中學(xué)物理教學(xué)演示實驗教具制作與探究

福建省廈門市檳榔中學(xué)(361004)

陳延望●

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中學(xué)物理教學(xué)演示實驗教具制作與探究

福建省廈門市檳榔中學(xué)(361004)

陳延望●

教育者必需先受教育，加強物理演示實驗教學(xué)的關(guān)鍵在于培養(yǎng)一支動手能力和設(shè)計能力強的教師隊伍.由于我國很大一部分地區(qū)的中學(xué)實驗室缺乏實驗儀器設(shè)備或者根本沒有實驗儀器，導(dǎo)致中學(xué)物理教學(xué)的效果不是很明顯.這在很大方面降低了教師物理教學(xué)的效果.本文從分析當(dāng)前中學(xué)物理演示實驗教學(xué)的現(xiàn)狀入手，根據(jù)新一輪物理教學(xué)改革的要求，闡述并重申了中學(xué)物理演示實驗教具設(shè)計和制作的重要性和必要性，并通過自身的研究和時間，探索中學(xué)物理演示實驗教具的設(shè)計制作與開發(fā).

物理實驗；教具制作；創(chuàng)新實驗

一、中學(xué)物理教學(xué)演示實驗教具制作的概述

1.教具制作的歷史

20世紀(jì)50～70年代末，我國教學(xué)儀器工業(yè)并不發(fā)達(dá)時期，廣大物理教師發(fā)揚自力更生、艱苦奮斗的精神，用廢舊材料和生活中易得材料自制物理教具，來滿足物理教學(xué)的需要.

20世紀(jì)80年代以來，隨著我國教學(xué)儀器工業(yè)的發(fā)展和國家對基礎(chǔ)教育的重視，中學(xué)的實驗條件逐步得以改善.各級各類中學(xué)按照國家頒布的規(guī)定配備購置標(biāo)準(zhǔn)實驗器材，同時實驗也成為衡量基礎(chǔ)物理實驗教學(xué)的重要指標(biāo).

在全面推進(jìn)素質(zhì)教育的今天，這些背離物理教育目標(biāo)、輕視教學(xué)過程與方法、使學(xué)生喪失學(xué)習(xí)情感的物理實驗教學(xué)行為，對學(xué)生發(fā)展意味著什么，應(yīng)該引起廣大物理教師的深刻反思.

2.教具制作的現(xiàn)有趨勢

現(xiàn)在歐美、日本、加拿大等發(fā)達(dá)國家的中學(xué)物理教學(xué)已將學(xué)生實驗作為教學(xué)的主要內(nèi)容.我國香港初中物理教材中的每個問題幾乎都要由學(xué)生自己通過做實驗來進(jìn)行認(rèn)識；臺灣省明文規(guī)定初中物理實驗時間不得少于物理上課時間的二分之一.從國外考察歸來的一些人員說，在發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的中學(xué)物理實驗室里，隨處可以看到一些簡單的自制教具，學(xué)生常用自己制作的教具做實驗，進(jìn)行學(xué)習(xí).

當(dāng)今我國正在貫徹素質(zhì)教育，開展“活動課”和加強“邊學(xué)邊實驗”教學(xué)，這些教學(xué)活動需要大量器材，而這些器材又是多而雜，要全部靠學(xué)校來配備是不現(xiàn)實的，所以需要廣泛發(fā)動廣大師生來自制教具、學(xué)具來滿足教學(xué)的需要，因此自制教具的實質(zhì)就是中學(xué)物理教學(xué)改革和實施素質(zhì)教育的一大物質(zhì)保證.

3.教具制作存在的誤區(qū)

(1)教具制作只是解決現(xiàn)有資金問題的短暫試驗

以為是實驗經(jīng)費不足的一種應(yīng)急措施，等到學(xué)校發(fā)展了，經(jīng)費充足了，就會放棄教具自制實驗.用身邊隨手可得的物品進(jìn)行探究活動和各種物理實驗，可以拉近物理實驗與生活的距離，讓學(xué)生深切地感到科學(xué)真實性，消除了科學(xué)的神秘感，感受到科學(xué)與社會，科學(xué)和日常生活的關(guān)系.另一方面，由于這些物品本來的用途并不是進(jìn)行物理實驗，所以這種做法本身就是一種創(chuàng)新，自制教具是實驗教學(xué)的有效補充和延伸，對培養(yǎng)學(xué)生的求知欲，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力都有極其重要的作用；也符合環(huán)境保護(hù)的要求，是與建立節(jié)約型社會相適應(yīng)的，同時也符合學(xué)校的發(fā)展要求.

