利用自制教具提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率

河北省隆化縣第二中學(xué) 孫鳳銳

一、自制教具在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用

物理學(xué)是最早建立起來(lái)的一門(mén)自然科學(xué)，它是以縝密的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、以數(shù)學(xué)為手段的理論思維的嚴(yán)格科學(xué)。許多概念的引進(jìn)、規(guī)律的得出都和實(shí)驗(yàn)有著密切的聯(lián)系。

學(xué)生的能力與學(xué)習(xí)的過(guò)程和方法是密不可分的，能力必須通過(guò)一定的科學(xué)方法訓(xùn)練才能得到。科學(xué)探究是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，在物理學(xué)科教學(xué)中，要讓學(xué)生經(jīng)歷與科學(xué)工作者相似的探究過(guò)程，從而領(lǐng)悟科學(xué)探究方法，發(fā)展科學(xué)探究能力。學(xué)生需要能夠提出問(wèn)題、形成假設(shè)，并通過(guò)科學(xué)方法檢驗(yàn)求證、得出結(jié)論，從而體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣，養(yǎng)成勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。探究讓人類(lèi)知識(shí)體系不斷擴(kuò)大、深化，在探究的過(guò)程中可能出現(xiàn)種種困難和意外，這不僅需要探究者具有克服困難的勇氣、毅力以及知識(shí)和本領(lǐng)，同時(shí)也促進(jìn)了人的發(fā)展，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑。

利用自制教具，可以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可見(jiàn)度，增強(qiáng)課堂的實(shí)效性，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)老師的認(rèn)同感，從而幫助學(xué)生建立一個(gè)完整的對(duì)世界的理解，逐步形成適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格與關(guān)鍵能力。

二、自制教具“多功能光學(xué)實(shí)驗(yàn)演示器”應(yīng)用舉例

在以往的光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，利用實(shí)驗(yàn)室原有的器材，學(xué)生無(wú)法清晰地看到光的傳播路徑，教師經(jīng)常以講實(shí)驗(yàn)來(lái)代替做實(shí)驗(yàn)，使物理教學(xué)蒼白、貧瘠、有標(biāo)無(wú)根。為了解決這一難題，我在課余花費(fèi)了大量時(shí)間，深入鉆研，并進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，終于制成了一個(gè)“多功能光學(xué)實(shí)驗(yàn)演示器”，并在教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。“多功能光學(xué)實(shí)驗(yàn)演示器”的主要元件包括：一個(gè)煙箱、兩個(gè)香爐、一個(gè)放透鏡的支架、水槽、大功率激光光源。

1.在學(xué)習(xí)《光的反射》一節(jié)時(shí)，利用“多功能光學(xué)實(shí)驗(yàn)演示器”，在煙箱中用草香制造煙霧，然后讓激光束穿過(guò)煙霧，照射到平面鏡上，從而使學(xué)生能夠清晰地看到入射光線和反射光線，并能夠通過(guò)半圓儀直接讀出反射角和入射角的大小，因此較容易得出光的反射定律，如圖1 所示。

2.在學(xué)習(xí)《光的折射》一節(jié)時(shí)，利用“多功能光學(xué)實(shí)驗(yàn)演示器”，能夠使學(xué)生清晰地觀察到光在空氣中的傳播路徑、在水中的傳播路徑以及在水面處的折射、反射情況，如圖2 所示。

3.在學(xué)習(xí)《透鏡》一節(jié)時(shí)，利用“多功能光學(xué)實(shí)驗(yàn)演示器”，在煙箱中用草香制造煙霧，然后讓激光束穿過(guò)煙霧，從而使學(xué)生能夠清晰地看到光線通過(guò)透鏡前后的傳播路徑，因此很容易認(rèn)識(shí)到透鏡對(duì)光的作用，如圖3 所示。

4.利用“多功能光學(xué)實(shí)驗(yàn)演示器”，還可以幫助學(xué)生突破幾個(gè)難以解釋的關(guān)于透鏡的物理概念：光心、焦點(diǎn)、焦距、實(shí)焦點(diǎn)和虛焦點(diǎn)，如圖4 所示。

①光心：主光軸上有個(gè)特殊的點(diǎn)，通過(guò)這個(gè)點(diǎn)的光傳播方向不變，這個(gè)點(diǎn)叫透鏡的光心。

②焦點(diǎn)：凸透鏡能使跟主光軸平行的光會(huì)聚在主光軸上的一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)叫做凸透鏡的焦點(diǎn)。

③焦距：焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離叫做焦距。

④實(shí)焦點(diǎn)和虛焦點(diǎn)：凸透鏡的焦點(diǎn)是由實(shí)際光線會(huì)聚而成的，稱(chēng)為實(shí)焦點(diǎn)；而凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用，反向延長(zhǎng)線才能相交，這個(gè)相交的點(diǎn)并不是由實(shí)際光線會(huì)聚而成的，稱(chēng)為虛焦點(diǎn)。

把看不見(jiàn)的轉(zhuǎn)化成清晰可見(jiàn)的，突破了教學(xué)難點(diǎn)，提高了課堂教學(xué)效率。

三、我在自制教具過(guò)程中的反思體會(huì)

隨著教學(xué)改革的不斷深入，教學(xué)內(nèi)容也在不斷變化，傳統(tǒng)的教具已跟不上教材變化的需要，亟需補(bǔ)充新的實(shí)驗(yàn)儀器與教學(xué)器具。在教學(xué)過(guò)程中，我還自制了一些其他的教具，如小孔成像、流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系、照相機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)模型等。在制作和使用這些教具的過(guò)程中，既考驗(yàn)了我的耐心和韌性，也讓我體會(huì)到了成功的快樂(lè)。我相信，教師的不斷積累勢(shì)必能造就學(xué)生科學(xué)探究能力的不斷提高。

在物理教學(xué)過(guò)程中，我會(huì)充分地準(zhǔn)備演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)，如果實(shí)驗(yàn)器材夠用，我會(huì)盡量把演示實(shí)驗(yàn)也變成分組實(shí)驗(yàn)，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。學(xué)生總是對(duì)實(shí)驗(yàn)充滿好奇和興趣，教師通過(guò)對(duì)教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)的巧妙安排，給學(xué)生以最大化的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)空間，使教學(xué)效率大幅度提高。

物理教師要有起碼的創(chuàng)新意識(shí)，幫助學(xué)生樹(shù)立探究精神，掌握探究方法，體驗(yàn)探究過(guò)程，從而對(duì)知識(shí)和方法形成內(nèi)化；同時(shí)，也要引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力、交流能力和合作能力，這樣才能打開(kāi)學(xué)生想象的空間，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

總之，物理教師要不斷學(xué)習(xí)教育教學(xué)理論，更新教育觀念，深入領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)中的作用。在實(shí)驗(yàn)室原有實(shí)驗(yàn)器材的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)、創(chuàng)新，優(yōu)化物理課堂結(jié)構(gòu)，把握物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的命脈，使物理課堂生機(jī)盎然。