自制教具，立足課堂，提高實驗教學的有效性

卓梅云

2013年10月筆者申報了省級課題《農村初中利用自制教具提高理化實驗教學有效性的研究》，成功立項。經過幾年的努力，該課題現已成功結題。下面談談在這兩年當中，課題組是如何結合自身教學實際開展課題研究的。

蘆溪縣南坑鎮中學是一所典型的農村中學，實驗教學儀器配套不足且受應試教育的影響，學校、教師、學生對實驗重要性的認識不夠，嚴重影響了實驗教學的有效性。針對該校的實際狀況，課題組開展了一系列的調查。通過調查，筆者發現導致本校農村初中理化實驗教學效率較低的主要原因有：

1.學校領導和教師沒有充分認識實驗教學在實施素質教育中的重要意義，在片面追求中考升學率的情況下，只重視理論知識而忽略了學生動手能力、觀察能力、實踐能力和創新能力的培養以及物理實驗教學中的科學方法的訓練。“課上講實驗，試前背實驗”的現象在初中實驗教學中還廣泛存在。

2.由于教育經費的不足，實驗器材配備不齊，實驗器材陳舊，課堂實驗無法正常進行。

3.學生實驗開出率低，教學模式單一，教學方式呆板。

4.不重視課外創新性實驗的開設，實驗數量少且實驗缺乏趣味性。

5.學生缺乏對物理、化學實驗的興趣。

物理、化學都是以實驗為基礎的學科 ，實驗貫穿整個物理化學教學的始終，其中許多概念、原理、規律都是由實驗得出的，因此實驗教學是物理、化學重要的組成部分。在初中理化課堂教學中改進或補充實驗，整合信息技術，優化初中理化實驗教學，從而充分發揮教師的主導作用，突出學生的主體地位，最大限度地調動學生自主學習的積極性和主動性，使學生的注意力，觀察、思維、理解能力，實驗操作能力都得到初步的鍛煉。為提高實驗教學的有效性，筆者將課題設計成以下三步走的路線：1.自制教具，改進實驗；2.改變觀念，開足實驗課；3.創新教學方式，提高學生興趣。

圍繞上述這條路線，幾年來，課題組立足課堂，針對提高實驗教學有效性的策略進行了以下幾方面的探索：

1.研讀課標和教材

對教材上的實驗進行分析、歸納，將可以改進的實驗進行改進，對缺少的器材進行自制。課題成員統計了人民教育出版社2012年6月出版的義務教育課程標準實驗教科書——物理八年級上下冊和九年級全冊這三本教科書中所涉及的最基本的87個實驗，其中用廠制的儀器進行實驗的有36個，約占實驗總數的41%；可用自制教具來進行實驗的有33個，約占實驗總數的38%，其余的是不需經過加工、制作就可直接利用生活中常見材料來進行探究或演示的小實驗。新課標指出我們要從生活走向物理，使實驗器材生活化。物理、化學自制教具可以利用身邊的廢舊材料，自己動手研制，將實驗器材生活化，使學生可以清楚地了解自制教具的結構和工作原理，加深對物理、化學知識的掌握和運用，培養學生的動手實踐能力和創新意識，從而激發學生學習物理、化學的興趣，得以提高實驗教學效果。

為了讓師生更好地進行教具自制，課題組成員開展了幾次自制教具講座，讓師生了解自制教具的思路：首先根據具體教學內容及其要求，先確定教具設計的主題，并設想其所要達到的目的和效果，然后對所選主題進行構思、設計，確定制作的方案。其次，根據教具制作的各項技術性能要求，來選取材料和確定教具的尺寸，制作出教具的最初模型。第三，分析和檢查教具模型是否達到了設計標準，有無科學錯誤，再經過必要的改進和精細的加工，直到最終定型。通過教具的自制，彌補了實驗器材不足造成的困難。

