自制教具在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用

徐 垚

（甘肅省武威市涼州區(qū)中壩鎮(zhèn)九年制學(xué)校，甘肅武威 733000）

中學(xué)物理教學(xué)中的自制教具，主要是指從現(xiàn)實(shí)生活中取材、制成的各類具有實(shí)用性和趣味性的物理教學(xué)工具，用于開展物理演示教學(xué)和實(shí)驗(yàn)探究等活動(dòng)，以此促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)參與、樂(lè)于探究、勤于動(dòng)手，深化對(duì)物理基礎(chǔ)知識(shí)技能的掌握和運(yùn)用。因此，在新時(shí)期的中學(xué)物理教學(xué)中，教師應(yīng)該重視發(fā)揮自制教具的價(jià)值，根據(jù)物理課程目標(biāo)和學(xué)生的探索需求，加強(qiáng)對(duì)自制教具的開發(fā)和應(yīng)用力度，把自制教具與物理教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)融合，帶領(lǐng)學(xué)生用自制教具學(xué)知識(shí)、做實(shí)驗(yàn)，從而使物理教學(xué)質(zhì)量獲得整體提升。

一、自制教具在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值

（一）能夠改善物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源匱乏的現(xiàn)狀

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科教育的重中之重，隨著物理教學(xué)改革的不斷深入，課本中幾乎每一個(gè)原理知識(shí)點(diǎn)都涉及實(shí)驗(yàn)操作，但是由于實(shí)驗(yàn)儀器和資源的短缺，部分實(shí)驗(yàn)課題無(wú)法真實(shí)地開展，學(xué)生只能通過(guò)“啃書本”、看視頻等方式了解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，無(wú)法形成立體化的經(jīng)驗(yàn)感知。中學(xué)階段的多數(shù)物理實(shí)驗(yàn)課都是定性的，對(duì)器材精度的要求不是特別高，需要的教具結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，取材也十分方便，這為自制教具提供了更多的條件和可能性。著名物理學(xué)家朱正元先生主張“壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”，他還提倡教師“不要迷信只有工廠制造的儀器才是儀器”［1］。在中學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)用自制教具能夠從根本上改善物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源匱乏的現(xiàn)狀，教師可以通過(guò)對(duì)物理教材和實(shí)驗(yàn)課題的研究，結(jié)合生活和教學(xué)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不同生活物品的結(jié)構(gòu)和特性，對(duì)其進(jìn)行改造和設(shè)計(jì)，制成滿足實(shí)驗(yàn)操作需求的教具，很多自制教具都能反復(fù)應(yīng)用于不同的實(shí)驗(yàn)中，從而有效填補(bǔ)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備的空白。

（二）能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)生活中物理現(xiàn)象的求知欲

“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”，是新課改倡導(dǎo)的新思想，以往教師采用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化的儀器實(shí)施物理教學(xué)，雖然能幫助學(xué)生清晰地了解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但是標(biāo)準(zhǔn)化器材與日常生活相距較遠(yuǎn)，可能會(huì)帶給學(xué)生陌生感，一旦脫離了實(shí)驗(yàn)室和課堂，學(xué)生與這些事物就失去了交集，認(rèn)為物理現(xiàn)象和知識(shí)只存在于實(shí)驗(yàn)室和課本之中，很難與日常生活銜接起來(lái)，產(chǎn)生自主求知和探索的意識(shí)。與冷冰冰的實(shí)驗(yàn)室儀器有所不同，自制儀器的大部分材料都源于生活，當(dāng)學(xué)生看到自制教具時(shí)，會(huì)感到親切和熟悉，自然而然地聯(lián)想到相關(guān)的生活場(chǎng)景，進(jìn)而體會(huì)物理和生活的密切聯(lián)系，將自制教具應(yīng)用于中學(xué)物理教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)生活中物理現(xiàn)象的求知欲，教師可以應(yīng)用自制教具向?qū)W生講解抽象的物理知識(shí)，縮短物理和生活的距離，使學(xué)生深切地感受到物理科學(xué)的真實(shí)性、消除神秘感，這樣學(xué)生就會(huì)潛移默化地形成關(guān)注生活、探索物理現(xiàn)象的積極情態(tài)。

