自制教具讓課堂教學(xué)充滿(mǎn)創(chuàng)造力

隨著新課改的開(kāi)展和深入，我國(guó)的教學(xué)理念和教學(xué)手段也相應(yīng)地發(fā)生了很大的變化，課堂上不再是一味的“填鴨式”灌輸，而是開(kāi)始關(guān)注到學(xué)生的個(gè)性差異，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究，學(xué)生在課堂上自主性得到提高。相應(yīng)的互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、視頻、電子白板、錄像等現(xiàn)代技術(shù)手段被充分應(yīng)用到課堂上，課堂的容量和可操作性得到很大提高，但實(shí)驗(yàn)室的裝備并沒(méi)有得到相應(yīng)的提升，很多學(xué)校使用的依然是十幾年前甚至幾十年前的儀器，根本滿(mǎn)足不了新課改中強(qiáng)調(diào)的探究要求。究其原因主要有：1.受到傳統(tǒng)教學(xué)思想——重理論輕實(shí)踐的影響，認(rèn)為物理教學(xué)只要會(huì)解題就行了，實(shí)驗(yàn)可有可無(wú)。2.受到評(píng)價(jià)機(jī)制的影響，國(guó)內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)還只停留在書(shū)面形式，由于不需要去設(shè)計(jì)，不需要去動(dòng)手操作，只要把實(shí)驗(yàn)原理弄清楚，去應(yīng)付那些考題還是很容易的，一些老師出現(xiàn)了“黑板上做實(shí)驗(yàn)”、“以講代做”等現(xiàn)象，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性和嚴(yán)肅性得不到保證，體現(xiàn)在教學(xué)儀器的開(kāi)發(fā)上就表現(xiàn)在不像高考試題那樣每個(gè)教師都會(huì)去傾力去研究、去推敲。3.由于國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)器材都是請(qǐng)專(zhuān)家設(shè)計(jì)、由廠(chǎng)家批量生產(chǎn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)嚴(yán)重忽視了“教學(xué)有法、但無(wú)定法”的原則，所以設(shè)計(jì)出來(lái)的實(shí)驗(yàn)儀器只能說(shuō)能基本滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)需要，但缺乏個(gè)性。4.在巨大的升學(xué)壓力下，一線(xiàn)教師沒(méi)有時(shí)間也沒(méi)有精力去設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一些教具儀器。

一、為什么要去自制教具

究竟要不要去自制教具，答案是肯定的。一則自制教具可以補(bǔ)充我們實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有儀器的不足。二則教師可以根據(jù)自己的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)風(fēng)格自制一些個(gè)性化教具，不僅課堂上給人耳目一新的感覺(jué)，而且可以極大地提高上課效率。比如在講兩大小確定的力合成時(shí)，四根吸管一根鐵絲就可以做成效果很好的教具，直觀(guān)地把平行四邊形法則以及變換展示在學(xué)生面前。在講解壓強(qiáng)時(shí)可以自制“水袋滾釘板”的教具，在輕松的氛圍中就把壓強(qiáng)和受力面積的關(guān)系演繹得清清楚楚。三則可以通過(guò)和學(xué)生一起自制教具改變課堂方式，突出動(dòng)手探究環(huán)節(jié)。比如上滑動(dòng)變阻器時(shí)，給學(xué)生一些簡(jiǎn)單的圓木棒（作用類(lèi)似于滑動(dòng)變阻器的瓷管）、漆包電阻線(xiàn)、金屬薄片、連接導(dǎo)線(xiàn)等工具，讓學(xué)生去自制儀器，在自制過(guò)程中怎么往木棒上繞線(xiàn)、怎樣用金屬薄片去做滑動(dòng)片、在接觸的地方怎樣去剝開(kāi)漆包線(xiàn)的絕緣皮，這些過(guò)程都是在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。學(xué)生會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題，老師予以指導(dǎo)，師生很容易形成一種和諧的合作關(guān)系，當(dāng)學(xué)生把滑動(dòng)變阻器做好以后，也許做得很粗糙、很不完美，但在其中動(dòng)手能力的提高和對(duì)成功的體驗(yàn)不是靠單純的說(shuō)教可以達(dá)到的。假如我們?cè)谖锢碚n堂以及課外都能給學(xué)生提供一些動(dòng)手的機(jī)會(huì)，就不會(huì)出現(xiàn)以前流傳的某名校中文系的高材生連個(gè)電燈泡都不會(huì)更換的諷刺笑話(huà)了吧。再比如游標(biāo)卡尺的讀數(shù)在高中教學(xué)始終是個(gè)難點(diǎn)，盡管有大型的教學(xué)游標(biāo)卡尺，還有很多讀數(shù)的課件，但教學(xué)效果總是不太理想，主要原因是學(xué)生只不過(guò)在老師的指引下被動(dòng)參與，是為了應(yīng)付考試而被動(dòng)學(xué)習(xí)，很多學(xué)生都是靠記憶讀數(shù)，時(shí)間一長(zhǎng)，記憶消退，當(dāng)更換另一種分度，我們的學(xué)生就難以應(yīng)付。假如換個(gè)方式，提供一些硬紙片、大回形針，要學(xué)生利用手邊的刻度尺自己去做出10分度、20分度、50分度的游標(biāo)卡尺，學(xué)生就會(huì)主動(dòng)去思考，主要難點(diǎn)就是怎樣在硬紙片上按要求標(biāo)出刻度線(xiàn)，這就真正觸及到這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理部分了，只有原理懂了才可能刻出正確的刻度線(xiàn)，而一旦能正確刻出刻度，學(xué)生對(duì)游標(biāo)卡尺的原理就徹底弄懂，并且成為自己的一項(xiàng)技能而形成永久記憶，這樣比單純的讀數(shù)訓(xùn)練要有效得多，上課形式要生動(dòng)得多，學(xué)生更樂(lè)于接受。原教育部副部長(zhǎng)韋鈺對(duì)自制教具是這樣評(píng)價(jià)的：“制作教具是一種教研活動(dòng)，自制教具是一項(xiàng)教育科研成果，應(yīng)該鼓勵(lì)和保護(hù)”。

