自制教具樂享創新空間

物理學科中新穎、有趣的實驗現象是最能激發學生創造潛能的因素之一，本文就自己在物理課堂教學中如何利用自制教具、實驗創新設計培養學生的創新意識與創新能力，淺議一二與同仁共勉。

教具制作與實驗設計本身是一項艱辛而極具創造性的活動，如歷史上的卡文迪許扭秤裝置、威爾遜云室等，無一不是人類創造性智慧的體現；伽利略斜面理想實驗、愛因斯坦的相對論等無不開創了科學研究與科學方法的先河；奧斯特實驗、法拉第電磁感應實驗等無不折射出科家們對真理的執著追求與獻身！

何謂創新？在教學中對實驗方法的改進、對實驗原理的完善，甚至是一件器材的替換等等，都是創新。引導學生自己設計實驗或制作實驗器材，能很好地培養他們的創造性思維。

然而在平常教學中，難以實現以實驗貫穿整個堂課，相反，大部分課堂都是重復講解概念與習題，久而久之，本應生機勃勃的物理課變得讓人恐懼和頭痛。

隨著教材的改版和新課程改革的深入，實驗室的一些實驗器材已過時，有的已經損壞，如果沒有新的教具來替代，教學效果不免大打折扣。另外，有的實驗小學時已做過，初中又做，到了高中如果還是用同樣的器材、同樣的方法演示，學生根本提不起學習興趣，更談不上培養創新意識與創新能力了。

這一點筆者感觸頗深。一次在上完“牛頓第一定律”后我問學生們聽課的感受，一位女學生似懂非懂地答道：“聽懂了，有一個實驗（指雞蛋落入杯中慣性實驗）初中老師做過?！绷硪粋€男同學補充道：“我們小學老師也做過，不新鮮！”我的臉一下子紅了！

回到家，我按圖1所示全新設計了一個驗證慣性的實驗：準備一個紙箱，將一根細線系上一個鐵球并懸掛在紙箱的頂部，紙箱的兩側開大小合適的方孔，然后將整個裝置固定在一輛帶遙控器的玩具小車上。

第二天物理課上，我告訴同學們我做了一個“玩具”，但不讓他們看到紙箱里的東西。接著我讓運動中的小車突然剎車，鐵球由于慣性擺動起來打在可滑動的木塊上。同學們根本沒想到會有一個木塊從紙盒里飛了出來，課堂一下子就活躍起來了。

所以，如果教師能利用隨處可得的材料，制作出適合課程內容的教具，對提高學生學習積極性將大有裨益。

如何利用實驗與自制教具培養創新能力？

1.創環境，設疑問

抓住教材中蘊含的創造性因素，設計新穎的實驗，或對現有的實驗進行合理改進，或自制簡易教具，都能吸引學生的注意力，激發學生的創造意識。

例如，筆者在教授“電阻定律電阻率”時，利用自制教具“電阻率隨溫度變化演示裝置”（如圖2）引入課題：將一支HB型鉛筆芯與一個小燈泡串聯接在3伏干電池的兩端，閉合開關，小燈泡看似沒有發光，但已有電流通過。

之后筆者問學生：“不改變實驗裝置，根據電阻大小的決定因素，能否讓小燈泡亮起來？”

當學生們議論時，筆者讓一個學生用排成一排的四節蠟燭給鉛筆芯加熱，發現小燈泡逐漸亮了起來！移走燭焰，小燈泡又熄滅了，再給鉛筆芯加熱，小燈泡又亮起來！

接著筆者用事先改裝過的錄音機播放音樂，然后用滑動變阻器替換錄音機的音量旋鈕，忽左忽右地滑動滑片，音樂竟然隨著滑片的移動時高時低！

將上述實驗引入新課后，學生被帶入兩種情境：1.給HB型鉛筆芯加熱時小燈泡為什么會亮？2.錄音機音量改變的原理是什么？學生的求知欲與創新意識被激發起來，為后面的“用電阻定律演示器探究電阻率與材料、長度、橫截面積的關系”做好了鋪墊。

看似平淡的一節課，如果加入精心設計的實驗，課堂氣氛與學生學習的積極性截然不同。又如，筆者在“日光燈原理”中，將兩個廢棄的日光燈燈管串聯，接在教室照明電路上，兩個廢燈管竟然重新亮了！

這種化腐朽為神奇的實驗難道還不能吸引學生的眼球、激發學生探求的欲望？

2.勤點撥，巧指引

筆者有意識地給學生提供創新思維的素材和機會，在適當時機因勢利導啟發、點撥，帶領學生進入創造之路。

例如，進行“用電壓表和電流表測電阻”的實驗之后，讓學生明白該實驗的原理是將歐姆定律I=U/R變形為R=U/I，只要測出通過未知電阻R的電流和加在它兩端的電壓，便能求出電阻R的阻值。

這時，筆者進一步提問：“根據歐姆定律可以測出電阻的阻值，還有沒有別的辦法測出未知電阻的阻值？”

經筆者啟發后，大家積極討論并迫不及待地想進行實驗。在接下來的活動課中，很多學生設計出了如圖3所示的實驗方案，并較準確地求出了未知電阻的阻值。

接著筆者又提出這樣一個問題：能不能根據電阻并聯中電流的分配與電阻成反比的規律測出未知電阻？沒過多久，大部分學生設計出了如圖4所示的實驗方案。

可見學生通過啟發，從模仿、對比中聯想、創新，就能提高創造力。

3.自主探索，樂享創新空間

筆者平時設法創造條件讓學生主動、有目的地從實驗原理、目的、儀器裝置、方法、操作可行性與簡潔性、實驗現象等方面分析，通過比較、判斷，設計出更完善、裝置更簡便、方法更合理、實驗現象與效果更明顯的實驗。

筆者還建立了自己的“小實驗室”，每學期期末舉辦一次學具制作、教具發明競賽。

例如，在上完“摩擦力”后，要求學生制作“測定滑動摩擦力動摩擦因素”與“探究摩擦力的方向”的實驗裝置。大部分學生都興致勃勃地制成了自己的實驗裝置，其中有個學生還利用玩具小車將實驗設計得極富創意——將小車的后輪轉動起來后置于水面，從水花飛出的方向就很容易判斷車輪所受摩擦力的方向！

在實驗設計與改進方面，教師還應提倡破舊立新，創造出真正屬于自己的東西。例如，筆者講完“自動測定油箱內油面高度的裝置”習題后，要求學生將此裝置改進為一個洪水報警器。其中有一個學生沒有根據滑動變阻器的原理設計，反而創造性地設計出如圖5的電路。

可見，學生通過自主探求學習，學會了科學研究問題的方法，創造性思維得到了鍛煉。

總之，在教學中，教師應適時創造條件，為學生提供自由活動空間，讓學生的創新思維自由馳騁，在創新性實驗設計和教具、學具制作及使用過程中成長為 “智力型”、“創造型”人才。