自制教具在中學物理教學中的應用研究

施美娜 陳連松

摘要：為進一步培養學生的動手能力，創新意識和探究能力，激發學生學習物理的興趣，新課程理念倡導師生利用生活中的常見物品或廢棄物品自制教具進行中學物理實驗教學。自制教具在中學物理教學中發揮著越來越重要的作用。本文探討了自制教具在中學物理教學中的作用，并列舉了自制教具的案例，說明其在中學物理教學中的必要性。

關鍵詞：自制教具；中學物理；案例分析

一、 對自制教具的認識

目前，在中學物理教學中，由于教學實驗器材的短缺或者實驗器材不符合教學要求，很多時候教師用播放視頻的形式取代了實驗演示。大多數教師對于自制教具的認識不到位，不知道自制教具在中學物理教學中的重要作用。

1. 自制教具的特征。自制教具的目的是為了更好地服務于教學，使物理課堂的質量得到提高。其特征主要有以下四個：

（1）教學性：自制教具要與教學緊密結合起來，不能一味地追求實驗效果的精彩而忽視教學目標的達成。教師結合學生現有的知識水平和思維水平，通過自制教學向學生展示物理現象，揭示物理規律，激發學生的學習興趣，好奇心與求知欲，培養學生的觀察能力與動手能力。

（2）科學性：自制教具必須要保證以科學性為前提，能正確地反映物理規律，任何有失科學性的教具都是沒有價值的，容易對學生造成誤導。

（3）經濟性：自制教具所用材料的主要來源是生活中的常見物品或廢棄物品，盡量低成本，能不花錢就不花錢。自制教具不僅能達到滿意的教學效果，也能讓學生養成勤儉節約的好習慣。

（4）安全性：不論是教具的制作還是使用都必須保證安全，這就要求教師要有較強的動手能力，學生和教師都要注意高溫高壓以及刀、鋸等危險物品，必要的時候采取保護措施以免對人造成危害。

2. 自制教具的作用

對于學生而言，自制教具能夠吸引學生的眼球，激發他們學習物理的興趣，增強他們的動手能力，培養他們的科學探究能力，在教具的制作和使用過程中，讓學生親身體驗，主動建構新知識；對于教師而言，自制教具能夠提高教師的學科素養，練就教師的基本技能，教師和教師之間以及教師和學生之間多一些交流與合作，也有利于教師了解學生的發展動向；對于學校而言，自制教具一方面可以為學校節省開支，另一方面還能完善實驗室設備，補充實驗室教具數量。

二、 自制教具案例分析

在動手自制教具之前，要明確實驗原理，制作過程以及所需要的材料，設計好實驗方案，對于較復雜或者精度要求較高的教具，要事先畫好尺寸圖。接下來為大家介紹幾個簡單的教具的設計與制作。

1. 揚聲器的設計與制作

（1）實驗材料

1.5m耳機線一根、0.1mm漆包線5m左右、強磁鐵一塊、紙質底座、泡面桶各一個、外觀玩偶一個、智能手機一部（提供交變電流）。

（2）實驗原理

通電線圈形成的電磁鐵與強磁鐵相互作用，成為揚聲器，將手機里邊的音樂播放出來。

（3）制作過程

①將強磁鐵插入底座，并將它們用帶有花紋的紙包裹上；

②將漆包線纏繞成一個線圈粘在泡面桶的底部，漆包線的兩端連接耳機線，并插在手機上；

③將玩偶放在泡面盒上，裙擺罩住泡面盒。

（4）實驗步驟及現象

①耳機插孔接入智能手機，耳機線與線圈端銅絲相連，以此給線圈通入持續不斷的交變電流。

②將女孩放置在舞臺旁，沒有聲音輸出。

③將女孩放置在舞臺上，使泡面桶下方的線圈套住舞臺上的強磁鐵，聽見聲音。

④將外觀的玩偶拿走，觀察自制揚聲器內部結構，學生能清楚看到揚聲器的結構，并且通過觀察現象和分析電磁鐵與永久磁鐵的相互作用，得出揚聲器的工作原理。

（5）本套自制教具的創新之處及教學作用分析

本套自制教具的創新之處在于實驗材料易獲取，貼近生活，使學生有一種親切感，樂于探索其原理。真實揚聲器結構復雜，不易拆卸，自制教具能夠形象直觀地展示出揚聲器的工作原理。教師利用此套自制教具進行教學，使物理課堂更加生動有趣，避免了空洞乏味的講解。

2. 浮沉子的設計與制作

（1）實驗材料：普通飲料瓶、吸管，曲別針

（2）實驗原理：浮沉子的浮沉是在外加壓強作用下，靠改變它的排水體積來實現的。當空氣被壓縮時，將壓強傳遞給水，水被壓入瓶體中，將瓶體中的空氣壓縮，這時浮沉子里進入一些水，排水體積不變，所受重力大于它受到的浮力，于是向下沉。當松手時，筒內水面上的空氣把水壓出來，此時排水體積增大，浮塵子的重力小于它所受的浮力，因此它就向上浮。

（3）制作過程

①剪下一段吸管，長度在八厘米左右；將其對折。用兩個曲別針分別卡在吸管兩端，“浮沉子就完成了”；

②用水將瓶子灌滿，然后將“浮沉子”放入水中，使其恰能浮于水面，扣緊瓶蓋。（如果制作后的“浮沉子”浮于水面部分過多，需稍微剪短吸管。）

（4）實驗步驟及現象：輕按瓶身，會發現“浮沉子”往下移動；松手后，“浮沉子”又會向上移動；當用力恰當時，“浮沉子”會懸浮于瓶體中央。

（5）本套自制教具的創新之處及教學作用分析：浮沉子實驗選用日常生活廢棄的飲料瓶、吸管、回形針材料組合而成。材料易得不花錢，組裝容易，并且實驗現象新奇明顯，趣味性強，實驗效果良好，適合于中學生自制。在實際生活中也有應用，比如潛水艇，實驗原理和這個是一樣的，潛水艇有蓄水倉，通過排出和注入水，改變潛水艇的重量來改變浮沉。教師利用此套教具進行教學，不僅能吸引學生眼球，增加趣味性型，而且有利于學生掌握浮沉原理，提高課堂質量。

三、 小結

自制教具改變了實驗室教具數量不足的弊端，充分利用低成本材料引導學生親自動手，在這一過程中，學生動手能力得到提高，科學態度和科學素養得到提升。希望通過本研究，讓物理教師重視自制教具在中學物理教學中的應用。

參考文獻：

[1]楊川峰.自制教具在中學物理教學中的必要性[J].物理通報，2016（4）：38.

[2]牟紅.自制教具在中學物理教學中的應用研究[D].2015，8-9.

[3]錢曉.自制教具在物理教學過程中的應用[D].2014，35（6）：47-48.

作者簡介：施美娜，陳連松，遼寧省大連市，遼寧師范大學物理與電子技術學院。