自制教具在高中物理演示實驗中的應用探討

李毓

摘 要：高中階段的物理教學以實驗為基礎，物理教師在設計教學內(nèi)容時要結合學科特點，尤其要注意實驗在物理教學中的地位。在新課標理念下，利用學生日常生活中常見的材料或是器具自制物理實驗教具，可以有效地激發(fā)學生的學習興趣，使學生積極加入物理學習課堂中。因此教師要重視自制教具在高中物理實驗教學中的作用。以高中物理演示實驗中的自制教具作為研究對象，分析演示試驗中教師自制教具的特點及在演示實驗中的應用。

關鍵詞：高中物理;演示實驗;自制教具;應用

物理實驗是物理教學和學習中的靈魂，其體現(xiàn)著物理教學的特點。高中物理教學中的演示實驗更是提高學生物理核心素養(yǎng)的重要方法。因此，教師在教學時要根據(jù)課程內(nèi)容開展適宜的物理演示實驗，提高學生對物理知識的理解能力、分析能力和物理實驗的動手操作能力。但由于物理實驗設備的缺少，導致課堂實驗達不到理想的效果，教師可以通過自制教具實現(xiàn)演示實驗和課堂教學的結合，以此實現(xiàn)物理教學的理想效果。

一、高中物理演示實驗中自制教具的特點

在高中物理演示實驗中使用自制教具除了可以提高課堂的趣味性外，同時也具有靈活性、經(jīng)濟性和直觀性等特點。

首先，自制教具具有操作方便，使用靈活的特點。在高中物理演示實驗教學中使用自制教具，操作起來更加方便靈活，能夠提高物理演示實驗教學課堂的效果，使學生積極地加入物理實驗的學習中。教師在設計自制教具時要根據(jù)演示實驗的具體要求，同時也要引導學生和教師一起完成自制教具的任務，通過自己動手制作教具可以提高學生對物理學習的興趣，讓學生全身心地加入課堂中。自制教具的使用不僅可以幫助學生觀察實驗現(xiàn)象，同時也能滿足學生的實際需求。對自制教具的使用，教師可以根據(jù)實踐中出現(xiàn)的漏洞對教具進行改造，發(fā)揮其最大的價值。

其次，自制教具具有經(jīng)濟實用，成本低廉的特點。有一部分物理教師選擇自制教具是因其經(jīng)濟又實用的特點。高中階段的物理演示實驗教學與自制教具有著密切的聯(lián)系。在學習中學生需要通過各種實驗認識到物理知識的本質(zhì)，并將其轉(zhuǎn)化為自己的知識。目前，很多學校都面臨著實驗設備不齊全的問題，教師的自制教具正好可以彌補這個問題。其實課堂上的很多自制教具都源于生活，有些生活中的廢舊物品甚至可以變廢為寶，成為課堂上的用具。教師通過對這些物品的改造，讓生活中的材料更有價值，并可以促進學生對物理知識的了解和掌握。

再次，自制教具具有現(xiàn)象直觀，效果明顯的特點。在高中物理演示實驗教學中，教師的自制教具中有一部分是對已有的儀器設備或是前人的研究成果的改造。教師將自制教具應用在演示實驗的教學中，能夠幫助學生更加直觀地觀察到實驗所產(chǎn)生的現(xiàn)象，以此對實驗結果進行準確分析。在使用自制教具時，可以把原本模糊不清的實驗現(xiàn)象變得更加具體形象，這能有效地幫助教師沖破教材中的重難點內(nèi)容，解決物理演示實驗中的難題，讓學生更直觀地了解物理知識的概念。

最后，自制教具具有設計科學，性能可靠的特點。自制教具是高中物理演示實驗中的一種重要的輔助工具，在對教具進行設計和制作時要注意教具的科學性。尤其是將自制教具應用在物理演示實驗中時，更要注意自制教具的科學性和嚴謹性，只有這樣才能確保實驗最終結果的準確性，讓自制教具發(fā)揮出其真正的價值。除此之外，教師也要保證自制教具使用時的安全性，避免意外的出現(xiàn)。

