高中物理自制教具的應(yīng)用與創(chuàng)新分析

自制教具獲得簡(jiǎn)單、使用便捷，一直以來(lái)都在各類(lèi)學(xué)科的課堂教學(xué)中廣泛應(yīng)用。而高中物理作為一門(mén)抽象的學(xué)科，其所蘊(yùn)含的知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，往往難以理解。對(duì)此，通過(guò)利用方便易得的自制教具教學(xué)，進(jìn)行難點(diǎn)、重點(diǎn)知識(shí)的演示，可以讓學(xué)生更好地理解課程內(nèi)容，提高教學(xué)效果，因此，應(yīng)積極探索高中物理自制教具的應(yīng)用與創(chuàng)新，并不斷總結(jié)出有效的自制教具使用方法，從而更好地發(fā)揮教具的效能，提升物理教學(xué)工作水平。

一、自制教具在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

自制教具通常結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直觀明了，能夠幫助學(xué)生更好地理解物理概念和原理。通過(guò)自制教具的演示，教師可以將抽象的物理知識(shí)具體化、形象化，從而降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，提高教學(xué)效果。此外，自制教具還可以作為教師講解的輔助工具，使課堂更加生動(dòng)有趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[1]。

一般來(lái)說(shuō)，自制教具往往來(lái)源于生活中的常見(jiàn)物品，能夠拉近物理與學(xué)生的距離，讓學(xué)生感受到物理與生活的緊密聯(lián)系。在自制教具的過(guò)程中，學(xué)生可以動(dòng)手實(shí)踐、親身體驗(yàn)，從而增強(qiáng)對(duì)物理知識(shí)的興趣。同時(shí)，自制教具的創(chuàng)意性和趣味性也能夠激發(fā)學(xué)生的求知欲，促使其更加主動(dòng)地探索物理知識(shí)[2]。

在自制教具的使用過(guò)程中，教師需要與學(xué)生進(jìn)行充分的溝通和交流，并可以借此引導(dǎo)學(xué)生思考教具的設(shè)計(jì)原理、使用方法等，而學(xué)生也可以向教師提出自己的疑問(wèn)和想法。這種交流有助于增進(jìn)師生之間的了解和信任，促進(jìn)師生關(guān)系的和諧發(fā)展，同時(shí)還可以幫助教師充分了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和需求，從而更好地指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)。此外，由于自制教具通常使用生活中的常見(jiàn)物品或廢舊物品進(jìn)行制作，所以，在成本上明顯低于昂貴的實(shí)驗(yàn)器材，有利于降低教學(xué)工作開(kāi)展成本，深入優(yōu)化高中物理教學(xué)效果[3]。

二、高中物理自制教具的應(yīng)用原則

在高中物理教學(xué)中，為了更好地發(fā)揮自制教具的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)用自制教具的過(guò)程中，需遵循以下幾項(xiàng)原則：

第一，科學(xué)性原則：自制教具最基本的目的是讓學(xué)生更好地掌握物理知識(shí)，所以教具本身應(yīng)基于物理原理，且必須是科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、合理的，同時(shí)其應(yīng)明確、直觀、準(zhǔn)確地反映物理現(xiàn)象和規(guī)律，以確保自制教具在教學(xué)中應(yīng)用的有效性。

第二，實(shí)用性原則：自制教具應(yīng)易于制作和使用，能夠適應(yīng)不同的教學(xué)場(chǎng)合和條件，滿足不同的教學(xué)需求和目的。為此，應(yīng)選擇性價(jià)比較好、耐用材質(zhì)的教具，并確保教具容易組裝、拆卸和運(yùn)輸，能夠方便地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和展示，同時(shí)自制教具最好具有一定的可復(fù)制性，以便學(xué)生共同制作或教師多次使用。

第三，安全性原則：自制教具一定要保證安全性，特別是有學(xué)生參與使用的教具，應(yīng)盡量避免明火、高溫、易碎易爆等問(wèn)題，而且在使用過(guò)程中也應(yīng)嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，確保師生的安全。

第四，與學(xué)生需求相適應(yīng)原則：應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的年齡特點(diǎn)和發(fā)展水平，選擇難度和復(fù)雜度合適的自制教具，以及教具使用方式、方法，而且自制教具的應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)注重調(diào)動(dòng)和培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理的興趣和好奇心，激發(fā)和發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造力和實(shí)踐能力，以保證教具的應(yīng)用效果。