(2)多媒體仿真實驗可以代替教具制作進(jìn)行教學(xué)

多媒體仿真實驗在于創(chuàng)作的及時性和便利性，對于教師而言是最有效的教學(xué)方法之一，對于相關(guān)的教學(xué)起到了很好的促進(jìn)作用，然而一味的使用多媒體仿真實驗正在使學(xué)生迷失方向，對于學(xué)生的動手能力，將產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，學(xué)生將于老師的課件中迷失方向，一味的單純接受而沒有經(jīng)過深入的理解消化，對于學(xué)生的思維方式的養(yǎng)成將造成嚴(yán)重的傷害，不利于學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展．

(3)教具制作浪費教師大量的教學(xué)時間和精力

大部分老師都以為自制教具會浪費自己大量的時間和精力，會嚴(yán)重影響自己的備課和教學(xué)，適得其反.然而其實自制教具從另一方面來講的話反到會促進(jìn)老師的教學(xué)從另一方面促進(jìn)了老師的教學(xué)工作，從老師的自制教具中學(xué)生能更清楚的了解物理學(xué)抽象的概念，為教師的教學(xué)起到事半功倍的作用.

4.教具設(shè)計的基本思想

物理教具設(shè)計的基本思想與要求物理教具的設(shè)計首先是為教學(xué)內(nèi)容服務(wù)設(shè)計的，教具應(yīng)當(dāng)作為輔助教學(xué)的工具.自制教具與廠家生產(chǎn)的教學(xué)儀器不同，它不是商品，所以對它的工藝要求不作為一項主要指標(biāo)，但作為教具也要力爭美觀得體，不是越土越好.

對它的主要要求是：

一要設(shè)計新穎、現(xiàn)象明顯、原理明確、符合教學(xué)要求.自制的教具必須有較好的穩(wěn)定性，較高的實驗成功率.如果教具在實驗過程中很難操作，或者實驗成功率低，這樣的教具給學(xué)生演示，學(xué)生會愈看愈糊涂，學(xué)生會感到物理難學(xué)，產(chǎn)生學(xué)習(xí)物理的消極情緒和畏難情緒.好的演示儀器要有明顯的效果，可觀察性要強，演示時要盡量能讓所有參與的同學(xué)都能看得清楚.盡量使一個教具具有多種功能.

二要結(jié)構(gòu)簡單、取材容易、易于制作、造價低廉、使用方便.根據(jù)學(xué)校能夠提供多少物力和財力量力而行，最好是就地取材、因陋就簡.

三要安全、親切、學(xué)生感到有趣有用.教具的設(shè)計還要考慮趣味性，中學(xué)生正處在青春期，他們對周圍的世界有著廣泛的興趣.物理教學(xué)本身就有許多有趣的東西，如果我們能在教學(xué)中把這些有趣的東西結(jié)合起來，就會激發(fā)起學(xué)生的熱情，從而收到良好的教學(xué)效果.

二、教具制作的作用

1.教具制作可以挖掘?qū)W生興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動力

新課程標(biāo)準(zhǔn)特別強調(diào)要重視物理課程對學(xué)生情感方面的教育功能，關(guān)注學(xué)生的興趣和好奇心.教師用學(xué)生熟悉的材料組建的新結(jié)構(gòu)來創(chuàng)設(shè)物理學(xué)習(xí)情境，學(xué)生能夠從“知”的環(huán)境中發(fā)現(xiàn)“未知”，使學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與當(dāng)前面臨的現(xiàn)實產(chǎn)生沖突，從而使學(xué)生產(chǎn)生探求新知的強烈愿望，他們的課堂表現(xiàn)是，情緒興奮、興趣盎然、注意力高度集中.產(chǎn)生這一效果的原因就在于自制教具所特有的“新、奇、疑”.

由于自制教具所用的材料大都來源于生活，用它來呈現(xiàn)物理現(xiàn)象、探索物理規(guī)律，學(xué)生會感到十分親切，感到科學(xué)就在自己的身邊，從而消除或減弱對物理學(xué)的神秘感和畏難情緒

2.教具制作有利于發(fā)揮老師和學(xué)生的個性

“由統(tǒng)一規(guī)格教育向差異性教育轉(zhuǎn)變——樹立個性教育意識”是新課程標(biāo)準(zhǔn)最重要的教學(xué)觀點之一.目前各中學(xué)裝備的廠制常規(guī)實驗器材，無論是從數(shù)量上還是從種類上都在一定程度上限制了物理教學(xué)改革，尤其是限制了教師發(fā)揮個性化教學(xué)的自由度.沒有教師的個性化教學(xué)，就不可能造就富有個性的學(xué)生.從這個意義上看，自制教具所具有的使教學(xué)個性化、有利于發(fā)展學(xué)生個性的重要價值應(yīng)給予充分的重視.