二、自制教具必須遵循的原則

1.自制教具必須取材簡(jiǎn)單、廉價(jià)、容易獲取，如日常生活中的小玩具、瓶瓶罐罐。

2.需要學(xué)生初步的動(dòng)手能力但工藝不宜太復(fù)雜。太復(fù)雜容易讓學(xué)生失去信心，并且學(xué)生更易被儀器的復(fù)雜工藝所吸引，使學(xué)生對(duì)儀器本身的關(guān)注超過(guò)了對(duì)它功能的關(guān)注。麥克斯韋說(shuō)過(guò)：“實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值與實(shí)驗(yàn)裝置的復(fù)雜程度成反比”。

3.自制教具必須有一定創(chuàng)意，有創(chuàng)新性，并且易于仿制和推廣。

4.能使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更直觀(guān)明了，實(shí)驗(yàn)成功率高，是已有儀器無(wú)法取代的。

5.最好能結(jié)合新技術(shù)、新材料。如傳感器、相機(jī)、錄像等開(kāi)發(fā)一些傳統(tǒng)儀器無(wú)法做到的實(shí)驗(yàn)，這一點(diǎn)上海的馮容士老師領(lǐng)銜的中小學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研發(fā)中心研制出的digita linformation system（簡(jiǎn)稱(chēng)DIS）實(shí)驗(yàn)室為我們作出了一種方向性的指引。利用傳感器可以開(kāi)發(fā)出一些在以前授課時(shí)一直想做但受制于現(xiàn)有測(cè)量手段沒(méi)法去做、或者效果很不理想、或者只能定性研究無(wú)法定量研究的實(shí)驗(yàn)，如摩擦力的變化過(guò)程、超失重過(guò)程中力的變化過(guò)程、螺線(xiàn)管內(nèi)部的磁場(chǎng)分布、向心力大小的測(cè)定等實(shí)驗(yàn)，極大地豐富了我們的課堂。

6.自制教具的用材及制作過(guò)程必須安全環(huán)保。自制教具所用的原材料必須是無(wú)毒環(huán)保的，不得使用有害材料，對(duì)于有電壓要求、有溫度要求的一定要選相應(yīng)的原材料，不使用有輻射的材料。

三、實(shí)例：自制平拋斜拋儀

平拋演示儀在各種雜志上經(jīng)常出現(xiàn)，不管是用了頻閃照片還是錄像等現(xiàn)代化的手段，都不外乎把平拋運(yùn)動(dòng)軌跡記錄下來(lái)。但存在一個(gè)共同缺點(diǎn)，就是不能把平拋運(yùn)動(dòng)軌跡比較長(zhǎng)時(shí)間地穩(wěn)定顯示在學(xué)生面前，而是由一個(gè)一個(gè)瞬間拼湊而成，而每一個(gè)瞬間在學(xué)生頭腦里都是一閃而過(guò)。本自制教具旨在解決這個(gè)問(wèn)題，能把動(dòng)態(tài)的平拋運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間展現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生很輕松自如地去觀(guān)察、去研究。

