自制教具在中學物理教學中的必要性

楊川峰

(重慶師范大學物理與電子工程學院　重慶　401331)

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自制教具在中學物理教學中的必要性

楊川峰

(重慶師范大學物理與電子工程學院重慶401331)

摘 要：在新課程理念下，利用生活中常見的材料和器具自制成教具進行中學物理實驗教學，能激起學生的學習興趣，培養學生的主動性、創新意識和動手實踐能力.因此，研究自制教具在中學物理教學中的應用非常重要.本文對新課程背景下對實驗器材的創新要求進行了分析，深入探討了自制教具在中學物理教學中的必要性及自制教具對物理教學的作用，并列舉了自制教具的案例，說明自制教具在中學物理教學中的作用.

關鍵詞：自制教具中學物理教學必要性作用

1引言

目前，在中學物理教學中，存在著很多不容樂觀的現象.教學實驗器材短缺，部分教材實驗用視頻播放取代，學生感覺物理學科的趣味性不夠濃厚，加之沒有親自感受實驗，導致對實驗中涉及到的知識感悟得不太深徹.自制教具只有被為數較少的教師重視，大多數教師對自制教具的認識不夠到位，不清楚自制教具對中學物理教學為什么有必要和有哪些作用.基于新課程改革對實驗器材的創新要求及現階段大部分學校出現的實驗器材匱乏、落后等狀況，筆者對自制教具在中學物理教學中的必要性和作用進行了研究，研究和實踐表明，自制教具在教學中很有必要并具有不可取代的重要地位.

2新課程改革對實驗器材的創新要求

隨著新課程改革的不斷推進，新課標對中學實驗器材提出了更高、更新的要求；從新課程改革對實驗的創新原則[1]進行深入分析，我們發現在新課程改革背景下對實驗器材提出了以下4點要求.

2.1綠色環保 節能減排

在實驗器材的選取或教具制作的過程中，要求實驗儀器綠色環保、節能減排.有些科學實驗器材會產生廢液、有毒氣體和有害殘留物，還有一些實驗器材耗能較大.如果我們只一味地注重實驗教學效果，而忽視了實驗器材對環境和能源的影響，那么不但會造成能源浪費，而且會造成空氣污染，水質污染，甚至會危害師生的身體健康.這種不良的處理方式還會潛移默化地影響到學生，不利于我們所提倡的“綠色環保、節能減排”意識的建立，同時也背離了新課程中關于情感態度與價值觀的目標.因此學會利用綠色環保、節能減排的實驗器材進行教具的制作，可以幫助學生樹立人與自然和諧發展的理念，培養其保護環境、珍惜能源的意識和責任感.

2.2源于生活 簡約易行

實驗器材要易于從日常生活中獲得，這樣才能保證實驗器材的可取性.實驗器材簡易，實驗過程操作簡便，做到實驗效果明顯且能在較短時間內完成.過于復雜或繁瑣的實驗儀器不易于學生集中精力和注意力，不易抓住事物的本質和激發學生對實驗產生濃厚的興趣，學生看到這樣的實驗器材就不愿動手，這樣就會在一定程度上遏制學生動手操作實驗的欲望.因此，我們要學會利用易于生活當中獲取的器材制作簡約易行的教具，讓學生學得更輕松、更有效率.

2.3避免傷害 保障安全

安全是一切科學實驗必須滿足的基本要求，也是新課程對實驗器材創新不可缺少的要求.縱觀近幾年的校園安全問題，實驗室里發生事故的現象屢見不鮮，這不僅直接給教師和學生帶來了生命危險，還會間接的給大家帶來一些做實驗的陰影.在實驗過程中一旦出現事故，后果將不堪設想.因此，在利用實驗器材制作教具時，要認真細致且全面地思索器材中的不安全因素，并想方設法地制訂出避免或改進措施.盡量不要涉及到高溫高壓、易燃易爆易腐蝕、形狀銳利和劇毒物質的實驗儀器.若必須要用此類儀器實驗，一定要采取相應的保護措施保證實驗的安全進行.因此學會如何利用實驗器材自制安全系數較高的教具是值得我們進一步思考和探索的.

