自制教具是對學校教育技術裝備的有益補充

張友華

1 物理實驗的本質探源

物理學是建立在科學實驗中發展起來的自然科學，是一門以觀察和實驗為基礎的科學，從伽利略創立實驗方法研究物理現象以來，物理學得到了飛速的發展。所謂伽利略創立的實驗方法也就是數學與實驗相結合的研究方法，在科學實驗的基礎上把數學、天文學和物理學三門學科融會貫通，改變了人類對物質運動和宇宙的認識，以其系統的觀察與實驗方法徹底推翻了亞里士多德純思辨的傳統自然觀，開創了以實驗事實為依據并有嚴謹邏輯體系的近代科學，為牛頓的理論體系的確立奠定了基礎。伽利略創立的實驗方法說白了就是我們現在要研究的科學實驗，就是人們根據研究的目的，利用科學儀器設備人為地控制、模擬、創造或純化某種自然現象（過程），排除干擾、突出主要因素，在有利的條件下去研究自然規律的一種科學活動。新的物理課程標準提出科學探究，不僅強調觀察和實驗的重要，而且同時強調理性與經驗的同等重要，就是要在經驗的基礎上，通過理性的數學建構來達到對客觀自然的認識。

就中學物理實驗教學來說，中學物理實驗是學生認識物理概念、規律的基礎，實驗對培養學生良好的素質、科學作風和各種能力有重要作用。

隨著教學改革的深化和新課程標準提出科學探究這一概念，物理實驗在物理教學特別是中學物理教學中的作用和地位顯得更加突出。然而教與學雙方要真正做好物理實驗、使之對提高教學質量發揮出獨特的作用，卻不是一個簡單的問題。因為它需要的既有物理學理論和實驗知識，又有教育學、心理學和教學法的知識，還要有充分的動手實踐的能力。因此，能否在教學中有效地、恰到好處地運用和做好物理實驗，實際上可以反映一個中學物理教師教學能力的綜合水平。理論的東西人人會講，實驗卻不一定人人會做。

筆者多年來致力于中學物理教學和實驗教學工作，針對新的課程標準對物理實驗教學，自制了一批實驗教具。這里將一些不太容易做或難以做成功的實驗歸于疑難實驗一類，進行一些分析和研究，并結合本人為解決這些疑難實驗所制作的一些教具談一點看法。

2 什么是疑難實驗

什么是疑難實驗？目前還沒有一個權威的說法。究竟是做不了的實驗是疑難實驗、做不好的實驗是疑難實驗，還是沒有條件做的實驗是疑難實驗呢？就中學物理實驗來說，筆者認為那些原理上看似簡單，卻難做成功的實驗或者大部分教師都不愿意做的實驗就是疑難實驗。中學物理教師都有這樣的體會：新的物理課程標準實施后，強調了科學探究，總體上來看，課本知識的難度有所降低，但實驗數卻有所增加，這無疑是一種進步。但通過這么多年的教學實踐，我們也發現，新課標后的中學物理課本中有不少實驗，看似簡單，真正操作起來，往往會發現并非想象中的那么容易。

例如，初中八年級上冊引言“奇妙的物理現象”有這樣一個實驗，按課本所述：給你玻璃板、課本、搪瓷盤、塑料板等物品，試一試，分別隔著上述物品如圖1所示，條形磁體對鐵質回形針的吸引會變化嗎？

“奇妙的物理現象”是學生學習物理的啟蒙課。向學生們打開物理世界的大門，展示五彩繽紛、充滿神奇的物理世界。通過學習讓學生們初步了解有趣的物理現象、學會觀察生活和提出科學問題等，以便使學生們對物理世界有一種新奇感、求知欲，產生學習物理的濃厚興趣。引言體現了義務教育階段物理教育的培養目標：提高全體學生的科學素質。從引言可見，本教材的主要目的不僅要從知識與技能方面培養學生，而且還將注重從過程與方法、情感態度與價值觀等多方面培養學生，培養學生終身的探索興趣，良好的思維習慣，有根據的懷疑精神和一定的創新意識。

根據初中物理教學大綱的要求和本節教材的特點，以及學生的實際情況，我們的目的要達到以下幾點：通過觀察、實驗活動，初步感受物理現象的奇妙，激發對科學的好奇心和求知欲；經歷觀察物理現象的過程，初步體驗觀察的方法，能根據觀察到的物理現象提出簡單的科學問題；讓學生了解物理課本各項教學設計的意圖。

但在實際教學過程中，據筆者調查，有相當一部分教師根本就不做這個實驗，即便做了，整個實驗過程也不是很完美。為什么一個看似非常簡單的實驗卻不好做呢？其實原因很簡單，就是這個實驗在設計上有問題，不便于教師靈活從容地操作，加之我們不去深入地進行分析和研究，使得這個實驗成為了一個疑難實驗。

物理實驗教學問題很多，但對實驗或者說對疑難實驗進行研究，進而對實驗做改進，是中學物理實驗教學的首要問題，進行更深入的研究就很有必要。

3 一個典型疑難實驗釋疑

隔物吸釘實驗 如前所述，隔物吸釘實驗是初中八年級上冊引言“奇妙的物理現象”中的一個實驗，作為學生學習物理的起始課，這個實驗的重要性不言而喻。這個實驗之所以成為一個疑難實驗，是因為課本中以圖示的方式給出的實驗方法存在問題，加之課本對這個實驗又沒有更多的具體說明，有些教師依樣學樣地去做，結果發現兩只手好像無法靈活地對實驗進行操作，或者磁體對鐵質物質發生吸引，這使得你的實驗過程難以流暢地完成，關鍵顯然是我們沒有一個能完美完成這個實驗的裝置。針對存在的問題，筆者制作了一個如圖2所示的隔物吸釘實驗裝置。用這個裝置，只需將紙板塑料板鐵板等物品依次放入到雙層玻璃間隙中即可。它的特點就是使整個實驗過程方便、簡潔、完美。

4 如何提高解決疑難實驗問題的能力

從事任何學習與研究，不存在投機取巧的捷徑可走，疑難實驗的學習與研究也不例外。要求我們在學習和研究的過程中，不僅要針對教學的需要，一個一個地解決問題、積累知識和經驗，而且要善于透過具體的疑難實驗的研究，發現共同的、規律性的東西。具體來說，研究疑難實驗，了解和掌握盡可能多的有關前人研究的資料信息是很有必要的，但一定要特別注重從眾多的表面差別甚大的實驗裝置中發掘和把握其中蘊含的實驗方法，深入不到實驗方法的層次就駕馭不了疑難實驗。許多便捷的實驗方法不僅提供給我們化解疑難實驗所需的知識和技術要領，而且更重要的是可以給予我們智慧的啟迪和激勵。必須以科學的態度對待疑難實驗的學習與研究。

學校教育技術裝備與自制教具兩者相輔相成，相得益彰。為了更加有效地、科學地開展物理實驗教學，在提升教師對實驗教學的重視度與能力的同時，也需要研制出更多更好的自制教具，促進實驗教學的發展。endprint