設(shè)計(jì)思路以及過(guò)程：本實(shí)驗(yàn)要把平拋路徑展示出來(lái)，很多同學(xué)都想到選擇用水流，但最大的難點(diǎn)就是怎樣保證平拋的初速度一樣，為達(dá)到這個(gè)目的，學(xué)生設(shè)計(jì)了很多方案。有的學(xué)生提出用注射器射水，但要使出水速度一定，推水力道很難控制。也有同學(xué)設(shè)計(jì)出如下圖1的裝置，保持入水口和兩個(gè)出水口的速度恒定，這樣就能保證上面容器中的水位一定，從而射水孔的壓強(qiáng)就能保證一定，就可以得到恒定的射水速度，這樣設(shè)計(jì)基本上能滿(mǎn)足要求，也在學(xué)生的已有認(rèn)知之內(nèi)，學(xué)生比較容易接受，不足之處就是三個(gè)孔的大小尺寸較難定，還因?yàn)橐话憬淌覜](méi)有通水，所以這套裝置在教室里不太好操作。有學(xué)生突然想到在醫(yī)院里掛水的時(shí)候藥液是均勻地滴下的，能不能把它利用到本實(shí)驗(yàn)中？下面就對(duì)這種想法進(jìn)行可行性論證。學(xué)生提出去找一些廢棄的吊瓶裝置來(lái)嘗試，但老師馬上進(jìn)行了否決，因?yàn)檫@里面有安全隱患，假如是用過(guò)的吊瓶和針頭，可能帶有患者的病毒，如果直接拿來(lái)使用，會(huì)對(duì)學(xué)生健康造成威脅。所以到醫(yī)院購(gòu)買(mǎi)消過(guò)毒沒(méi)使用過(guò)的吊瓶裝置（要學(xué)校出示使用證明），如下圖2所示，嘗試下來(lái)完全滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，但為什么藥瓶中液面下降卻能保證針頭出水速度一定呢？因?yàn)楹闷妫谧灾平叹邥r(shí)就生成了探索的動(dòng)力，通過(guò)問(wèn)老師、自己查文獻(xiàn)參考，最終使自己的認(rèn)知得到提升。

準(zhǔn)備材料：吊瓶裝置（整套、包括針頭）、規(guī)則長(zhǎng)木條、在木條上等間距地標(biāo)上一些刻度線(xiàn)、一些細(xì)線(xiàn)、小鐵環(huán)、透明膠布、鐵夾。

實(shí)驗(yàn)裝置：如圖3用膠布把針頭固定在長(zhǎng)木板上，使針頭前端與長(zhǎng)木板上某條刻度線(xiàn)對(duì)齊，用軟管把A、C連接起來(lái)。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：接通裝置后，調(diào)節(jié)長(zhǎng)木條高度，保持木條水平，使針頭出水水流合適（水流便于觀(guān)察但落到下面還不分散），用鐵架臺(tái)固定長(zhǎng)木條，可以在長(zhǎng)木條后面放置白色背景，用紅水做這個(gè)實(shí)驗(yàn)效果更明顯。如圖4平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡就很清晰地展示出來(lái)了，可以讓學(xué)生嘗試在每一條刻度線(xiàn)處掛上下端系著鐵環(huán)的線(xiàn)圈，調(diào)整線(xiàn)圈長(zhǎng)度，使水流可以正好通過(guò)下端鐵圈，用鐵夾在長(zhǎng)木條上固定住線(xiàn)圈位置。

可以研究的問(wèn)題：

1.在相同時(shí)間里面，測(cè)出平拋運(yùn)動(dòng)下落的豎直高度，求出比值。

2.求出水流的射出速度。

拓展：保持針頭位置不變，把長(zhǎng)木條向上或者向下傾斜一定角度，變成斜拋運(yùn)動(dòng)，我們會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)水流還會(huì)穿過(guò)原先固定住的那些鐵圈，這是為什么？可以進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對(duì)斜拋運(yùn)動(dòng)的研究。

（責(zé)任編輯 郭振玲）