第五，與課程內(nèi)容相結(jié)合原則：自制教具的應(yīng)用需遵循課程內(nèi)容的安排和要求，且能夠有效地輔助或者替代正規(guī)實(shí)驗(yàn)器材，幫助學(xué)生理解和掌握物理知識(shí)，以保證教育應(yīng)用的準(zhǔn)確性。

第六，自制教具的開(kāi)發(fā)需要具備創(chuàng)新思維和個(gè)性化設(shè)計(jì)，應(yīng)保證教師能夠借助教具培養(yǎng)更具創(chuàng)新能力的人才，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自身的興趣、特長(zhǎng)與需求，設(shè)計(jì)出既具有獨(dú)特性又蘊(yùn)含創(chuàng)新精神的教學(xué)輔助工具，有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力與想象力，從而在實(shí)踐過(guò)程中加深其學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與應(yīng)用能力。堅(jiān)持這一原則，有助于提升教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，在此基礎(chǔ)上，為社會(huì)培養(yǎng)具備創(chuàng)新意識(shí)與實(shí)踐能力的人才打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

三、高中物理自制教具的應(yīng)用與創(chuàng)新策略

（一）結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，精選自制教具

在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)立足于具體的教學(xué)內(nèi)容，針對(duì)課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，精準(zhǔn)選擇可以直觀展示物理原理、現(xiàn)象或規(guī)律的自制教具，由此讓抽象的物理知識(shí)，以更加具象化的方式呈現(xiàn)，幫助學(xué)生更好地理解和認(rèn)知物理知識(shí)，提高教學(xué)效果。例如：在高中物理必修一“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”課程教學(xué)中，教師就可以圍繞加速度與力、質(zhì)量之間的相關(guān)公式內(nèi)容，選擇自制的槽碼牽引小車(chē)的教具。首先，將小車(chē)放在水平模板上，然后連接滑輪與槽碼，讓小車(chē)在槽碼的牽引下運(yùn)動(dòng)，再在小車(chē)質(zhì)量不變的前提下，增減槽碼的數(shù)量，為學(xué)生演示加速度與力之間的關(guān)系。其次，在保持槽碼數(shù)量不變的前提下，增減小車(chē)上放置的木塊數(shù)量，為學(xué)生演示加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系，由此直觀地展示相關(guān)加速度公式的原理，降低學(xué)生對(duì)知識(shí)認(rèn)知、理解的難度，提高教學(xué)效果。

此外，在自制教具的選擇上，還可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，針對(duì)不同的知識(shí)點(diǎn)，選擇對(duì)應(yīng)的教具，同時(shí)可以在一節(jié)課程中，根據(jù)課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，選用多種自制教具，以直觀地為學(xué)生展示不同物理現(xiàn)象和規(guī)律，促進(jìn)其對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的順利內(nèi)化，而且多樣化的教具也能為學(xué)生帶來(lái)新鮮感，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣和好奇心，提高教學(xué)效果。例如：在高中物理必修一“牛頓第三定律”課程教學(xué)中，針對(duì)作用力與反作用力這一知識(shí)點(diǎn)，可以采用自制手拉彈簧教具，讓學(xué)生拉動(dòng)彈簧，使其感受到彈簧產(chǎn)生的反作用力，幫助其理解作用力反作用這一抽象的物理概念。而針對(duì)物體受力分析這一知識(shí)點(diǎn)，則可采用自制小車(chē)教具，并在小車(chē)上放置小木塊，拉動(dòng)小車(chē)，并結(jié)合講解，引導(dǎo)學(xué)生分析小木塊、小車(chē)的受力，使其能夠更好地理解受力分析相關(guān)知識(shí)。由此實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同的知識(shí)點(diǎn)，選用相應(yīng)的教具，讓課程教學(xué)中的教具選用呈多樣化，以確保教具應(yīng)用與知識(shí)點(diǎn)的精準(zhǔn)對(duì)應(yīng)，提高教具應(yīng)用的準(zhǔn)確性，同時(shí)也多樣化教具的應(yīng)用，也有利于提高課堂教學(xué)的趣味性，保持學(xué)生的注意力集中[4]。

在對(duì)教具進(jìn)行選擇的過(guò)程中，教師還要注意做好定期評(píng)估，并通過(guò)觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和反饋意見(jiàn)，了解教具在教學(xué)中的實(shí)際效果和存在的問(wèn)題，再根據(jù)評(píng)估結(jié)果，對(duì)教具的選用方案進(jìn)行必要的改進(jìn)和完善，進(jìn)一步提高教具的應(yīng)用效果。

