自制教具樂(lè)享創(chuàng)新空間

物理學(xué)科中新穎、有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是最能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造潛能的因素之一，本文就自己在物理課堂教學(xué)中如何利用自制教具、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力，淺議一二與同仁共勉。

教具制作與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本身是一項(xiàng)艱辛而極具創(chuàng)造性的活動(dòng)，如歷史上的卡文迪許扭秤裝置、威爾遜云室等，無(wú)一不是人類(lèi)創(chuàng)造性智慧的體現(xiàn)；伽利略斜面理想實(shí)驗(yàn)、愛(ài)因斯坦的相對(duì)論等無(wú)不開(kāi)創(chuàng)了科學(xué)研究與科學(xué)方法的先河；奧斯特實(shí)驗(yàn)、法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)等無(wú)不折射出科家們對(duì)真理的執(zhí)著追求與獻(xiàn)身！

何謂創(chuàng)新？在教學(xué)中對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)、對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的完善，甚至是一件器材的替換等等，都是創(chuàng)新。引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)或制作實(shí)驗(yàn)器材，能很好地培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維。

然而在平常教學(xué)中，難以實(shí)現(xiàn)以實(shí)驗(yàn)貫穿整個(gè)堂課，相反，大部分課堂都是重復(fù)講解概念與習(xí)題，久而久之，本應(yīng)生機(jī)勃勃的物理課變得讓人恐懼和頭痛。

隨著教材的改版和新課程改革的深入，實(shí)驗(yàn)室的一些實(shí)驗(yàn)器材已過(guò)時(shí)，有的已經(jīng)損壞，如果沒(méi)有新的教具來(lái)替代，教學(xué)效果不免大打折扣。另外，有的實(shí)驗(yàn)小學(xué)時(shí)已做過(guò)，初中又做，到了高中如果還是用同樣的器材、同樣的方法演示，學(xué)生根本提不起學(xué)習(xí)興趣，更談不上培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力了。

這一點(diǎn)筆者感觸頗深。一次在上完“牛頓第一定律”后我問(wèn)學(xué)生們聽(tīng)課的感受，一位女學(xué)生似懂非懂地答道：“聽(tīng)懂了，有一個(gè)實(shí)驗(yàn)（指雞蛋落入杯中慣性實(shí)驗(yàn)）初中老師做過(guò)?！绷硪粋€(gè)男同學(xué)補(bǔ)充道：“我們小學(xué)老師也做過(guò)，不新鮮！”我的臉一下子紅了！

回到家，我按圖1所示全新設(shè)計(jì)了一個(gè)驗(yàn)證慣性的實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)備一個(gè)紙箱，將一根細(xì)線系上一個(gè)鐵球并懸掛在紙箱的頂部，紙箱的兩側(cè)開(kāi)大小合適的方孔，然后將整個(gè)裝置固定在一輛帶遙控器的玩具小車(chē)上。

第二天物理課上，我告訴同學(xué)們我做了一個(gè)“玩具”，但不讓他們看到紙箱里的東西。接著我讓運(yùn)動(dòng)中的小車(chē)突然剎車(chē)，鐵球由于慣性擺動(dòng)起來(lái)打在可滑動(dòng)的木塊上。同學(xué)們根本沒(méi)想到會(huì)有一個(gè)木塊從紙盒里飛了出來(lái)，課堂一下子就活躍起來(lái)了。

所以，如果教師能利用隨處可得的材料，制作出適合課程內(nèi)容的教具，對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性將大有裨益。

如何利用實(shí)驗(yàn)與自制教具培養(yǎng)創(chuàng)新能力？

1.創(chuàng)環(huán)境，設(shè)疑問(wèn)

抓住教材中蘊(yùn)含的創(chuàng)造性因素，設(shè)計(jì)新穎的實(shí)驗(yàn)，或?qū)ΜF(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合理改進(jìn)，或自制簡(jiǎn)易教具，都能吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造意識(shí)。

例如，筆者在教授“電阻定律電阻率”時(shí)，利用自制教具“電阻率隨溫度變化演示裝置”（如圖2）引入課題：將一支HB型鉛筆芯與一個(gè)小燈泡串聯(lián)接在3伏干電池的兩端，閉合開(kāi)關(guān)，小燈泡看似沒(méi)有發(fā)光，但已有電流通過(guò)。

之后筆者問(wèn)學(xué)生：“不改變實(shí)驗(yàn)裝置，根據(jù)電阻大小的決定因素，能否讓小燈泡亮起來(lái)？”

當(dāng)學(xué)生們議論時(shí)，筆者讓一個(gè)學(xué)生用排成一排的四節(jié)蠟燭給鉛筆芯加熱，發(fā)現(xiàn)小燈泡逐漸亮了起來(lái)！移走燭焰，小燈泡又熄滅了，再給鉛筆芯加熱，小燈泡又亮起來(lái)！

接著筆者用事先改裝過(guò)的錄音機(jī)播放音樂(lè)，然后用滑動(dòng)變阻器替換錄音機(jī)的音量旋鈕，忽左忽右地滑動(dòng)滑片，音樂(lè)竟然隨著滑片的移動(dòng)時(shí)高時(shí)低！

