自制物理演示實驗器材，提升學生對大學物理實驗課堂興趣

鐘興梁 毛雪麗 馬婷婷

【摘要】從一個復雜的原理或現象通過簡單的演示，讓同學們能直觀的看出其中的奧妙。自制趣味物理演示器材不僅能提高制作演示器材學生的思考與動手能力，還能激發學生對物理的興趣，使老師的教學更加輕松。

【關鍵詞】自制教具 大學物理 演示實驗

【基金項目】西南科技大學實驗技術研究項目（17syjs-09）；西南科技大學教育教學改革與研究項目（16xn0046）。

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）45-0182-02

根據調查發現，國外多數知名高校都十分重視大學物理演示實驗在教學和培養學生創新能力方面的作用，他們的演示實驗設施完善，內容豐富[1]。但由于經費原因或者是演示器材過于復雜，國內大多數學校在物理教學中并沒有演示器材可以使用。我校就嚴重缺乏實驗演示的相關設備，教師在實驗教學時就按照實驗過程告知同學如何使用儀器進行數據的測量，同學們只關心測出數據，一場實驗下來談不上興趣。對于基礎實驗面臨的問題，自制演示實驗器材的作用就至關重要，不僅能豐富物理實驗課堂趣味性，也能使教師的教學更具有說服力。

一、自制演示器材設計與演示

1.電磁感應

電磁感應的原理廣泛的運用于生活，當我們把鐵鍋放上電磁爐，不用生火也能做出美味的飯菜。電磁感應廣泛的應用于生活，但是很多同學并沒有去了解其原理，因此通過實驗演示讓學生認識什么是電磁感應現象。演示開始時，先將兩個螺線管纏繞在一根鐵芯上，將螺線管的一端接電源，并在另一端接出兩根導線與一LED小燈相連接，并在透明的塑料板上均勻的灑上細小的鐵屑，接通電源，發生的現象：鐵屑的變化反應了在通電的螺線管周圍會產生磁場，并可清晰的看見磁場的分布，同時變化的磁場，使得在其變化的磁場內的螺線管產生了感生電流，使LED小燈發光，將一萬用表接在LED燈的兩端可清楚的看見有電流的有讀數顯示（如圖1）。

2.分光計

我們依稀還記得那雨后掛在天邊絢麗的彩虹，陽光照射下的彩色氣泡。那么通過光的色散原理來制作演示器材。演示開始時，選擇光束集中且強度大的光源，把光源固定在一個位置。打開光源，一束白光垂直入射四棱鏡，白光經過四棱鏡時，由于各色光的波長不同而發生色散現象，從而在不同的方向會產生不同的色散光，找出七種不同光的出射位置，選擇發生色散的光強度最強光束將其用光纖引出，光纖作為一個光的接收裝置能通體發出所接收的光，增加觀賞性。并且在背景屏上也能看到不同顏色光的光路（如圖2）。絢麗的光產生一種美感，雖然裝置簡單，但是看起來很有科技感，能引起學生的興趣。

3.薄透鏡焦距測定

薄透鏡在我們日常生活中運用非常廣，薄透鏡在照相機，望遠鏡等產品中是必不可少的部分。搜集資料后發現，日本幾年前就設計出來了一種衣服，從后邊能穿過身體看到前面的景物。這一現象很有趣，只需要改變透鏡組的焦距就可以達到這樣的效果，利用經打磨的光學透鏡來把光線折射從而造成隱形的錯覺。先準備兩組焦距不同的薄透鏡，第一和第二個透鏡間距為兩個不同透鏡的焦距之和；第三和四透鏡間距也為兩個不同透鏡的焦距之和；第二三個透鏡間距為2·f2·（f1+f2）÷（f1-f2）。演示開始時，設定好的位罝擺放兩組透鏡，就可以把穿過中間的光線扭曲至繞過金屬棒，看起來金屬棒變得隱形了。當用手指放在第四個透鏡后，從側面看發現金屬棒和手指在同一直線上，從前方看到了手指但依舊看不到金屬棒（在焦距處），就感覺像是手指透過了金屬棒（如圖3）。