2.對初中物理實驗進行改進

義務教育人教版初中物理教材在實驗設計方面很有特色，但也不可能是盡善盡美。在教學實踐中，課題組根據教學環境、學生素質、實驗設備、自然條件等因素，對教材中的一些實驗作了改進，使實驗更加合理、直觀和容易操作。例如人教版八年級下冊第八章第一節“牛頓第一定律”（P17）“阻力對運動的影響”的探究實驗，學生按教材的做法進行實驗存在以下不足：學生由于沒有調好斜面坡度，小車在下滑到平面上時，可能板的長度不夠；用毛巾作表面，則不能很好地與平面粘合在一起，易出現起皺現象，影響運動的距離；實驗要分三次進行，浪費時間，實驗效果不能一次就觀察出來。如果能取三輛相同的小車讓它們從斜面的同一高度同時滑下，這樣教材上原來要求做三次的實驗就可變為一次進行，實驗效果對比更明顯。怎樣才能讓三輛小車同時滑下呢？筆者想了很多方法，效果都不好。筆者拿著小車左看右看，忽然眼前一亮，小車是鐵制的，如果分別用電磁鐵（三個電磁鐵并聯，用一個干路開關控制）吸住，斷電后電磁鐵無磁性吸不住小車，三輛小車不就同時下滑了嗎？說干就干，筆者將一個木架分為三層，每層為相同的木板，在第一層木板鋪上棉布，第二層木板鋪上毛巾。棉布和毛巾用圖釘固定在木板上。實驗前，閉合開關，讓三輛小車被電磁鐵吸引住，處于斜面的同一高度。斷開開關，三輛小車從斜面上同時滑下。三輛小車同時到達水平面后，分別在毛巾、棉布、木板上運動。可觀察到三小車運動的距離不一樣。由此得出結論：平面越光滑，小車運動的距離越遠，這說明小車受到的阻力越小，速度減小得越慢。通過這樣的改進，實驗的可見度大大提高了。

3.教師做好功課，加強實驗教學

（1）研析教材，在課前準備上下功夫

教師在實驗課前做好充分的準備，肯花時間精心鉆研教材，做到心中有實驗，全面而系統地掌握知識的內在聯系。抓住實驗課的教學目標，抓準實驗重點和實驗難點，結合自己學校學生的實際情況，進行實驗的再處理，對實驗內容做適當的補充、拓展。例如：利用鉛筆就能很好地進行實驗的再處理，對實驗內容做適當的補充、拓展。兩手指壓住一端削尖的鉛筆兩端，可驗證壓強與受力面積的關系；手壓鉛筆，手指感到疼痛，可驗證力的作用是相互的；手握鉛筆，使之豎直靜止，可驗證摩擦力存在說明二力平衡。

（2）研讀學生，在課中引導上做文章

學生是提高初中物理實驗課教學有效性的最活躍的因素。一個班級里學生的差異是客觀存在的，有基礎的好壞，實驗能力的強弱，思維是否活躍，情感、想象力是否豐富等。為了獲得初中物理實驗課教學的有效性，教師應注重研讀學生，清楚地掌握每一個學生的特點，在課堂上加以正確的引導，激發學生的實驗興趣，使每一個學生通過實驗能夠有所得。如：在探究影響電磁鐵磁性強弱的因素前，先安排一個學生自制電磁鐵的活動，提供給每一小組的導線的長度、鐵釘的粗細長度、電池節數盡量做到不一樣。這樣學生在用自制的電磁鐵做實驗時發現吸引的大頭針的數量不一樣，有的只能吸一兩個大頭針，學生自然會想知道原因，這就為探究影響電磁鐵磁性強弱的因素埋下鋪墊。學生用自制電磁鐵吸引大頭針時，通過小組間比較一下吸引大頭針的多少，再比較器材的區別，學生就能想到影響電磁鐵磁性強弱的因素。盡量讓學生自己去發現問題，解決問題。讓學生在老師創造性的“導演”“設計”“協助”“引導”下進行自主實驗，讓學生自己體驗學習，帶著問題富有獨特個性化地去學習。endprint

（3）加強小制作，在課后拓展上創新

新教材安排了一些小制作、小實驗，如做土電話、用易拉罐做小孔成像等等，都有意加強了對學生動手能力的訓練，充分利用這一資源，鼓勵學生自己獨立完成，特別鼓勵學生用身邊的廢棄物做實驗，讓空礦泉水瓶、廢紙、小蠟燭頭都能廢物利用，使學生感到物理并不神秘，也不深奧，很貼近生活，從而更加喜愛物理，愿學物理。

在學了“浮力”后，研究浮力產生的原因。有的學生制作了“浮力產生的原因演示器”：用廢棄的礦泉水瓶，將瓶底切除，取下瓶蓋，倒立礦泉水瓶，把乒乓球放到瓶里“堵住”瓶口，向里邊加水，乒乓球沒浮起來。同學們議論紛紛，躍躍欲試，結果上來的學生仍沒使乒乓球浮起來。把礦泉水瓶蓋蓋上，結果乒乓球一下就冒了起來，露出水面。

4.通過多種途徑，提高學生實驗的興趣

愛因斯坦說過，興趣是最好的老師。由此可見，興趣是培養多種能力的前提。學生對學習產生了興趣，就會積極主動地去學習。在實驗教學中，讓學生變“要我學”為“我要學”，變“苦學”為“樂學”是非常重要的。

