初中物理實驗教學(xué)中自制教具的開發(fā)與應(yīng)用

翁志鵬

摘? ?要：實驗是物理學(xué)科開展教學(xué)活動的基礎(chǔ)，通過實驗可以使學(xué)生的觀察分析能力以及學(xué)習(xí)興趣等都得到激發(fā)。新課程改革中指出要讓物理更加生活化，讓實驗器材生活化。自制教具主要是利用身邊的一些廢棄材料，采用簡單的方法來制作實驗教具，讓學(xué)生可以通過生活中常見的事物來了解一些比較深奧的物理現(xiàn)象及原理，加深他們對于物理知識的理解。本文以制作的物理實驗教具為例闡述分析自制教具在初中物理實驗教學(xué)過程中所起到的作用。

關(guān)鍵詞：物理實驗教學(xué);自制教具;開發(fā);應(yīng)用

隨著我國新課程改革進程的加速，不少學(xué)科教學(xué)受到新的教學(xué)理念的影響。初中物理實驗教學(xué)過程中就要積極利用身邊隨處可得的原材料開展物理實驗，在將物理生活化的同時也讓學(xué)生可以切實感受到物理的實用性[ 1 ]。這就需要物理教師在教學(xué)過程中樹立起應(yīng)用自制教具的理念，還可以讓學(xué)生與教師一起制作一些教具，這樣不僅會讓他們學(xué)習(xí)到物理知識，還可以提升他們的創(chuàng)新能力與動手能力。

1? 自制教具的特點

1.1? 直觀性

對于教學(xué)過程中遇到的一些重難點及其急需要解決的問題制作專門的教具，這樣可以方便學(xué)生觀察，以更形象具體的方式把所想要傳達(dá)的內(nèi)容傳遞給學(xué)生，以此來為學(xué)生創(chuàng)造更多動手的機會，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到提高。比如在講到溫度與電阻的關(guān)系時，可以利用一些廢舊白熾燈的鎢絲，將其連接在有小燈泡的電路當(dāng)中，再使用酒精燈來進行加熱，讓學(xué)生觀察小燈泡的亮度，小燈泡所表現(xiàn)出亮度的變化情況就生動形象的表明了溫度與電阻之間的關(guān)系。

1.2? 廉價性

教具是教師開展教學(xué)活動的重要手段之一，對于“教”和“學(xué)”都有著重要的意義。自制教具必須要考慮材料的經(jīng)濟性，即盡可能使用身邊的原材料，發(fā)動更多學(xué)生從自己的身邊收集材料，比如一些飲料瓶、乒乓球、繩子等[ 2 ]。在課堂上向?qū)W生們展示他們熟悉的材料，可能會比那些實驗室中的教具更加具有吸引力。也可以使學(xué)生的參與積極性被充分調(diào)動起來，培養(yǎng)他們勤儉的好習(xí)慣。

1.3? 針對性

自制教具一般都是針對教學(xué)當(dāng)中的重難點問題，這樣也彌補了已有教具的不足之處，同時為學(xué)生提供更多親自動手制作教具的機會，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力，對傳統(tǒng)的教學(xué)方法起到了促進的作用。

2? 自制教具在初中物理實驗教學(xué)中的作用

2.1? 彌補已有儀器設(shè)備不足

初中物理知識體系在不斷更新的過程中，而教具似乎永遠(yuǎn)也無法滿足教學(xué)的實際需求。雖然我國也逐漸在完善已有的教學(xué)儀器生產(chǎn)體系，但是器材的供給與實驗需求仍然存在差距。比如一些教具在數(shù)量和品種方面都存在問題。廠家在生產(chǎn)教具的過程中基本上是有選擇性的生產(chǎn)一些產(chǎn)品，尤其是一些十分簡單的教具，是布置的批量生產(chǎn)的。但是為了滿足教學(xué)需要，還需要學(xué)校的教師與學(xué)生根據(jù)實際的課程目標(biāo)與任務(wù)來自制教具，以此來彌補傳統(tǒng)教具的不足之處。

2.2? 拉近與生活的距離

廠制儀器雖然比較規(guī)范而且也可以使物理現(xiàn)象得到較好的展現(xiàn)，但總是會讓學(xué)生產(chǎn)生一種陌生感，這主要是因為學(xué)生在實際生活當(dāng)中無法接觸到這些產(chǎn)品，只能在特定的實驗室才可以接觸到[ 3 ]。久而久之學(xué)生就會認(rèn)為物理只存在于實驗室和課本當(dāng)中，對物理學(xué)科的認(rèn)識也會存在偏差。但是實際情況卻是，生活中處處都是物理知識。自制教具的材料來自于日常生活，也都是學(xué)生們可以經(jīng)常接觸到的物品，所以他們?nèi)绻谖锢韺嶒灝?dāng)中接觸到這些物品時會激發(fā)他們的好奇心，好奇這些在生活中已經(jīng)被扔掉的東西還能有什么應(yīng)用價值。比如可以使用吃完的薯片筒制作小孔成像儀器，用生活中的物品來解釋物理規(guī)律及現(xiàn)象，會讓學(xué)生養(yǎng)成觀察身邊物品的習(xí)慣。