二、演示器材配套的演示視頻的錄制

多媒體教學是指在教學過程中運用系統科學的觀察和方法，組織多媒體信息，形成合理的教學結構，以實現教學優化，使學生真正體會到物理學科的學習方法，提高學生觀察及分析問題的能力[2]。在加入實驗演示這一環節后，一部分演示實驗在演示時可能占用的時間較長，但學時依舊沒有變，從而壓縮后面的內容的時間，導致教學質量不佳。面對這一情況我們可以選擇用簡短的插入動畫和模型的視頻，在課前進行演示，既不占用實驗課堂時間，又能使課堂氣氛變得活躍。

三、自制物理演示器材用于教學的作用

大學物理演示實驗具有把復雜的物理理論用簡單的物理演示實驗詮釋出來的獨特優勢。演示實驗能將學生以往的記憶性知識和生活中的所感所見相結合，從而有效地縮短學生理解抽象理論的時間，達到縮短課時，提高教學質量的目的，更好的激發學生學習物理的興趣，給學生更多的學習動力。

1.對學生的作用

首先可以用簡單直觀的演示實驗來鍛煉學生的觀察和分析能力，進一步鍛煉思維能力。通過鍛煉后再增加演示實驗的復雜度，讓學生自己去觀察分析物理現象和過程。同時創造條件，使學生參與到演示實驗的展示、制作、維護、改進等創新實踐活動中，充分發揮學生的主觀能動性。通過自制與大學物理實驗教學配套演示實驗設備和視頻，教師在課堂上演示，突破現有教師講解實驗內容，學生填鴨式記錄實驗步驟，測試實驗數據的沉悶的教學方式。通過演示生活相關物理現象，把來源于生活的趣味物理實驗在基礎物理實驗課堂中演示出來，使學生了解物理實驗與生活息息相關，不僅能夠提高學生對實驗課的興趣和主動動手參與度，還能改變以往學生認為大學物理實驗課無用論的思想。使學生充分參與到物理現象的思考中，并能夠清晰的明確本次實驗課程的目的，真正實現學生從被動填鴨式實驗課程轉換為自覺主動的動手驗證的實驗過程。

2.對學校的作用

對于大多數高校實驗演示器材的短缺，通過自制演示實驗器材這條路能幫助學校完善演示設備，還能幫助學校培養這方面的人才。由于演示器材的短缺，很多本科生都表現出對物理實驗不感興趣的態度，他們認為實驗就是單純的去完成學業要求，并不去反思做這個實驗到底有什么用，往往是做過就忘了。對于這些學生，并不能培養到他們的創新和實踐能力，這就意味著和有著這些能力的人存在著差距。若是學校足夠重視演示實驗對教學的作用，把演示實驗加入課堂，開設相應的實驗室開放基金或者比賽，鼓勵學生自制演示實驗器材，這樣不僅有利于提高學生的動手能力和創新能力，還有利于學校培養物理方面的人才。

結束語

物理實驗課堂可以充分利用演示器材來增加學生的興趣，鼓勵學生自主開發演示器材。使學生從觀看演示者變成演示者，讓學生培養出自主探究能力和實踐創新能力，這就是課堂演示實驗的意義所在。

參考文獻：

[1]劉慧，喬月鳳.大學物理演示實驗教學現狀及本校開展情況.物理通報，2014（11）：81-83.

[2]陳璐暢，鄧有鴻.如何讓演示實驗在物理教學中發揮真正的作用[J].物理通報，2017（07）：96-99.

作者簡介：

鐘興梁， 西南科技大學理學院應用物理學1503級本科生。

馬婷婷，西南科技大學理學院講師，從事大學物理實驗教學及儀器開發工作。