二、高中物理演示實驗中自制教具的應用

1.激發(fā)學生學習物理演示實驗的積極性

在高中物理演示實驗教學中，加入自制教具的使用，可以激發(fā)學生學習物理實驗的興趣，提高學生的動手實踐能力和動腦分析能力。自制物理實驗教具，很多材料都源自我們的生活，這能讓學生感到物理就在我們身旁，從而提高學生學習物理的積極性。例如：在學習“氣體定律”相關內(nèi)容時，教師可以利用生活中的注射器進行試驗，讓學生從簡單的實驗中感受到一定質(zhì)量的氣體在體積變化時壓強是如何改變的相關問題。這個實驗只需要生活中簡單的材料來完成，最后的實驗結果也非常明顯。除了在課堂上，學生在家中也可以進行這個實驗，這就為每個學生都提供了親身實驗的機會，極大地激發(fā)了學生學習物理的積極性。又例如：在學習壓力能使物體發(fā)生變形的相關教學中，可以制作一個“微小形變演示器”，這個教具需要用到生活中常見的激光筆，并用平面鏡作反射面，最后把墻當作觀察點。在做這個實驗時，需要把裝置放在桌子上，仔細觀察經(jīng)過平面鏡反射之后的光點在哪個位置，之后用力壓放置平面鏡的桌面，再次觀察光點所在的位置。經(jīng)過不斷實驗會發(fā)現(xiàn)，所用力大小的不同，光點所在的位置改變程度也就不同，通過這個實驗學生可以更加直觀地看出桌面受力之后的形變。在完成這個實驗之后，教師也可以對學生進行啟發(fā)，讓學生思考采用其他方法可不可以顯示微小形變。對于想法合理的學生，教師可以讓他說出想法并準備自制教具進行實驗。如：有的學生認為可以用瓶子演示微小形變。實驗操作是準備一個四棱柱狀的玻璃瓶，在玻璃瓶中加滿水并用膠塞塞住，在膠塞上插入一根吸管。之后用力擠壓玻璃瓶，這時就會發(fā)現(xiàn)吸管內(nèi)的水位發(fā)生了變化。通過教師所制作的教學器具，能夠幫助學生更好地理解物理知識，同時通過教師的引導，讓學生想出不同的驗證方法，也能提高學生的動手操作能力和動腦能力，以此促進學生物理綜合素養(yǎng)的提升。

2.培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力

在高中階段的物理學習中，教材中有很多演示實驗并且有很多實驗的通用性極強。由于很多學校的物理實驗設備不完善，教師就可以結合實際情況根據(jù)書中的實驗設計實驗教具，以此來完成物理演示實驗的教學。教師通過不斷地完善演示實驗和自制教具，能夠激發(fā)學生的自主探究意識，促進學生物理創(chuàng)新思維能力和物理實驗綜合素養(yǎng)的提升。例如：在學習“薄膜干涉”相關問題時，如果按照書中的實驗做法，會因為實驗所需的外部條件、實驗時間和實驗人數(shù)等原因的限制，致使這個實驗很難完成，即使實驗可以成功，實驗的效果也不會理想。因為在實驗過程中會有一部分學生無法看清實驗的現(xiàn)象，這就會導致學生做完實驗之后也不能理解“薄膜干涉”的概念。為了可以解決這一問題，學生可以和教師一起通過上網(wǎng)查閱資料或是通過查閱物理實驗書籍的方法，并結合自己的想法和時間情況，對“薄膜干涉”實驗進行改進，以此提高實驗的效果。具體的實驗方法是：“將整個實驗裝置放在一個大的塑料瓶中展開實驗，在這種方式下可以有效地避免在外部進行實驗時不可避免的干擾，如人的呼吸和風所帶來的干擾。除此之外，也要將實驗中的肥皂液換成洗衣粉溶液，同時要在洗衣粉溶液中加入一些食糖水或者是甘油，這是為了使實驗達到更好的效果。在用酒精燈加熱時，也可以撒少量的食鹽，在這樣的操作下酒精燈火焰的顏色就會變?yōu)辄S色，會使實驗的效果更加直觀。”通過這樣的改進方式，讓學生清晰地看到了“薄膜干涉”的實驗現(xiàn)象，更加直觀地了解到了這個實驗的特點，還可以加強學生對于實驗的理解和認知，以此提高學生在學習物理演示實驗的創(chuàng)新性思維。