2.3? 提高學(xué)生動手能力

在傳統(tǒng)應(yīng)試教育階段，學(xué)校的物理實驗基本上都是停留在形式上，教師負(fù)責(zé)操作，學(xué)生負(fù)責(zé)看，學(xué)生參與到實驗中的機會很少，這也使得學(xué)生的學(xué)習(xí)方式受到限制，同時也使他們的創(chuàng)造性被扼殺。在實際制作教具的過程中，教師可以讓學(xué)生參與其中，也可以讓學(xué)生單獨制作相關(guān)的教具。學(xué)生在制作教具的過程中可以將自己豐富的經(jīng)驗與材料有機結(jié)合起來，進行交互活動。

2.4? 培養(yǎng)科技創(chuàng)新意識

教具的制作需要通過多個環(huán)節(jié)才可以完成，比如構(gòu)思、設(shè)計、材料選擇、具體制作以及后期的調(diào)試等，而且還需要進行多次的修改，經(jīng)過這不同的環(huán)節(jié)可以為學(xué)生創(chuàng)造更多鍛煉與實踐的機會。如果是廠制儀器，一般都比較貴重，在使用的過程中教師會擔(dān)心學(xué)生損害儀器，因此要求與規(guī)定都很多，也會限制學(xué)生的操作。但是自制教具，不僅材料獲取容易，而且也使學(xué)生的主動性與積極性得到提高。教師也不用擔(dān)心學(xué)生在具體實驗的過程中弄壞器材而不放心他們?nèi)プ鰧嶒灐W(xué)生有更多動手實踐的機會，同時能及時地發(fā)現(xiàn)和解決問題。

3? 初中物理實驗教學(xué)中自制教具的具體應(yīng)用

3.1? 自制機翼模型的應(yīng)用

當(dāng)前在初中物理所采用的人教版教材當(dāng)中，在八年級下冊第九章“壓強”當(dāng)中第4節(jié)的“流體壓強與流速關(guān)系”學(xué)習(xí)的過程中需要借助于課本當(dāng)中的“機翼模型”實驗讓學(xué)生明確機翼上下表面的流速不同。但是課本上所設(shè)置的這個實驗無法讓學(xué)生詳細(xì)的觀察到機翼的實際受壓原理及情況，只是讓學(xué)生借助于機翼向上翹起來明白機翼上表面的壓強要比下表面受到的壓強更小。這樣有些抽象的實驗對于一些學(xué)習(xí)程度比較好的學(xué)生可以明白實驗所想要讓學(xué)生明白的原理，但是對于一些學(xué)習(xí)程度比較差以及領(lǐng)悟能力比較差的學(xué)生，想要理解難度就會很大。

針對該實驗存在的問題，我設(shè)計了一個教具，通過這個教具的演示讓不同程度的學(xué)生都可以明白機翼的壓強原理。主要設(shè)計如圖1。

筆者所設(shè)計制作的這個“機翼模型”是由廢舊的泡沫板與小風(fēng)車制作而成，取材容易，制作過程更是十分簡單，學(xué)生通過觀察“機翼”上下風(fēng)車的轉(zhuǎn)速情況可以明確其上下表面流速所存在的差異。

3.2? 自制數(shù)字溫度記錄儀的應(yīng)用

數(shù)字溫度記錄儀主要是為了解決物理教學(xué)過程中自動測量溫度并且記錄相關(guān)數(shù)據(jù)的問題，并且讓得到的數(shù)據(jù)進行實時的記錄，從而可以更快速準(zhǔn)確的得到在熱現(xiàn)象當(dāng)中所呈現(xiàn)出的溫度變化規(guī)律。將其應(yīng)用在熱現(xiàn)象的相關(guān)實驗當(dāng)中來探尋物態(tài)變化的規(guī)律，具備了觀察直觀方便，精度高的優(yōu)點，而且還可以實時測量并進行自動化演示，不僅使數(shù)字化實驗系統(tǒng)低成本目標(biāo)得以實現(xiàn)，而且也使得實驗教學(xué)效率得到提升。圖2為筆者設(shè)計的數(shù)字溫度記錄儀示意圖。

所制作教具有以下特點及用途：

特點：本教具應(yīng)用Arduino控制器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和實施顯示，并通過藍(lán)牙發(fā)送數(shù)據(jù)到手機端進行同步處理，繪制溫度變化曲線，在學(xué)習(xí)熱現(xiàn)象的物態(tài)變化規(guī)律中，可以用其來研究水沸騰，冰塊熔化等過程中的溫度變化曲線，具有小巧節(jié)能，簡單易用，高效等特點。

用途：本教具可以實時讀取溫度數(shù)據(jù)，精度達(dá)0.01℃，并可以在手機App上實時繪制溫度變化曲線。

4? 總結(jié)

實驗是物理教學(xué)的重要構(gòu)成環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)過程中使用的廠制儀器價格昂貴，教師對學(xué)生參與實驗要求較高，導(dǎo)致學(xué)生對物理學(xué)科形成一種片面的認(rèn)識。自制教具借助于日常生活中常見的材料，通過師生合作制作或者學(xué)生獨立制作提高學(xué)生的參與積極性，符合新課程的理念，更能培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳慶安.自制教具在初中物理教學(xué)中的作用及應(yīng)用[J]. 新課程導(dǎo)學(xué)，2016（8）：12.

[2]郭素華.自制教具在初中物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 中國校外教育，2015（14）：123.

[3]陳行東.自制教具在初中物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 新課程（上），2012（3）：132.