2.4新奇有趣 激發興趣

不同的實驗器材能演示出相關的物理現象并得到同一個結論，但如果能讓實驗變得更有新意，教學效果就可想而知.新奇的實驗能激發學生對物理世界的探索欲望，調動其學習積極性，培養其對物理的學習興趣，從而主動地去打開物理的奧秘學習之門，進而提高學習質量.由此可見，教師應學會利用實驗器材制成有新意的教具進行教學，吸引學生的注意力，使學生對實驗產生興趣，積極參與到實驗的探究與設計的活動當中來，進而培養他們的創新精神和實踐能力.

3自制教具在中學物理教學中的必要性

在中學物理教學中，學生更青睞于有實驗的課堂.因為在實驗過程中，他們不僅能直接觀察到很多有趣的實驗現象，并且在實驗結束后能夠很容易得到物理先驅們所歸納出的重要結論.部分中學(特別是農村中學)卻因為實驗器材不足或短缺，導致一套器材幾個教師輪流使用，不便于教師合理安排教學的進度和學生的知識學習.因此，學會利用身邊的器材自制教具，在教學過程中使用就顯得尤為必要.

3.1現象直觀 感受真切

在中學物理教學過程中，教師運用直觀教學法，通過教具演示及學生親身感受實驗，可以較好地激發學生對實驗的探究興趣，讓學生從實驗中觀察實驗現象，結合物理原理思考其原因，從而準確概括，得出實驗結論，進而提高獲取知識的能力.

3.2自制補缺 以新取舊

目前我國中學物理教學中還存在一些薄弱環節，如教材配套的相應實驗存在器材不足、所使用的實驗器材過于陳舊、制作繁雜、不易操作[2]等問題.因此，在物理教學中會帶來很多的不便和影響.面對這些問題，我們如果能夠利用身邊的一些物品積極思考進行實驗器材的改進或制作，并合理利用到物理教學之中，不僅緩解教學時實驗教具不足的難題[3]，還能激發學生的創新思維和動手實踐能力.

3.3激發熱情 培養態度

在物理教學過程中，如果教師使用自制教具，可以激發學生的學習熱情，使課堂活躍起來；運用自制教具，能有效地培養學生動手操作能力，激發和培養學生的創新潛能和創造精神；通過自制教具，培養學生的科學態度，尊重科學技術知識的素養.因此，在實驗教學中除了利用學校實驗室配備的實驗器件，還要善于發現和利用生活中的材料，做好實驗教具的自制自籌工作.

4自制教具在中學物理教學中的作用

筆者通過在中學物理頂崗實習期間的經驗以及相關“自制教具在中學物理教學中的作用”資料的查閱，將自制教具在中學物理教學中的作用歸結如下.

4.1激發興趣 活躍課堂

興趣是學生學習和實踐活動的內在積極因素，強烈而持久的興趣是學生學習活動順利進行的必要條件[4].對剛接觸物理的初二學生來說，只要激發起他們對物理的興趣，他們就會以滿腔的熱情，積極主動的態度投入到物理學科的學習中來；而對于高中學生而言，由于知識量度和深度的加大，思維能力的加強，更需要物理教師在課堂教學上給予學生更多的興趣和動力，使物理課堂變得開放、活躍、有趣，自然而然就會有很好的教學效果.

4.2充分發揮演示實驗的作用

自制教具一般取材簡單，制作容易，便于操作.雖然沒有像專業實驗制造廠出產的實驗儀器那么華麗貴重，但是實驗的全部物理過程都能呈現出來，從而使學生能夠更好地認識物理現象的本質[5].演示實驗效果的好壞，直接關系到實驗教學成敗，進而影響到學生學習效率的高低.成功的演示實驗，可以調動學生學習的積極性，培養學生敏銳的觀察能力、思維能力和分析問題的能力，還可以活躍課堂氣氛.觀察演示實驗的實驗現象，可以建立學生的感性認識，使學生去積極思考問題，得出正確的結論.因此，利用自制教具進行演示實驗，在物理教學過程中起著非常重要的作用.