（1）把握好每節課的開頭，激發學生對實驗的興趣

引人入勝的開頭，是教學成功的一半。在教學中如果能根據教材的特點和學生的心理特征精心設計一堂課的開頭，能激發學生濃厚的興趣，如介紹大氣壓強時，取一只普通的平口玻璃杯，注滿水后用紙板蓋住，再倒置，水、紙板均被封住，一下子就可以吸引學生的注意力，激發起搞清問題究竟的欲望。

（2）通過有趣味的物理實驗演示，激發學生的好奇心理，激發他們思索的欲望

例如：探究“流體的流動速度與壓強的關系”一課，同學們的桌子上有乒乓球兩個、小木條兩根、飲料吸管一支、大號注射器一支、裝滿水的水槽一個、兩只塑料小船、一杯水、一根中間切開（未斷）折成直角的飲料吸管，兩張紙等器材。自由選擇器材，做一到二組實驗。實驗提示，我們可以用嘴吹氣產生氣流，用注射器噴射水產生水流，通過一些物體的運動狀況來分析判斷壓強大小的變化。

學生可能有4種方案：

①把兩個乒乓球放在兩根小木條上，相對靠近一些，用一支飲料吸管向它們中間吹氣，兩個乒乓球互相靠近。

②選擇在兩張紙中間吹氣，結果看到兩張紙不但沒有被吹開反而向中間靠近。

③選擇大號注射器一支，裝滿水的水槽一個，兩只塑料小船，作為實驗器材，用注射器向漂浮在水面上的兩只小船間噴射水流，可觀察到兩只船向中間靠近。

④把一根中間切開（未斷）折成直角的飲料吸管，一端插入水中，向管中間吹氣，可看到水霧從切口處噴出。我們認為管中間被我們吹氣，因此切口處壓力變小，底下的大氣壓就會產生一個力把水往中間壓。

當然，在實驗過程中，學生會碰到很多問題，教師可以進一步引導在實驗過程中如何解決所碰到的問題。經過師生討論，最后得出結論：流體在流速大的地方壓強反而小，在流速小的地方壓強反而大。這樣就會使學生對這節課感興趣，印象深，易理解，記得牢。

（3）用具有出乎學生意料之外的實驗，激發學生的學習興趣

人類的興趣與好奇心緊密相聯。培養好奇心的關鍵在于使新信息的刺激出乎學生已有的“認知結構”之外，即出乎學生的意料之外。例如，在講授機械能守恒定律時，可用一個單擺來做實驗。先將擺球拉個較大的角度使之貼近眼睛，人站著不動，然后放手，使單擺擺動起來。很多學生都替老師擔心，生怕擺球會碰到老師的眼睛。實驗結果卻出乎學生的意料之外。通過實驗，把學生的注意力集中起來，為下一步解決“為什么”作好準備。

5.課題研究成果與推廣

本課題經過幾年的研究，取得了學生發展、教師發展的實效。

（1）制作了一批簡單、廉價、實用的教具和學具，并對教材提供的一些實驗進行了改進。

（2）學生的成績進步顯著。2015年九年級王棟梁制作的“應急筆套”、肖艷制作的“簡易投影儀”獲省青少年科技創新大賽二等獎后，他們的學習動力明顯增加，最終都考入了重點高中。

（3）課題組成員的教育教學水平得到了提升。

（4）課題組開發了一系列校本教材。課題組研究的公開課的課件都已錄成光盤，教案、論文、課題研究的理論材料、學生成果都已經匯編成冊，成為校本教材，特別是《農村初中利用自制教具提高理化實驗教學有效性的研究——自制教具使用說明書篇》《農村初中利用自制教具提高理化實驗教學有效性的研究之實驗改進創新設計篇》，對于農村初中理化教師教學教研很有借鑒作用，具有普遍推廣的意義。

（5）課題的開展對社會影響良好。通過在學校內開展自制教具比賽，承擔市縣級的公開課，參加教研室組織的教學比武等與課題相關的展示活動，擴大了本課題在本地區的影響力，使本課題的研究成果適用范圍更廣。筆者的自制教具《會爬坡的易拉罐——動能和勢能轉化器》說課，作為實驗教學優秀案例參加了在成都舉行的首屆全國中小學實驗教學優秀案例展演，并獲得評委們的一致好評。

總之，課題研究和課堂教學是密切相關、不可分割的，只有使課題研究和課堂教學有機結合，才能互相促進，最終達到提高教學質量，促進學生發展的目的。

（作者單位：江西省蘆溪縣南坑鎮中學）

□責任編輯 徐 凡

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