（二）注重實(shí)踐操作，提升動(dòng)手能力

在教具的應(yīng)用中，鼓勵(lì)學(xué)生參與教具的制作過(guò)程，可以使其通過(guò)實(shí)踐操作，加深對(duì)物理原理的理解和記憶，從而在提升學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。

在教學(xué)中，針對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課程，可以讓學(xué)生圍繞具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，制作教具，然后利用教具演示操作，對(duì)問(wèn)題予以分析和解決，從而加深學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)認(rèn)知理解，同時(shí)培養(yǎng)其科學(xué)探究能力。在此過(guò)程中，為了確保學(xué)生能夠順利完成教具的制作，應(yīng)為學(xué)生提供詳細(xì)的教具制作教程，包括所需材料、制作步驟、注意事項(xiàng)等，降低制作難度，并為學(xué)生提供或建議他們準(zhǔn)備必要的制作材料，確保每位學(xué)生都能參與到教具制作中，且要為學(xué)生分組，讓其以小組為單位進(jìn)行教具制作，借此通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作提高制作效率和質(zhì)量。例如：高中物理必修三“練習(xí)使用多用電表”實(shí)驗(yàn)課中，可以先為學(xué)生講解多用電表的使用方法，然后讓學(xué)生進(jìn)行定值電阻、小燈泡、二極管的電阻測(cè)量，并讓其自主制作定值電阻、小燈泡，以及二極管電阻的測(cè)量電路，作為教具，再通過(guò)操作該教具，完成電阻的測(cè)量。在此過(guò)程中，需要先為學(xué)生分組，然后每組下發(fā)多用電表、定值電阻、小燈泡、二極管各一個(gè)，以及導(dǎo)線若干，讓學(xué)生以組為單位制作教具，再通過(guò)使用教具，完成電阻測(cè)量任務(wù)，由此實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)多用電表的實(shí)踐應(yīng)用，提高其動(dòng)手探究能力，同時(shí)加深其對(duì)多用電表應(yīng)用知識(shí)的認(rèn)知和理解。

此外，還可以圍繞具體的課程知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生通過(guò)自制教具進(jìn)行演示，從而加深其對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶和理解。例如：在高中物理必修三“串聯(lián)電路和并聯(lián)電路”課程中，可以讓學(xué)生利用小燈泡、導(dǎo)線、電源分別自制串聯(lián)電路、并聯(lián)電路，然后對(duì)兩種電路的電流、電壓進(jìn)行測(cè)量，得出串聯(lián)電路電流處處相等，并聯(lián)電路，總電流為各支路電流的和，以及串聯(lián)電路兩端總電壓，等于各部分電路兩端電流之和、并聯(lián)電路的總電壓與各支路電壓相等，由此借助實(shí)踐操作，讓學(xué)生驗(yàn)證上述各物理規(guī)律，加深其對(duì)物理規(guī)律的記憶和內(nèi)化，提高教學(xué)效果。

（三）強(qiáng)化課堂互動(dòng)，促進(jìn)知識(shí)內(nèi)化

在高中物理教學(xué)中，運(yùn)用自制教具進(jìn)行課堂互動(dòng)是一種有效的教學(xué)方法，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高其的動(dòng)手能力和探究精神。在教學(xué)過(guò)程中，可以將學(xué)生分成小組，每組分配一套自制教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)小組合作，讓學(xué)生共同討論實(shí)驗(yàn)步驟、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，實(shí)現(xiàn)課堂上學(xué)生之間的互動(dòng)，促進(jìn)其對(duì)實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)的內(nèi)化。在此過(guò)程中，教師應(yīng)充分發(fā)揮引導(dǎo)作用，幫助學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、解決實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題，同時(shí)還可以提出一些啟發(fā)性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，鍛煉其的思維能力，實(shí)現(xiàn)師生之間的互動(dòng)。

在互動(dòng)教學(xué)中，教師也可以利用自制教具進(jìn)行課堂演示，并提出啟發(fā)性的問(wèn)題，讓學(xué)生通過(guò)觀察教具所呈現(xiàn)出的物理現(xiàn)象和規(guī)律，結(jié)合對(duì)啟發(fā)性問(wèn)題的思考，得出問(wèn)題的答案，實(shí)現(xiàn)師生之間的問(wèn)題互動(dòng)，從而進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)課堂難點(diǎn)、重點(diǎn)知識(shí)的理解和內(nèi)化。例如：在高中物理必修二“功與功率”課程教學(xué)中，可以自制一個(gè)木頭小車(chē)作為教具，然后對(duì)小車(chē)施加多種力，使力與位移呈不同角度，再提出問(wèn)題，“什么情況下力沒(méi)有做功？什么情況下力做了正功？什么情況下力做了負(fù)功？”之后，通過(guò)互動(dòng)交流，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知力做功的幾種情況，并引出物理規(guī)律“當(dāng)一個(gè)物體在幾種力的共同作用下，出現(xiàn)了位移，那么這幾種力做的總功，為各個(gè)力所做功的合”。借此通過(guò)圍繞自制教具的互動(dòng)，幫助學(xué)生理解、內(nèi)化知識(shí)點(diǎn)，提高教學(xué)工作效果。