3.教具制作有利于學(xué)生理論聯(lián)系實際，增加各學(xué)科之間的滲透

我們今天生活、工作的環(huán)境都是由各種技術(shù)形態(tài)的科學(xué)來決定的，學(xué)生們成長在這樣一個技術(shù)世界里，對他們來說，屬于人類文化的物理學(xué)更多的是通過周圍的技術(shù)來展現(xiàn)的.自制教具取材于生活或身邊，在實驗觀察時，器材本身已不是學(xué)生們好奇的東西，他們所關(guān)注的是這些生活材料究竟能呈現(xiàn)什么物理現(xiàn)象，因此，他們的觀察有較強的目的性、期盼性.

4.教具制作有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神

教師展現(xiàn)在學(xué)生面前的自制教具，其巧妙的設(shè)計、獨到的構(gòu)思，將給學(xué)生以創(chuàng)造性的啟發(fā)和激勵，而其不完美、不理想之處又可促使學(xué)生產(chǎn)生“如何才能做得更好”的創(chuàng)造動機.特別是自制教具中蘊含的豐富的創(chuàng)新思路，無不潛移默化地啟迪著學(xué)生.

5.教具制作有利于培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力

自制的物理教具、儀器一般都比較簡單，其特點是就地取材、易制易修.這一特點決定了它們在教學(xué)過程中不怕學(xué)生弄壞，可以放心地讓學(xué)生充分接觸.因此，自制教具無論其外顯的還是內(nèi)涵的東西，對學(xué)生的啟發(fā)、影響和激勵等作用比怕碰怕摸的廠制常規(guī)儀器發(fā)揮得更多.教師大可不必對學(xué)生說“不要搞壞了”之類的話，由此可以使學(xué)生的頭腦和手指肌肉都充分地活動起來，并且充分取得前期操作的經(jīng)驗.

物理教學(xué)中使用“不怕學(xué)生弄壞”的實驗器材，教師放心，學(xué)生隨心，教師包辦代替的成分少，學(xué)生動手實踐的機會多.在具體操作過程中，學(xué)生將不斷地發(fā)現(xiàn)問題，自主解決問題，因此會不斷積累直接經(jīng)驗，增長實踐才干，提高實踐能力.

6.教具制作有利于促進(jìn)學(xué)生主動建構(gòu)知識

自制教具的過程具有促進(jìn)學(xué)生主動建構(gòu)知識的意義，建構(gòu)主義在當(dāng)前國際教育領(lǐng)域具有廣泛影響，是我國基礎(chǔ)教育課程改革的主流指導(dǎo)思想.建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是建構(gòu)性的，學(xué)習(xí)的本質(zhì)起源于主體的實踐活動——主體與外界的交互行為及其內(nèi)部認(rèn)知加工過程，是主體通過活動對體驗的內(nèi)化、對知識意義的生成和人格精神的建構(gòu)過程.而學(xué)生自己動手制作教具則是一種自主的實踐活動，實踐的目標(biāo)是將客體(材料)生成具有物理意義的新結(jié)構(gòu)，這是學(xué)生通過自己獨特的認(rèn)知方式和生活經(jīng)驗與客體(材料)進(jìn)行交互活動后，對外在信息的理解、感悟、體驗和在特定情境下的心理加工、構(gòu)建知識意義和價值理念的過程.

三、教具制作的實踐及分析

部分作品展示

項目一：水火箭又稱氣壓式噴水火箭(水推進(jìn)火箭)

主要材料：礦泉水瓶，硬卡紙，膠布自行車輪胎打氣頭等

原理：水火箭是寓教于樂、科技含量高，深受廣大青少年喜愛的動手、動腦的科普教材.可以讓學(xué)生直觀了解導(dǎo)彈，運載火箭的發(fā)射升空，回收的過程，導(dǎo)彈的飛行與飛機的飛行原理及不同點.解釋牛頓第一、第二、第三定律(作用與反作用、慣性、能量守恒定律)了解一些基本的空氣動力學(xué)和飛行力學(xué)等方面知識.使廣大青少年了解航天科技，熱愛航天科技，為國家航天事業(yè)培養(yǎng)、造就、輸送優(yōu)秀人才.