（三）能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力

實(shí)踐創(chuàng)新是中學(xué)物理教學(xué)的發(fā)展重點(diǎn)，也是每個(gè)學(xué)生都應(yīng)該具備的關(guān)鍵能力品格，但是在傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)格局之下，物理課堂上應(yīng)用的工具、方法一成不變，學(xué)生缺少動(dòng)手實(shí)操、創(chuàng)新創(chuàng)造的契機(jī)和空間，課堂模式是僵化和刻板的，學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)的發(fā)展必然會(huì)受到制約。自制教具本身就是對(duì)傳統(tǒng)物理教學(xué)工具的一種突破，能帶給學(xué)生新鮮感，同時(shí)自制教具還能由教師和學(xué)生共同參與研制，既擴(kuò)充了學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，也能使其實(shí)踐發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。因此，在中學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)用自制教具，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，教師可以根據(jù)物理課程內(nèi)容，帶領(lǐng)學(xué)生用簡(jiǎn)單的物品和器材合作開展小制作、小發(fā)明活動(dòng)，將自主研發(fā)的教具應(yīng)用到物理規(guī)律的探索、新型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，激活學(xué)生的創(chuàng)造性思維和實(shí)踐探究的熱情，形成強(qiáng)烈的成就感，習(xí)得物理知識(shí)和操作技能，從而借助自制教具疏通中學(xué)物理開展實(shí)踐創(chuàng)新教育的通道。

二、自制教具在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用策略

（一）根據(jù)物理教學(xué)需求，實(shí)施教具的制作和研發(fā)

做好教具的制作和研發(fā)是第一位的。自制教具要符合物理教學(xué)和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開展需求，同時(shí)具備科學(xué)性、啟發(fā)性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，要求教師具備良好的教研、生活資源開發(fā)和動(dòng)手操作能力。首先，教師應(yīng)該分析物理教材、熟悉教學(xué)目標(biāo)，對(duì)課程所需的自制教具建立大致的構(gòu)想，包括樣式、結(jié)構(gòu)、功能等。再者，教師應(yīng)該根據(jù)前期的構(gòu)想，在日常生活物品中收集物理自制教具的可用材料。在這個(gè)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)該確保教具材料是安全的，包括無(wú)毒無(wú)害、沒(méi)有鋒利的構(gòu)件、不漏電、不是易燃易爆品等，同時(shí)遵循因地制宜的原則，盡量選用生活中最常見的物品，不必舍近求遠(yuǎn)，以廢舊材料為最佳，包括飲料瓶、易拉罐、木板、鐵絲、紙板等。日常教師也應(yīng)該養(yǎng)成“淘寶”的習(xí)慣，善于洞察身邊的生活資源，看到某種廢舊材料，就聯(lián)想它有何種特殊功能，能否用作物理現(xiàn)象的呈現(xiàn)，這樣在制作教具選材時(shí)就會(huì)更加得心應(yīng)手。最后，在正式制作和研發(fā)教具的階段，教師必須合理地應(yīng)用收集到的生活材料，一方面要力求簡(jiǎn)明，在材料本身的外觀和性能滿足物理教學(xué)需求的前提下，無(wú)需進(jìn)行多余的改變；若材料自身達(dá)不到教學(xué)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，教師可以采用裁紙刀、膠帶、熱熔膠等簡(jiǎn)單工具，對(duì)各類材料加以改造和組裝，初步制作完畢之后，教師還應(yīng)該模擬操作或“試運(yùn)行”自制教具，確保其在物理教學(xué)中能夠流暢地使用，從而落實(shí)自制教具的制作和研發(fā)工作，為高質(zhì)量的物理教學(xué)創(chuàng)造先決條件［2］。