3.利用現(xiàn)代裝備的小模型自制教具

隨著社會的不斷進步和科學技術的快速發(fā)展，很多新型的設備和不同的工具走進了我們的生活。因此在課堂上教師應該引導學生利用課堂上學習到的知識進行模擬制作，在設計和制作自制教具時，如果遇到困難可以上網(wǎng)查閱資料、與同學溝通解決或是向教師請教，使用科學的原理解決在實驗探究中出現(xiàn)的問題，以此提高學生的實踐運用能力。例如：在學習“磁懸浮”的相關知識時，學生可以以磁懸浮小模型為基礎進行實驗，首先需要通過上網(wǎng)查閱資料對模型進行改進，并進行科學合理的調(diào)試，使磁懸浮現(xiàn)象更加直觀地展現(xiàn)在大家面前，運用更加科學合理的手段揭示磁懸浮的原理。在這種方式下成功地完成磁懸浮實驗的演示任務，深入了解磁懸浮的相關知識，以此提高學生對演示實驗器具的實踐運用能力。

4.加強自制教具之間組合的效果

在物理演示實驗的教學中，使用組合法進行演示實驗就是將不同的自制教具進行組合，根據(jù)每一個自制教具的不同用途設計出一個全新的教具用于實驗。自制教具之間的組合可以最大程度地發(fā)揮每個教具在實驗中的作用。在教具的組合中，教師也要注意保持自制教具具體化、形象化的特點，以此保證物理演示實驗的正常進行。例如：在學“向心力”的相關內(nèi)容時，想要讓學生直觀地了解到向心力與質(zhì)量、角速度與半徑之間的關系，但由于學校沒有該實驗的設備，這種情況下教師可以引導學生利用機械的守恒公式，將對速度大小的測量改為高度的測量。教師拿出教具將其放在桌面上，校準儀器，再開始探究這四個物理量之間的關系。在實驗過程中，教師要先跟學生確定每一個物理量的單位，其中向心力為F，高度為h，小球的質(zhì)量為m，圓的運動半徑為r。由于教師使用的是組合型的自制教具，沒有精準的實驗設備，所以要通過多次的反復實驗來證明實驗的最終結果。經(jīng)過多次的實驗之后發(fā)現(xiàn)，在m與r相等時，F(xiàn)與h成正比;m與h相等時，F(xiàn)與r成反比;r與h相等時，F(xiàn)與m成正比，以此通過對各個物理量的總結計算，得出向心力的大小公式。

總而言之，實驗是高中物理教學中的重要環(huán)節(jié)，也是實現(xiàn)高中物理教學目標，全面提高高中生物理綜合素養(yǎng)的重要途徑。教師要認識到在高中物理演示實驗教學中使用自制教具的意義。作為物理教師要仔細研究并學會開發(fā)利用自制教具資源，也要讓學生參與到自制教具的過程中，以此提高學生的自主探究能力，同時也能提高學生的動手實踐能力、同學之間的合作意識和創(chuàng)新意識，促進學生的成長發(fā)展。

參考文獻：

[1]吳國勇.自制教具與創(chuàng)新實驗永無止境[J].中學物理，2013（7）.

[2]劉炳昇.繼承傳統(tǒng) 開發(fā)自制教具的創(chuàng)新教育功能（上）[J].教學儀器與實驗，2013（1）.

[3]魯世明.高中物理演示實驗教學中學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)策略[J].物理教學探討，2013（1）.

[4]陳芳.高中物理自制教具的有效利用與對學生能力培養(yǎng)的研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2012（8）.

[5]李明.以自制教具促進物理探究實驗的發(fā)展[D].天津：天津師范大學，2012.