高中物理電磁學自制教具的開發與應用

陳琳

摘 要：對于大多數高中生來說，高中物理電磁學部分存在一定的難度，但是對于將來要從事電子工作的學生來說，電磁學部分又非常重要。因此，為了幫助學生學好這部分知識，高中物理教師應當合理開發自制教具，結合教具和教材傳授電磁學的知識。

關鍵詞：高中物理;電磁學;自制教具;開發與應用

與其他學科相比，物理在高中時的學習難度相對較高。例如電磁學是以實驗為基礎的，其中的原理、概念和規律只能通過實驗來展示。然而，在當前的教學過程中，僅僅依靠現有的教具是不夠的。因此，教師應當越來越多地把教具的開發作為物理教學過程的一部分來進行，以此解決教學痛點，并不斷培養學生的創新能力和思維方式，培養學生在實踐中積極探索的習慣，使教學質量不斷提高。

一、高中物理自制教具的意義

（一）充分激發學生的學習興趣

諸如手機、音樂卡和充電器之類的日常用品中都含有可以用來制作物理教具的材料。如果教師仔細思考，就可以運用這些材料制作出可用于教學的教具。教師利用廢棄物品制作的教具進行教學，可以提高學生的學習興趣，使其能夠開發自己的想象力去制作其他物品，并最終認識到物理是來源于生活并應用于生活的[1]。

（二）引導學生的創新精神

高中物理教材中所涉及的實驗在實際上有著極強的通用性。因此，教師可以參考學生的實際學習情況，對實驗的內容進行合理的改進，并根據調整后的實驗內容編寫和應用教材。如果學生意識到實驗內容和教具使用的變化，在分析實驗情況時當然不會依賴于實驗手冊，而是從新的角度看待過程和結果，從而培養了一定的創新精神[2]。

（三）提高學生的動手能力

進行教具的制作時，教師可以為學生改造教具留有一定的發揮空間，并鼓勵學生在線收集信息找到改進的方法，并將改進方法展示給老師。然后老師選擇最好的改進方案并表揚做出改進的學生。通過這一過程，可有效提高學生的動手能力和鉆研意識。

（四）將物理理論與實踐相結合

制作教具的任務不僅要由教師承擔，學生也應充分參與其中。為此，教師可舉辦教具制作比賽，并鼓勵學生與小組成員合作，自主制作教具。然后，老師可挑選技術優秀的教具，并表揚制作教具的小組成員，以達到鼓勵學生將理論與實踐相結合的目的[3]。

二、電磁學自制教具的思路

（一）將電磁學融入生活，提高學生的積極性

教師應探索物理的生活化元素，用生活物品制作教具，并告知學生教師使用的教具是由生活物品制成的，或直接用生活物品作為教具，讓學生感受到物理的生活化元素。這將為其樹立學習電磁學的信心，使其在濃厚興趣的氛圍中開始對電磁學的學習[4]。例如，在教授法拉第電磁感應實驗時，老師可以把指南針放在通電導線旁邊，讓學生走到講臺前，并要求其打開電路改變電流方向。在電路打開后觀察羅盤指針的方向，然后要求其關閉電路，再次改變電流方向，將斷開電路后羅盤針的方向與接通電路后羅盤針的方向進行比較。使學生了解法拉第電磁感應實驗的意義，即電和磁為整體。

（二）改進實驗內容，使學生樹立創新思維

通過改進教材中的電磁學實驗內容，激發學生對電磁學研究的激情，通過實驗提高學生的創新意識和動手能力，達到因材施教的效果。通過讓教學適應學生的自身水平，使所有學生都能提高自己的的物理學習水平，特別是在電磁學方面[5]。例如，在講解歐姆定律時，教師可以自制閉合電路教具。如果是自制教具，教師應準備舊的9伏干電池、新的5號電池、雙位開關、燈泡、導線等實驗材料。為了準備這些材料，老師可以從手電筒里取出舊的9V電池，然后在超市里買新的5號電池。并在課堂上鼓勵學生與自己一同制作閉合電路教具。在制作時，老師首先應用電線將電壓表并聯到9V干電池的兩端，測量并記錄電池的電動勢。然后串聯兩個5號電池，并測量和記錄電池電動勢。連接電路，將開關轉到5號電池上，讓學生評論小燈泡的亮度。學生們會告訴老師燈泡非常亮。此時，教師將開關轉到另一邊，并將9伏電源連接到燈泡上，要求學生觀察燈泡的亮度。大多數學生會告訴老師燈泡變更亮了，但有些學生會說，在一種情況下燈泡變更亮了，在另一種情況下燈泡燒壞了。老師會表揚那些想法更為全面的學生，并鼓勵他們觀察當開關設置為9V時燈泡亮度的變化[6]。這時，學生們會發現燈泡現在比連接到5V電池時更弱了。有了這種反饋后，老師可以向學生們介紹閉合電路歐姆定律的研究。通過改進歐姆定律教材中的實驗內容，有助于培養學生的創新意識和物理素養。

（三）利用現有模型自制教具，提高學生的實踐能力

科學技術的發展使人們的生活以及教師的教學變得更加豐富多彩。許多現代化的設備和模型已經進入學生的學習生活，教師如果認識到這一點，有必要鼓勵學生使用現代化模型聯系自己學到的知識完成教具的制作，之后再用現代化教具進行適當的實驗。如果學生在實驗中遇到困難，老師可以鼓勵他們利用互聯網來尋找解決困難的方法，以提高他們的實踐能力。例如，老師可以根據電磁炮的原理制作一個微型電磁炮的模型[7]。然而，在建立模型時，磁場強度可能太弱，導致運動距離過短。此時，教師可以鼓勵學生利用網絡查找電磁炮原理的相關信息，幫助教師完成電磁炮模型的改進。一些學生會利用互聯網提出改進建議，如增加電流或電壓，而另一些學生會提出別的改進建議，如提高線圈的繞線匝數。在收到各種改進建議后，教師應該對每一個不同的建議分別進行實驗，以便找到改進的最佳方法。通過利用網絡查找電磁炮的原理信息，幫助教師完成電磁槍模型的改進，可以在無形中為學生提高實踐能力。

三、結語

實驗是高中物理課程的重要組成部分，是實現物理課程目標、全面提高學生物理素養的重要手段。利用自制教具進行實驗，讓學生參與制作教具的過程，可以提高學生的學習積極性，增強學生的動手能力和創新精神。

參考文獻：

[1] 孫輝，趙振宇. 自制教具在中學物理教學中的應用 ——以"自制力光電綜合實驗儀"為例[J]. 中學物理（初中版），2021，39（3）：46-47.

[2] 陳惠祥，楊果仁，羅丹金，等. 基于自制教具的精彩物理課堂教學設計研究[J]. 現代農村科技，2021（5）：73-75.

[3] 童新民. 利用自制教具優化高中物理課堂教學[J]. 考試周刊，2021（4）：123-124.

[4] 樓志剛. 關于利用自制教具培養物理核心素養的教學實踐[J]. 新課程，2021（12）：217.

[5] 周繼東. 小教具大智慧，自制教具助力物理教學[J]. 華夏教師，2021（1）：53-55.

[6] 翁志鵬. 初中物理實驗教學中自制教具的開發與應用[J]. 中學理科園地，2020，16（1）：56-57.

[7] 何龍武. 初中物理教學中巧用身邊物品自制教具的實踐研究[J]. 基礎教育論壇，2020（21）：51-52.