（二）緊扣學(xué)生興趣愛好，應(yīng)用自制教具創(chuàng)設(shè)情境

中學(xué)物理課程雖然不是特別艱深，教授的都是一些基礎(chǔ)性的物理現(xiàn)象和規(guī)律，但是知識(shí)點(diǎn)的概念性較強(qiáng)，如果教學(xué)手段不夠直觀，學(xué)生容易產(chǎn)生認(rèn)知理解壓力，縮減自主學(xué)習(xí)的意識(shí)和動(dòng)機(jī)。在物理課堂上，學(xué)生的根本需求是接觸“新、奇、趣”的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，抵觸理論化的物理知識(shí)講授，自制教具對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是一種新奇的事物，還能清晰、直觀地展現(xiàn)出物理現(xiàn)象，非常契合學(xué)生的興趣點(diǎn)和認(rèn)知發(fā)展規(guī)律［3］。因此，教師應(yīng)該緊扣學(xué)生的興趣愛好，應(yīng)用自制教具創(chuàng)設(shè)物理教學(xué)情境，把書本上的物理知識(shí)點(diǎn)通過(guò)操作和演示自制教具的方式，形象、通俗地傳遞給學(xué)生，從而為物理課堂注入趣味因子，降低學(xué)生的認(rèn)知難度。首先，教師可以根據(jù)物理教材知識(shí)，用自制教具給學(xué)生模擬演示生活中的物理現(xiàn)象，如擠壓塑料瓶演示形變，把空瓶子投到水盆中演示浮力等，對(duì)物理現(xiàn)象作出最真實(shí)的情境還原，集中學(xué)生的思維和感官，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生悉心地觀察自制教具所創(chuàng)設(shè)的情境，相互交流自己的所見所思，探討生活中其他類似的物理現(xiàn)象，通過(guò)聯(lián)系和分析揭示課程物理知識(shí)的本質(zhì)規(guī)律，同步增強(qiáng)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣和效率。再者，并非所有物理現(xiàn)象都是肉眼可視的，無(wú)論是自制教具還是常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室器材，都只能反映出宏觀的物理變化，這不是自制教具的缺陷，而是從物理學(xué)科特點(diǎn)衍生的共性問(wèn)題。教師在應(yīng)用自制教具創(chuàng)設(shè)情境時(shí)可以適度引入現(xiàn)代科技，如在關(guān)于音色、靜電、氣壓等內(nèi)容的課程中，教師可以一邊操作自制教具，演示宏觀的物理現(xiàn)象，同時(shí)播放對(duì)應(yīng)的虛擬仿真課件、數(shù)據(jù)波形圖等等，為學(xué)生呈現(xiàn)肉眼不可見、耳朵辨不明的微觀物理變化，引導(dǎo)學(xué)生從宏觀和微觀兩個(gè)角度出發(fā)，討論、辨析物理現(xiàn)象的規(guī)律，從而使教學(xué)情境更添趣味，提高自制教具的應(yīng)用成效。