將上述實(shí)驗(yàn)引入新課后，學(xué)生被帶入兩種情境：1.給HB型鉛筆芯加熱時(shí)小燈泡為什么會(huì)亮？2.錄音機(jī)音量改變的原理是什么？學(xué)生的求知欲與創(chuàng)新意識(shí)被激發(fā)起來(lái)，為后面的“用電阻定律演示器探究電阻率與材料、長(zhǎng)度、橫截面積的關(guān)系”做好了鋪墊。

看似平淡的一節(jié)課，如果加入精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，課堂氣氛與學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性截然不同。又如，筆者在“日光燈原理”中，將兩個(gè)廢棄的日光燈燈管串聯(lián)，接在教室照明電路上，兩個(gè)廢燈管竟然重新亮了！

這種化腐朽為神奇的實(shí)驗(yàn)難道還不能吸引學(xué)生的眼球、激發(fā)學(xué)生探求的欲望？

2.勤點(diǎn)撥，巧指引

筆者有意識(shí)地給學(xué)生提供創(chuàng)新思維的素材和機(jī)會(huì)，在適當(dāng)時(shí)機(jī)因勢(shì)利導(dǎo)啟發(fā)、點(diǎn)撥，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入創(chuàng)造之路。

例如，進(jìn)行“用電壓表和電流表測(cè)電阻”的實(shí)驗(yàn)之后，讓學(xué)生明白該實(shí)驗(yàn)的原理是將歐姆定律I=U/R變形為R=U/I，只要測(cè)出通過(guò)未知電阻R的電流和加在它兩端的電壓，便能求出電阻R的阻值。

這時(shí)，筆者進(jìn)一步提問(wèn)：“根據(jù)歐姆定律可以測(cè)出電阻的阻值，還有沒(méi)有別的辦法測(cè)出未知電阻的阻值？”

經(jīng)筆者啟發(fā)后，大家積極討論并迫不及待地想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在接下來(lái)的活動(dòng)課中，很多學(xué)生設(shè)計(jì)出了如圖3所示的實(shí)驗(yàn)方案，并較準(zhǔn)確地求出了未知電阻的阻值。

接著筆者又提出這樣一個(gè)問(wèn)題：能不能根據(jù)電阻并聯(lián)中電流的分配與電阻成反比的規(guī)律測(cè)出未知電阻？沒(méi)過(guò)多久，大部分學(xué)生設(shè)計(jì)出了如圖4所示的實(shí)驗(yàn)方案。

可見(jiàn)學(xué)生通過(guò)啟發(fā)，從模仿、對(duì)比中聯(lián)想、創(chuàng)新，就能提高創(chuàng)造力。

3.自主探索，樂(lè)享創(chuàng)新空間

筆者平時(shí)設(shè)法創(chuàng)造條件讓學(xué)生主動(dòng)、有目的地從實(shí)驗(yàn)原理、目的、儀器裝置、方法、操作可行性與簡(jiǎn)潔性、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等方面分析，通過(guò)比較、判斷，設(shè)計(jì)出更完善、裝置更簡(jiǎn)便、方法更合理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與效果更明顯的實(shí)驗(yàn)。

筆者還建立了自己的“小實(shí)驗(yàn)室”，每學(xué)期期末舉辦一次學(xué)具制作、教具發(fā)明競(jìng)賽。

例如，在上完“摩擦力”后，要求學(xué)生制作“測(cè)定滑動(dòng)摩擦力動(dòng)摩擦因素”與“探究摩擦力的方向”的實(shí)驗(yàn)裝置。大部分學(xué)生都興致勃勃地制成了自己的實(shí)驗(yàn)裝置，其中有個(gè)學(xué)生還利用玩具小車(chē)將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得極富創(chuàng)意——將小車(chē)的后輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)后置于水面，從水花飛出的方向就很容易判斷車(chē)輪所受摩擦力的方向！

在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與改進(jìn)方面，教師還應(yīng)提倡破舊立新，創(chuàng)造出真正屬于自己的東西。例如，筆者講完“自動(dòng)測(cè)定油箱內(nèi)油面高度的裝置”習(xí)題后，要求學(xué)生將此裝置改進(jìn)為一個(gè)洪水報(bào)警器。其中有一個(gè)學(xué)生沒(méi)有根據(jù)滑動(dòng)變阻器的原理設(shè)計(jì)，反而創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出如圖5的電路。

可見(jiàn)，學(xué)生通過(guò)自主探求學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)了科學(xué)研究問(wèn)題的方法，創(chuàng)造性思維得到了鍛煉。

總之，在教學(xué)中，教師應(yīng)適時(shí)創(chuàng)造條件，為學(xué)生提供自由活動(dòng)空間，讓學(xué)生的創(chuàng)新思維自由馳騁，在創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和教具、學(xué)具制作及使用過(guò)程中成長(zhǎng)為 “智力型”、“創(chuàng)造型”人才。