項目二：沉浮子

主要材料：玻璃筒，玻璃瓶，玻璃膠，沙子等.

原理：通過內(nèi)部兩個小瓶子與量筒管壁的相互作用，通過受力合成的原理，當(dāng)G+f>F時，內(nèi)部套件下沉于量筒底部，當(dāng)G

項目三：跳舞的小女孩

主要材料：擴音喇叭，卡紙，變壓器，導(dǎo)線等

原理：通過小女孩優(yōu)美的舞蹈，吸引學(xué)生的注意，進(jìn)一步解釋聲音的共振的原理，為什么小女孩會隨音樂二翩翩起舞，進(jìn)一步解釋摩擦力的存在和力的三要素.

項目四：光的反射定律

主要材料：卡紙.

原理：通過光的光路圖，解釋光的反射定律.將抽象的光線傳播定律化成具體的實驗項目使學(xué)生從中學(xué)習(xí)到光學(xué)的相關(guān)知識，并加深學(xué)生的對抽象概念的理解，使學(xué)生進(jìn)一步養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣.

項目五：電動機

主要材料：磁鐵，漆包線，導(dǎo)線等

原理：將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，主要包括一個用以產(chǎn)生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子，其導(dǎo)線中有電流通過并受磁場的作用而使轉(zhuǎn)動.

四、教具制作的個人體會

1.教具制作可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性

自制教具一般都貼近教學(xué)，貼近生活，易制易演，有很強的針對性和趣味性，所以學(xué)生極易產(chǎn)生共鳴，愿意去做去用.

2.教具制作讓學(xué)生親自通過實踐獲取了知識，掌握技能和科學(xué)方法

自制教具從制作到使用都是在師生共同參與下進(jìn)行，學(xué)生通過手腦并用，親自實踐獲取的知識、技能與方法，比只在教師使用現(xiàn)成儀器演示講解中所獲得的要活的多，實在的多，也有價值的多.

3.教具制作有效地開發(fā)了學(xué)生地智力和形成各種能力

自制教具要通過構(gòu)思、設(shè)計、籌劃、運用一系列的實踐過程，在這些過程中學(xué)生必須不斷探索，不斷克服困難，這對開拓學(xué)生的視野，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和科技意識有獨特作用.

4.教具制作有效地培養(yǎng)了學(xué)生的非智力因素

非智力因素指科學(xué)態(tài)度、作風(fēng)、習(xí)慣等.自制教具的本身就是一個嚴(yán)格的科學(xué)過程，要苦心鉆研，不斷實踐、實事求是、精益求精，來不得半點虛假，這對學(xué)生科學(xué)世界觀和方法論的形成是具體的促進(jìn).

由于進(jìn)行這項教學(xué)改革的時間不長，所以在一些方面也還存在不足.今后，首先要注意收集積累教具信息資料，引導(dǎo)學(xué)生更多地了解國內(nèi)外教具發(fā)展動態(tài)，這是創(chuàng)新的前提和基礎(chǔ)；另外還要注意引導(dǎo)學(xué)生將自制教具學(xué)具與新科技的發(fā)展緊密結(jié)合，積極爭取經(jīng)費，創(chuàng)造條件，鼓勵學(xué)生在自制教具學(xué)具中大膽采用新技術(shù)、新材料和新工藝.

從國內(nèi)外情況來看，自制教具學(xué)具是很有生命力的，它將是中學(xué)物理教育工作者一個永恒的教學(xué)話題，也是一個值得繼續(xù)探討的問題.

實踐表明，在中學(xué)物理教學(xué)法實驗課中開展自制教具學(xué)具技能訓(xùn)練，其主要意義并不在于制作出什么，而是以活動為載體，促進(jìn)了師生互動，使中學(xué)物理教學(xué)法實驗課的教學(xué)功能得以充分發(fā)揮.

[1] 張偉.論物理自制教具對落實新課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)價值[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)(漢文)版，2003年12月

[2]王久海等.堅持自制教具促進(jìn)物理教學(xué)改革[J].學(xué)科教育(JournalofSubjectEducation)，2000年第3期

[3]李洪奎等.低成本物理實驗的研究[J].大學(xué)物理實驗，2007年9月

[4]張偉等.論物理自制教具對落實新課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)價值[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)(漢文)版，2003年12月

[5]王久海等.堅持自制教具促進(jìn)物理教學(xué)改革[J].學(xué)科教育(JournalofSubjectEducation) ，2000年第3期

[6]張暉.新課程的教學(xué)改革[M].北京:首都師范大學(xué)出版社，2002.

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