（三）拓展實(shí)驗(yàn)探究空間，應(yīng)用自制教具改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理教學(xué)中最關(guān)鍵的課型，同時(shí)也是自制教具的主要應(yīng)用場(chǎng)景，新課程設(shè)置的必做實(shí)驗(yàn)發(fā)揮著傳授知識(shí)、規(guī)范學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作手法的重要作用，在教學(xué)中是不能省略的。但是必做實(shí)驗(yàn)對(duì)儀器、設(shè)備都有著較高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，如果實(shí)驗(yàn)室中缺少相應(yīng)的器材，很多實(shí)驗(yàn)課都會(huì)面臨開展阻力。必做實(shí)驗(yàn)的器材并非獨(dú)一無(wú)二的，很多自制教具都可以作為標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)器材的“平替”來(lái)使用，也能達(dá)到理想的實(shí)驗(yàn)效果［4］。為此，在中學(xué)物理教學(xué)中，教師應(yīng)該針對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材不足的問(wèn)題，應(yīng)用自制教具改進(jìn)必做實(shí)驗(yàn)，拓展實(shí)驗(yàn)探究空間，豐富學(xué)生的物理學(xué)習(xí)資源。首先，教師應(yīng)該對(duì)物理必做實(shí)驗(yàn)的所用器材進(jìn)行梳理和清點(diǎn)，明確哪些環(huán)節(jié)的設(shè)備和工具有缺失，然后尋找適宜的材料研發(fā)自制教具，用以替代缺失的實(shí)驗(yàn)器材。比如沒(méi)有馬德堡半球，就用小皮碗或廢舊針筒來(lái)替代；平面鏡的數(shù)量不足，就用茶色玻璃替代等。再者，教師方面在備齊自制教具之后，還應(yīng)該在課堂上引導(dǎo)學(xué)生用自制教具改良常規(guī)實(shí)驗(yàn)。教師可以為學(xué)生出示教材所規(guī)定的、必做實(shí)驗(yàn)的裝置圖和示意圖，介紹現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室器材和自制教具，組織學(xué)生合作研討、細(xì)化實(shí)驗(yàn)流程，把自制教具融合到原來(lái)的實(shí)驗(yàn)流程中，形成可行的改進(jìn)方案，并通過(guò)操作完成實(shí)驗(yàn)，教師在其間引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考，傳授規(guī)范的操作手法，探討實(shí)驗(yàn)過(guò)程和成果，挖掘?qū)嶒?yàn)背后的物理學(xué)本質(zhì)原理，從而保證物理必做實(shí)驗(yàn)的足量開設(shè)，使學(xué)生感知到自制教具的獨(dú)特功能和魅力。

（四）構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)踐課堂，鼓勵(lì)學(xué)生自主制作教具

新課改背景下的中學(xué)物理教學(xué)追求構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)踐型課堂。要想達(dá)成這個(gè)目標(biāo)，教師必須延展思路，開發(fā)一些標(biāo)新立異的物理實(shí)踐活動(dòng)。研發(fā)教具的主體不單單是教師，學(xué)生也可以充分地參與其中，一件自制教具的完成和投入使用需要經(jīng)過(guò)構(gòu)思、設(shè)計(jì)、選材、加工和調(diào)試等多個(gè)步驟，這是啟迪學(xué)生創(chuàng)新思維、強(qiáng)化實(shí)踐技能的絕佳契機(jī)。因此，在新時(shí)期的中學(xué)物理教學(xué)中，教師可以將自制教具作為“敲門磚”，打開學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的窗口，根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求，鼓勵(lì)學(xué)生自主、合作制作教具，再使用這些教具做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生勢(shì)必會(huì)形成良好的創(chuàng)客精神。首先，在學(xué)生動(dòng)手制作物理教具的初期，教師應(yīng)該帶領(lǐng)學(xué)生從低難度的教具做起。如某種實(shí)驗(yàn)器材的數(shù)量不多，無(wú)法支持分組實(shí)驗(yàn)的需求，這時(shí)教師可以把該器材的原件展示給學(xué)生，讓學(xué)生用生活材料動(dòng)手仿制，得到與器材原件原理、功能相似的教具，用這樣的教具做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生更能享受到成功的喜悅。再者，當(dāng)學(xué)生具備一定的教具制作經(jīng)驗(yàn)之后，教師可以布置難度更高、更復(fù)雜的教具研發(fā)任務(wù)，給學(xué)生出示實(shí)驗(yàn)中缺失的器材，讓學(xué)生以小組為單位合作想方案、查資料、畫圖紙、找材料，通過(guò)集思廣益和分工協(xié)作，對(duì)平平無(wú)奇的材料進(jìn)行創(chuàng)造性地改造和組裝，經(jīng)過(guò)反復(fù)地調(diào)試和優(yōu)化，制成符合物理實(shí)驗(yàn)操作標(biāo)準(zhǔn)的教具，使學(xué)生習(xí)得動(dòng)手技能，經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的過(guò)程，最后用自制教具構(gòu)建實(shí)驗(yàn)裝置，探索多種實(shí)驗(yàn)方法和原理知識(shí)，這樣學(xué)生就真正成為自制教具的研發(fā)和應(yīng)用主體，體驗(yàn)到變廢為寶的樂(lè)趣，醉心于物理學(xué)科的實(shí)踐和創(chuàng)新［5］。