（四）結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)，創(chuàng)新教具設(shè)計(jì)

在教學(xué)過(guò)程中，為了給學(xué)生帶來(lái)更多的新鮮感，可以考慮結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)，創(chuàng)新教具設(shè)計(jì)，以更好地吸引學(xué)生的注意力，提高教學(xué)工作效果。在自制教具的創(chuàng)新中，可以考慮利用3D建模軟件設(shè)計(jì)教具模型，然后通過(guò)3D打印機(jī)進(jìn)行打印，以制作出形狀復(fù)雜、精度高的教具，如立體幾何模型、物理現(xiàn)象演示裝置等，由此幫助學(xué)生更直觀地理解物理概念和原理，增強(qiáng)教學(xué)效果。在此過(guò)程中，還可以考慮使用VR技術(shù)創(chuàng)建虛擬的物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境，作為教具，讓學(xué)生在其中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，觀察物理現(xiàn)象，以模擬出傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中難以實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景，如微觀粒子的運(yùn)動(dòng)、宏觀宇宙的現(xiàn)象等，同時(shí)還可以結(jié)合AR技術(shù)的應(yīng)用，將虛擬信息疊加到真實(shí)世界中，學(xué)生可以隨時(shí)隨地通過(guò)智能手機(jī)或平板電腦等設(shè)備，觀看和操作虛擬的物理實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步擴(kuò)展自制教具的功能范圍。

在教具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)上，還可以考慮嵌入各種傳感器，如溫度傳感器、壓力傳感器、光傳感器等，可以實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理和展示，由此可以通過(guò)計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)進(jìn)行記錄和分析，幫助學(xué)生更深入地理解物理現(xiàn)象和規(guī)律。在此過(guò)程中，也可以將智能設(shè)備與自制教具相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸、處理和顯示，并通過(guò)智能設(shè)備的觸摸屏或語(yǔ)音控制功能，讓學(xué)生更方便地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)記錄。

此外，還可以利用在線設(shè)計(jì)平臺(tái)，如Auto-CAD、SketchUp等進(jìn)行教具設(shè)計(jì)，并繪制三維模型，讓教具創(chuàng)新設(shè)計(jì)更加高效，同時(shí)也可以利用在線設(shè)計(jì)平臺(tái)所提供的資源庫(kù)和社區(qū)支持，獲取資源庫(kù)和社區(qū)支持，進(jìn)一步推進(jìn)自制教具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在此過(guò)程中，也要積極運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)搜索和下載相關(guān)的教具設(shè)計(jì)圖紙、視頻教程等資源，為教具創(chuàng)新提供參考，并與其他教師和學(xué)生進(jìn)行交流和討論，促進(jìn)教具創(chuàng)新水平的提升。但在教具創(chuàng)新過(guò)程中，需要注意，應(yīng)注重趣味性的設(shè)計(jì)，并積極在教具設(shè)計(jì)中融入趣味性元素，如色彩搭配、形狀設(shè)計(jì)、互動(dòng)游戲等，以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，深入優(yōu)化自制教具的應(yīng)用效果。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，自制教具在高中物理教學(xué)中具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可以為學(xué)生提供直觀的物理知識(shí)呈現(xiàn)，幫助其更好地認(rèn)知、內(nèi)化課程內(nèi)容，提高教學(xué)效果。在自制教具的應(yīng)用中，需從教具選用、教具互動(dòng)、教具設(shè)計(jì)等多個(gè)角度入手，制定合理有效的教具應(yīng)用措施，充分發(fā)揮教具的優(yōu)勢(shì)效能，為學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的深入學(xué)習(xí)提供更好的條件，促進(jìn)高中物理教學(xué)工作的高質(zhì)量開(kāi)展。

參考文獻(xiàn)

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本文系桓臺(tái)縣教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2025年度一般課題“深度學(xué)習(xí)視域下高中物理情境化教學(xué)實(shí)踐研究” （課題編號(hào)：2025HJG040）的部分研究成果。