进行探究活动。如何开发低成本实验，始终困惑着广大教师。对于高中物理低成本实验的开发，浙江省特级教师赵力红老师已有较为深入的研究，在《教学仪器与实验》杂志上发表了一系列的相关文章。这些研究无疑是对初中科学也有着重要的指导意义。所以将这些研究成果进一步细化到初中科学的教学中，应用前景广泛，实践价值大。本案例遵循赵老师的研究轨迹，以简易密度计的制作过程为载体，对如何在初中科学的教学中，开发低成本实验的具体操作方法进行了一些思考。
二、低成本实验一则典型案例开发的轨迹
1、实验开发的问题起源：
(2005杭州中考试题)某同学用一根两端封闭的装有少量水银圆柱形玻璃管来制作密度计，它的长度为L，外直径为d，管壁及上下两端的厚度均为h，总重量为G。
(1)请你证明密度计的刻度是不均匀的(可用设计实验方案的方法，也可理论推导的方法。)
(2)若L=20×10-2米，d=1．2×10-2米，h=0．1×lO-2米，并在管的下部装有1×lO-6米3的水银。问用这样的密度计所能测出的最小的液体密度是多大?(玻璃的密度为2．6×103千克／米3，水银的密度为13．6×103千克／米3)
这个考题是以实验室的密度计为原型，以其工作原理为主线，考察学生对阿基米德定律的应用水平。由于学生使用密度计测定不同液体密度的机会并不多。通过黑板画图说明的方法进行教学，学生对于密度计在不同液体中的动态漂浮现象觉得很抽象，独立分析这个问题时显得无从下手。所以教学中，采取自制密度计的策略来加深学生的体验。
2、实验方案的设计与改进：
（1）初步方案：采用课本自制简易密度计的设计方案，用吸管与橡皮泥制作密度计。发现几个问题：橡皮泥太小吸管不能直立，橡皮泥太大吸管要沉底，在调整橡皮泥的大小过程中会因溶解而脏手，并使质量发生变化（学生肯定会产生疑惑）。同时觉得模型太小，视觉效果缺少一种冲击力。
（2）改进方案：用圆珠笔代替吸管，增大模型的体积。橡皮代替橡皮泥，用小刀的削切来调整橡皮的大小，这样就可以避免溶解的干扰。
3、实验操作的效果：
实验器材：透明玻璃杯，圆珠笔，橡皮，自来水，食盐水

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