4.3激發創造性思維 培養科學洞察力

偉大的物理學家麥克斯韋曾說過，“實驗的教育價值往往與儀器的復雜性成反比”.學生用自制的儀器，雖然會出一些小毛病，但它卻會比讓學生用仔細調整好的儀器學到更多的東西.仔細調整過的儀器，學生用起來易于依賴，不易啟發思維，不敢拆開零件，只能按部就班地完成實驗任務.所以，在教學中使用自制教具不僅可以培養學生的自主獨立性，還可以培養他們的認知能力，激發創造性思維[6]，且使自身的調控能力不斷增強.

4.4培養學習的主動性

對于很多中學而言，實驗室里的教學實驗儀器數量有限，通常都是幾個學生一個小組，由于課堂時間有限，可能主動性差點兒的學生就沒機會親自嘗試實驗，更別談觀察實驗現象和得出結論[7].另外，實驗器材的使用一般都強調要按步驟操作，如果非正常損壞，則要賠償，甚至罰款，因此，學生普遍存在害怕心理，使用時小心謹慎，循規蹈矩.學生處于被動的實驗狀態，學習的積極性和主動性受到了抑制.而自制教具取材容易，制作簡便，損壞后可以再制作，這是商品儀器無法比擬的，它能有效地提高學生的學習積極性和主動性.另外，學生通過自制的教具，能加深對教材內容的深入理解，提高了學習的主動性.如制作“火警報警器”，學生參照課本制作出了火警報警器[8]，這個過程不但加深了學生對原理的理解，同時增加了他們的成功體驗，覺得自己很了不起，提高了學習的主動性.

4.5拉近物理課堂與生活的距離

曾幾何時，生活中常見的塑料瓶、氣球、乒乓球、水盆等走進我們的物理課堂，我們可以用薯片紙桶做照相機，將泡沫改裝成縱波演示儀，就連小時候玩過的玩具也能派上用場，演示各種不同且新奇有趣的實驗.物理實驗儀器不再是冰冷的、離我們很遙遠的“工廠制造”，而是教師用生活中的各種各樣信手拈來的材料，不用任何特殊工藝“純手工打造”.這樣的物理課吸引學生的注意力，讓他們期待下一次的新花樣，讓他們再想扔某一樣東西時還會想它還可以做什么有意義的物理實驗[9].通過自制教具的制作和演示，讓學生感受到生活中的每一個物品似乎都與物理有了聯系，物理變得無所不在，這樣就自然而然地拉近了物理課堂與生活的距離.

5自制教具案例分析

眾所周知，在中學物理教學中，電學部分的教學是最讓教師和學生頭疼的.不僅是因為電學里面的知識比較抽象難懂，還有很多的電學實驗如果教師不經過對實驗器材創新是根本無法演示出來的.所以如何在電學部分利用已有器材進行教具的設計和演示是擺在眾多物理教師面前的一個難題.現在本文以一個自制教具在電學中的實驗演示為例，研究自制教具在物理教學中的作用.

19世紀30年代，法拉第提出了一種觀點：他認為電荷的周圍存在著由它產生的電場，處在電場中的其他電荷受到的作用力就是這個電場給予的[10].針對教材中這樣一段文字性的敘述，教師如果只用平鋪直敘的話語講授給學生，學生既會對電場這樣一個概念覺得很抽象，又會覺得電學的課堂比較乏味.因此，考慮一種自制教具來演示電荷產生的電場與另一帶電物質的相關現象，不僅能讓學生清楚認識和驗證法拉第的正確觀點，并且還能饒有興趣地學習電場的相關知識，啟發思維，產生濃厚的學習興趣.我們自制的實驗教具如圖1所示，操作簡便、現象直觀、實驗效果好，利用其組成器材還能演示高中電學的其他部分實驗.

圖1　自制教具展示

5.1制作方法

5.1.1制作材料

鐵架臺,瓶蓋開孔的塑料瓶,水,水盆,起電機,膠帶.

