淺析自制實驗儀器在初中物理教學中的功能

余智雄

摘 要：自制實驗儀器相對于規范實驗器材具有成本低、取材方便、學生倍感親切等特點。自制實驗儀器在教學中并不是消極地應付，所發揮的主要作用是：有利于激發學生學習物理的興趣；有利于培養學生的創新能力；是對規范實驗器材進行了必要補充，彌補了規范儀器生產的滯后性，使實驗器材更加地多樣化；完全符合可持續發展的原則。

關鍵詞：自制實驗儀器；物理教學；功能

自制實驗儀器是指在學校實驗儀器室沒有的實驗儀器，教師根據教學的需要，利用身邊的資源，個人制作或師生共同制作的實驗儀器。規范實驗器材是指由正規的實驗儀器廠家生產的實驗設備，即在實驗里存放的符合一些特定標準實驗設備。自制實驗儀器相對規范實驗器材具有成本低、親和力強等優勢。在教學實踐中發現，自制的實驗儀器在教學過程中所發揮的作用并不比規范的實驗設備差。它在物理教學中的主要功能體現在如下幾個方面：

一、更有利于激發學生學習物理的興趣

學習興趣是指學生對學習活動產生的心理上的愛好和追求的傾向。孔子曰：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者。”學生一旦對學習發生興趣，就會充分發揮自己的積極性和主動性，產生強烈的好奇心和求知欲。

如果教師在教學過程中始終是用實驗室里的規范器材進行實驗，就會使學生產生一種實驗依賴心理，即只有老師提供器材才能做實驗，否則就不能做實驗。使學生疏遠了物理實驗，降低了學生興趣，產生物理難學的心理障礙。若在教學中適時引導學生用生活中常見的物品做實驗、研究物理問題，就會使學生倍感親切。由于實驗取材于學生身邊熟悉的東西而且制作又比較簡單，因此有利于消除學生對科學研究的神秘感，激發學生參與活動和學習的興趣，產生強烈的學習動機。

另外，由于實驗室里的規范實驗儀器數量有限，而且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，不敢越雷池半步。在這種情況下，學生的學習積極性和主動性受到了壓制。而自制實驗儀器取材容易，制作簡單，損壞了可以再制作，這是規范實驗儀器無法比擬的，它能有效地提高了學生的學習積極性和主動性。

常見的乒乓球無論怎么按入水中，松手后，乒乓球總是很快上浮并浮出水面的現象。可是借助于可樂瓶和乒乓球的演示，就會讓學生對其研究產生極大的興趣。將透明的可樂瓶的底部截去，去掉瓶蓋，然后把乒乓球放在瓶中，乒乓球正好位于瓶口上方，這時往瓶中加水，可以看到浸在水中的乒乓球雖然排開一定量的水，但并不上浮。只有當用手堵住瓶口（或用瓶蓋將瓶口蓋上），讓從狹縫流出的水聚集在乒乓球底部，乒乓球才會很快浮出水面。這個簡單的實驗裝置卻是能很好地幫助學生理解浮力產生的原因。

又如：在大氣強的教學中，可以事先在兩個礦泉水瓶內裝滿水后用瓶蓋蓋上，并分別在瓶蓋上各扎一個小孔。在教學過程中當場分別在瓶底再各扎一個小孔，這時有水滴出來。接著用手按住其中一個小孔，發現一只礦泉水瓶的水不停地在滴，而另一只礦泉水瓶的水卻漸漸地停了下來。在學生的困惑中，教師抓住時機及時引導學生分析現象，使學生不僅看到了現象，還學會認識現象的本質。

二、更有利于培養學生的創新能力

創新能力是指運用知識和理論，在科學、藝術、技術和各種實踐活動領域中不斷提供具有經濟價值、社會價值、生態價值的新思想、新理論、新方法和新發明的能力。自制實驗儀器是一種有目的、有計劃、操作性很強的實踐探索活動。自制實驗實儀器一般不是簡單的儀器仿制，從設想開始到動手設計、制作到修改、試用，最后定型，都要經過深入思考和反復論證。由于是個人親自動手制作，往往在構思、取材或局部結構方面有自己的特點和某些改進，或者在制作過程中發現問題、解決問題，這本身就包含有創造性勞動，需要創造精神，對學生的創新能力的培養無疑是極為有利的。另一方面，由于自制實驗儀器中采用的器材大多數本來的用途并不是進行物理實驗，所以這種做法本身就是一種創新能力的培養和提高。可以說自制實驗儀器是全面推進素質教育、培養創新精神和實踐能力的一個重要載體。學生如果能設計一個新的實驗方法來闡明物理概念、規律，即使這個新設計的實驗，比較粗糙，都應當受到鼓勵，因為其中有新思想在里面，表現了學生創新的積極性。。

例如，充分利用醫用一次性注射器就可以完成多個實驗：堵住裝針頭的出口，推動活塞可用于觀察“空氣占有空間”和“空氣可以壓縮”；可用于做“研究大氣壓力”等實驗；取其針筒，把裝針頭的出口封死，將此端配一個圓形泡沫塑料做底（中間挖一個圓孔，剛好能插上針筒），把針筒的口部剪齊，就是一個很標準的量筒。

三、對學校現有的規范實驗器材進行必要的補充

新課程改革提倡以探究式學習為主，可是，由于各種原因，相當一部分學校實驗器材短缺的情況很難在短期內得以解決。即使將來條件好了，儀器基本齊全了，還是要提倡師生動手自制實驗儀器，降低成本，改善實驗環境的精神。實際上，無論規范的實驗儀器如何配備，其一是數量上滿足不了教師的教學需要，如：不同老師在同一時間上同一課時的內容時，這個問題就更加地突顯出來；其二是教師的教學是與時俱進，但實驗儀器的研發與生產往往就會相應地滯后些，有時滿足不了教學發展的需求。

其實，自制實驗儀器不僅是解決儀器設備短缺、供應不足的權宜之計，還是對規范實驗儀器進行必要的補充，使實驗儀器更具有多樣性，還能體現出師生的勞動成果。如：利用去掉瓶底的礦泉水瓶，蒙上橡皮膜，去掉瓶蓋后將瓶口對著火焰，敲橡皮膜就會發現火焰會搖動，從而得到聲波可以傳遞能量的結論。利用八寶粥空罐，在底部正中位置鉆一個小孔，再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上，再配以點燃的蠟燭，這就可以演示小孔成像的現象。這些自制的實驗儀器較為簡單，師生均可以動手完成，且用完后還可存放在實驗儀器室內進行循環使用。又如：在電功率的教學中，由于家庭使用的電能表安裝比較高，學生觀察比較困難，這時教師可自制電路板進行教學。購買三個同種規格的電能表以及開關、燈座，在同一塊板上分別組裝成三個各自獨立的電路，分別接上“220V 15W”、“220V 60W”、“220V 100W”三只白熾燈。同時閉合開關，學生可以觀察到電能表的鋁盤的轉動是有快慢之分的，且這個快慢之分與白熾燈的一個參數有關，這對于本節的成功教學起到關鍵性的作用。當然，這個自制的電路板使用之后還是歸放在實驗儀器室。