（五）鞏固物理教學(xué)效果，應(yīng)用自制教具實(shí)施復(fù)習(xí)

復(fù)習(xí)是中學(xué)物理教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，以往教師沿用的復(fù)習(xí)手段較為單一，通常是帶領(lǐng)學(xué)生回顧一遍課本知識(shí)點(diǎn)，再出幾道練習(xí)題，本質(zhì)上沒(méi)有脫離死記硬背和題海戰(zhàn)術(shù)，學(xué)生的注意力很容易渙散游離，無(wú)法保證復(fù)習(xí)教學(xué)的效率。自制教具在物理課堂教學(xué)的應(yīng)用之初帶給學(xué)生的就是靈動(dòng)、具象的情景，那么在復(fù)習(xí)階段繼續(xù)引入自制教具，無(wú)疑會(huì)迅速激活學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，牽引學(xué)生的思維回溯課堂，深化對(duì)所學(xué)知識(shí)的記憶和理解。為此，教師應(yīng)該以鞏固物理教學(xué)效果為目標(biāo)，應(yīng)用自制教具實(shí)施復(fù)習(xí)，改善單調(diào)、機(jī)械的復(fù)習(xí)模式，幫助學(xué)生在愉悅的心理狀態(tài)下構(gòu)建完善的物理知識(shí)體系。如教師可以將在知識(shí)新授環(huán)節(jié)使用過(guò)的教具重新拿出來(lái)，采用問(wèn)題導(dǎo)學(xué)的方式，引導(dǎo)學(xué)生回憶自制教具的演示、操作過(guò)程以及通過(guò)教具領(lǐng)會(huì)到的物理概念知識(shí)和變化規(guī)律，在學(xué)生準(zhǔn)確地作答之后，教師再點(diǎn)2～3 名學(xué)生上臺(tái)，親手演示自制教具，邊演示、邊解說(shuō)，復(fù)現(xiàn)曾經(jīng)的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，鼓勵(lì)其他學(xué)生在臺(tái)下認(rèn)真地觀看、傾聽和糾錯(cuò)，思考自己是否也會(huì)出現(xiàn)相同的紕漏，最后讓學(xué)生反饋掌握不牢靠以及仍舊存疑的知識(shí)點(diǎn)，教師進(jìn)行集中的精細(xì)解答。這樣通過(guò)應(yīng)用自制教具優(yōu)化復(fù)習(xí)方式，學(xué)生就能切身地參與復(fù)盤物理知識(shí)的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)加深認(rèn)知、升華復(fù)習(xí)效果的目標(biāo)［6］。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在中學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)用自制教具，不僅能改善物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源匱乏的現(xiàn)狀，也能激發(fā)學(xué)生對(duì)生活中物理現(xiàn)象的求知欲和探索欲，還能強(qiáng)效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，是開創(chuàng)物理教學(xué)新局面的必由之路。教師應(yīng)該根據(jù)物理教學(xué)需求，做好教具的制作和研發(fā)工作，積極應(yīng)用自制教具創(chuàng)設(shè)情境、改進(jìn)常規(guī)的必做實(shí)驗(yàn)、實(shí)施物理復(fù)習(xí)教學(xué)，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生自主、合作研發(fā)教具，構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)踐型的物理課堂，增強(qiáng)學(xué)生深入鉆研物理的積極情感，從而借助自制教具拓展物理實(shí)驗(yàn)探究空間、鞏固教學(xué)效果。