5.1.2制作步驟

(1)將瓶蓋開孔的塑料瓶固定在鐵架臺上；

(2)用膠帶把帶孔的瓶蓋堵好；

(3)向塑料瓶內加入適量的水；

(4)將水盆放置在塑料瓶口的正下方；

(5)將起電機擺放在塑料瓶口的一側，使集電桿靠近水流方向.

5.2演示探究電荷周圍存在電場

5.2.1實驗器材

鐵架臺,塑料瓶,紅墨水,水盆,起電機,雙面膠.

5.2.2實驗原理

起電機轉動起來后，由于產生了電荷，其周圍就產生了強大的電場.而流動下來的水滴是極性分子，里面由帶正電荷的H+和帶負電荷的O2-組成.由于正負電荷在電場中會受到電場力的作用，發生定向移動.

5.2.3實驗步驟

(1)將實驗器材整理好后，拆開膠帶，觀察從瓶孔處流出水的走向；

(2)旋轉起電機手柄，再次觀察從瓶中流出水的走向；

(3)思考分析實驗所產生的現象，得出我們所要驗證的結論.

5.2.4實驗現象

起電機未轉動時，水流豎直向下；當用力轉動起電機后，觀察到水流方向發生了一定的改變,如圖2所示.

圖2　自制教具實驗演示現象

5.2.5實驗結論

電荷的周圍存在著由它產生的電場，處在電場中的其他電荷受到的作用力就是這個電場施加的.

5.3本套自制教具的創新之處及教學作用分析

使用本套教具教學的創新之處在于不拘泥于以往的教學思路，其重要作用也主要體現在教師的演示實驗，突出了“其他電荷受某一或某些電荷所產生電場的作用”的結論的建立過程，讓抽象陌生的物理問題變得形象具體，避免了以往的簡單呈現；優化了實驗效果，增加了一些思維的寬度與深度；在實驗的教學設計中，滲透了物理能力和創新能力的培養.在教學過程中，通過自制教具的演示實驗，讓學生對法拉第的觀點進行積極的思考和驗證，并從中習得知識和激發對電學知識學習的興趣，另外會對后面知識的學習產生積極的影響.教師利用此套自制教具進行教學，會使課堂更加生動、直觀、有趣，避免了空洞乏味的講解.

6結語

通過對本次課題的研究，我們可以清楚地看到自制教具在中學物理教學過程中的重大意義.新課程改革的步伐還在不停的前行，作為21世紀的青年物理教師，在物理實驗教學方面還有很多的問題值得我們去思考和探究.就如自制教具在教學中的必要性和作用，或許這只是我們所考慮到的很小一部分而已，更多的經驗和結論還值得廣大從事物理教學的教師和研究人員在以后的教學和研究中不斷發現和交流.

參 考 文 獻

1劉繼和,劉東方.教師實驗教學素養的提升.重慶:重慶大學出版社,2013.46～49

2王超.淺談新課程改革背景下自制教具的必要性.湖南中學物理,2011(6)：19～20

3劉有菊.中學物理教學中的自制教具.保山師專學報,2000(4)：30～31

4周勝鳳，關民.如何在高中物理實驗教學中培養學生的創新能力. 延邊教育學院學報,2005(6)：77～78

5張立娜.自制教具在高中物理教學中的作用.中國現代教育裝備，2012(22)：124～125

6沈新家.自制教具在物理教學中的獨特地位及作用.普教天地，2003(7)：45～47

7郝志方.淺談自制教具與中學物理教學效果.現代教育科學，2005(2)：59～60

8王永剛.中學自制教具的研究：[學位論文].成都：四川師范大學，2009

9楊廷剛.淺談自制教具在教育教學中的作用.新課程研究, 2007(12):58～59

10張大昌,彭前程,張維善，等.普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-1.北京：人民教育出版社,2004.10～12

(收稿日期：2015-11-16)

*作者簡介：楊川峰(1991-)，男，在讀碩士，主要研究方向為物理教育.

指導教師：馬勇(1955-)，男，博士，教授，碩士生導師，主要從事材料光電性質和氣體敏感性質的研究.