自制實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備在高中物理課程教學(xué)中的運(yùn)用

楊國俊

（黑龍江省雞東縣第二中學(xué) 黑龍江 158200）

引言

近些年來，隨著大學(xué)的擴(kuò)招，各個(gè)高級(jí)中學(xué)的招生規(guī)模也逐年擴(kuò)大，部分學(xué)生由于生活條件的提高和游戲的泛濫，學(xué)習(xí)上缺少刻苦鉆研的精神和持之以恒的毅力，把大量時(shí)間用于玩游戲和智能手機(jī)，導(dǎo)致物理學(xué)習(xí)能力越來越差，成績更是每況愈下。如何把學(xué)生的興趣和注意力重新吸引到課堂上來，除了家長和學(xué)校的監(jiān)督外，提高課堂教學(xué)的興趣，至關(guān)重要。通過自制物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備，易于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)未知領(lǐng)域的探索，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理課程和其他課程的興趣，同時(shí)，通過教學(xué)設(shè)備的研制，有利于教學(xué)人員的專業(yè)水平和素質(zhì)再進(jìn)步，降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本，對(duì)物理學(xué)科建設(shè)具有重要意義。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備自制的意義

（一）吸引學(xué)生回歸課堂

面臨新時(shí)期、新挑戰(zhàn)的教育者，必須對(duì)物理教學(xué)進(jìn)行必要的改革。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)使他們從虛擬的世界中脫困而出回歸自然。這是當(dāng)下教學(xué)特別是物理教學(xué)必須面對(duì)極為迫切的問題。狹義的講物理學(xué)就是分析和研究物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。跟物體講道理。無論是教物理。還是學(xué)物理都必須從這一點(diǎn)出發(fā)。正所謂實(shí)踐出真知。也只有實(shí)驗(yàn)才能喚醒他們對(duì)學(xué)習(xí)的興趣.

（二）減低物理教學(xué)成本的需要

部分物理實(shí)驗(yàn)所需大型設(shè)備或精密設(shè)備價(jià)格十分昂貴，對(duì)于教學(xué)投入而言成本偏高，而且未必能達(dá)到激發(fā)學(xué)生興趣的目的。根據(jù)物理教學(xué)過程中的物理現(xiàn)象和本目的，自制的簡易設(shè)備，制造成本較低，而且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)濟(jì)成本消耗不大。因此，教師可根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖褂贸杀据^低的設(shè)備或材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、研發(fā)、自制。通過增加自制的實(shí)驗(yàn)設(shè)備不但可以滿足實(shí)驗(yàn)要求，還可以大大減少實(shí)驗(yàn)設(shè)備采購和維護(hù)上的投入。

二、物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備自制具有的特點(diǎn)

（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)備自制具有靈活性

自制的實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以根據(jù)課程教學(xué)大綱和教學(xué)目的要求，制作大小、規(guī)格符合實(shí)驗(yàn)室大小的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和臺(tái)套數(shù)，教學(xué)內(nèi)容上可根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的變化，適當(dāng)改變實(shí)驗(yàn)條件，完成其他相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。自制的實(shí)驗(yàn)設(shè)備結(jié)合理論知識(shí)的基本原理，在設(shè)計(jì)構(gòu)思上采用直觀的思想，通過盡可能簡單的操作完成理論知識(shí)所闡述的原理、現(xiàn)象[1]。物理學(xué)抽象的理論知識(shí)，轉(zhuǎn)化為直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過設(shè)備自制助推學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。

（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)備研發(fā)具有經(jīng)濟(jì)性

對(duì)于高中生的物理教學(xué)重點(diǎn)還是學(xué)生掌握解題方法，實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率比較低，專用性比較強(qiáng)，社會(huì)需求量較小，生產(chǎn)成本較高，價(jià)格比較昂貴，引進(jìn)已有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，會(huì)給學(xué)校日常運(yùn)行和學(xué)科建設(shè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)壓力。某些實(shí)驗(yàn)設(shè)備也較為罕見，所需實(shí)驗(yàn)設(shè)備無法從市場購買，定制成本高，需要依靠高中物理學(xué)科的教師自行設(shè)計(jì)、研發(fā)，為學(xué)校節(jié)約大量資金。

（三）自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備在教學(xué)中的作用

自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備從設(shè)備結(jié)構(gòu)、原理、選用材料、焊接拼裝、調(diào)試評(píng)估等方面都是一個(gè)思考創(chuàng)新的過程，富有創(chuàng)造性，不僅是實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需，也是對(duì)教學(xué)人員綜合素質(zhì)能力的一個(gè)提升，主要表現(xiàn)為：設(shè)計(jì)、研發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的過程，是不斷總結(jié)失敗經(jīng)驗(yàn)，反復(fù)改進(jìn)、調(diào)試才能成功，對(duì)教師的專業(yè)素養(yǎng)、專業(yè)技能進(jìn)行了培養(yǎng)。教師自行設(shè)計(jì)、研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，教師熟悉設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)、材料等比較熟悉，特別是內(nèi)部構(gòu)造銜接、設(shè)備性能要求、特點(diǎn)等更是一清二楚，有利于實(shí)驗(yàn)設(shè)備后期操作和維修，將教學(xué)理論和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，為以后人生發(fā)展道路打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，增加了工作成就感[2]。

（四）實(shí)驗(yàn)設(shè)備研發(fā)成果案列

學(xué)生對(duì)未知現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)都應(yīng)該由淺入深、循序漸進(jìn)由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，所以物理課程的學(xué)習(xí)也必須從感性出發(fā)。感性就是學(xué)習(xí)中的直覺，感性就是高中物理中的建模，感性認(rèn)識(shí)就是物理教學(xué)的重點(diǎn)。自制器材多功能軌道板由四個(gè)滑輪和長木板組合而成（圖1）。設(shè)備取材方便、成本低廉，給學(xué)生帶來視覺沖擊和感性認(rèn)識(shí)，達(dá)到了突出教學(xué)重點(diǎn)的目地，可以完成的實(shí)驗(yàn)主要有牛頓第二定律、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、動(dòng)量定理等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。提高了學(xué)生的觀察和思考能力，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，進(jìn)而學(xué)會(huì)終身學(xué)習(xí)。

圖1 自制多功能軌道板實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖

對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的誤差分析是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)。首先讓學(xué)生主動(dòng)找出實(shí)驗(yàn)中的誤差，認(rèn)識(shí)誤差，分析誤差，提出減少誤差的具體措施和方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)成就感。軌道板配合鐵支架，可以演示不同實(shí)驗(yàn)條件下實(shí)驗(yàn)誤差。如在機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過程中，用四個(gè)輪子同時(shí)做實(shí)驗(yàn)誤差明顯大于兩個(gè)輪子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差，之后進(jìn)行合理外推得出結(jié)論。由于這個(gè)裝置把感性與誤差完美的結(jié)合在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，引起學(xué)生的好奇心從而小激發(fā)學(xué)生的潛能。

通過對(duì)軌道板的使用還可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力和舉一反三能力。用這個(gè)裝置能完成“測量物體的加速度”、“研究接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)”、“測量彈簧的勁度系數(shù)”等實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中可以提出一些問題如在實(shí)驗(yàn)中怎么樣才能平衡物體受到的摩擦力，讓學(xué)生思考解決，通過這樣問答，訓(xùn)練了學(xué)生的應(yīng)變能力，同時(shí)完成了教學(xué)任務(wù)。