新建本科院校物理師范生自制教具能力培養與實踐

孫麗華 劉亞麗

（漢江師范學院，湖北 十堰 442000）

與綜合性院校相比，師范院校更注重學生實踐教學能力培養，其中包括教學設計能力、模擬教學能力、實驗操作能力、自制教具能力等。以漢江師范學院物理學專業為例，本學院在已招收的四批物理學專業本科師范生專業知識培養上下足了功夫：一套較為完整的教學體系逐步形成，專業“六賽”也都爭相上演，學生不僅掌握了過硬的專業知識，也在層出不窮的賽事中不斷提升了自己的專業素養。要成為一名合格且優秀的物理教師，物理師范生需全面發展并不斷提升物理學科實踐教學能力。其中，自制教具能力的培養是實踐教學能力提升的重要手段。

1 自制教具的涵義及作用

1.1 自制教具的涵義

所謂自制教具，顧名思義就是利用廉價或者廢棄的材料，自己動手制作教學用具。自制教具具有教具的基本屬性，其特點是價格低廉、制作簡單、易操作，同時也能達到性能可靠且直觀的要求[1]。自制教具應遵循低成本、高智慧、深探究的原則[2]。

1.2 自制教具的作用

1）提升師范生創新實踐能力。培養我校物理本科師范生自制教具能力是對其學科素質能力培養的一個必要組成部分。自制教具的創新構思過程是思維能力強弱的體現，腦海中擁有一個完整的教具模型是教具制作的基礎，只有積極動腦才能構思出一個理想的可實用的教具模型；教具制作過程是動手能力強弱的表征，只靠理論而不實踐永遠無法真正解決問題，只有利用身邊的廉價材料親手制作教具并親自操作整個物理實驗或演示過程才能更深刻的掌握物理知識、認識實驗現象[3]。

2）熟悉實驗原理，降低實驗演示難度。物理教學是一項艱巨的任務，無論是課前導入小實驗，還是課堂中需要演示的課本實驗，或是需要去實驗室才能完成的復雜實驗，都需要教師足夠熟練才能在操作時萬無一失。自制教具操作簡單的特點便為實驗的成功提供了一定的保障，同時降低了實驗演示的難度[4]。盡早培養物理師范生的自制教具能力，可使其在教具制作過程中更好地理解實驗原理并在不斷改善和改進中增強對該實驗演示的熟練度。

3）發揮教師主導學生主體作用。師范生畢業后走上教學崗位，在任教時首先回憶的便是自己在大學期間所學習到的教學方式，顯而易見，教師的示范作用是中流砥柱。物理師范生自制教具能力的培養與提升有助于日后從教時在課堂中發揮教師的主導作用，有利于維持課堂秩序；同時教師利用自制教具教學并適當要求學生自制教具，可提升學生的課堂參與度，激發其學習興趣并保持，發揮學生的主體作用[5]。

4）提高教學質量，降低教學成本。在我們關于教具教學的小調查中，最終統計數據表明，在全面貫徹教育方針加強素質教育的實踐活動中，自制教具更加貼近物理教學活動，這些可以搬上講臺的，可以學生全員動手參與的教具比起許多高端精密演示教具更能捕獲學生的興趣以及提升參與度，教學質量同比視頻教學和演示教學顯著提升。俗話說“百聞不如一見”，多少遍口頭講解也不如自制教具的視覺沖擊更能讓學生記憶深刻。這也體現出了自制教具的必要性，教師和學生利用手邊的廉價材料制作相應的教具用于課程教學和學習，既直觀又能提高學生的積極性，還可以降低教學成本。由此可見，自制教具教學的方式將會是教育教學中一個永恒的話題。

2 物理本科師范生自制教具能力的訓練及培養

2.1 創新思維與動手能力的初步培養

新學期伊始，我們便去各班宣講，動員我校所有物理師范生參與此次自制教具能力培養的訓練活動。同學們積極響應，體現出對自制教具能力的興趣和重視。隨后，我們組織所有物理師范生在實驗室觀看自制教具能力相關培訓視頻以及以往優秀的教具大賽獲獎實例視頻。

在大家對自制教具有了初步認識與了解之后，由此次活動指導老師發表講話，啟發大家產生自制教具的意識，引導大家發展創新思維，鼓勵大家積極動手制作簡單的教具，體會自制教具的過程。在老師的引導下，大家根據自己選擇的教學內容查找相關資料后，腦海中都已經有了教具的基本模型。大家各施所長，有的仿照教材中教具，有的改進資料中的教具，也有很多同學自己創新設計了新教具。大家在制作過程中遇到不少問題，但都在老師和同學的幫助下找到了解決辦法。一個月的訓練不僅培養了大家的創新思維和動手能力，也體現出同學們孜孜不倦、攻堅克難、堅持不懈的科學精神。

2.2 舉辦第一屆“巧手杯”自制教具大賽

一個月的訓練結束之后，我們正式開啟了自制教具大賽的篇章。大賽采用隊伍競賽制，五人一隊，參加比賽的同學自行組隊，共計十個隊伍。每個隊伍于每周五晚統一在實驗室進行設計或改進中學物理實驗教具的進一步訓練，自主設計并合作完成教具后參加初賽。初賽根據十個隊伍的創新點和改進結果選拔出六個隊伍進入最終的決賽，進入決賽的每個隊伍配有一名指導老師進行指導。在進行一個月反復制作改進教具的緊張訓練之后，這些隊伍都在最后的決賽中展示出了他們最優秀的作品。其中一個隊伍榮獲一等獎，兩個隊伍榮獲二等獎，三個隊伍榮獲三等獎。

3 師范生自制教具實踐及反思

我校物理師范生在自制教具的過程中各顯神通，實現了從“無”到“有”，從“有”到“易”，從“一物”到“多用”，從“繁”到“簡”，從“難”到“易”等等教具制作的新模型。

在自制教具的具體實踐中，我校物理師范生以廢棄窗簾導軌為材料對此展開了一系列的討論與探究：

以下以驗證動量守恒定律實驗為例，高中教材中的傳統實驗方法及器材有三種：一是利用氣電導軌加光電門，此種實驗結果精準但是器材昂貴，尤其許多偏遠地區學校并沒有進行此實驗的條件，且器材笨重不易攜帶；二是用繩子拉小球去碰撞另一靜止小球，可通過繩子角度計算出速度，此實驗簡便又便宜，但難在測量角度，尤其是在小球運動過程中不易測量繩子的角度；三是利用兩小車碰撞以及打點計時器的方法，此法方便簡單易操作，但小車易走偏，導致實驗結果產生較大誤差，且計算相對繁雜[6]。

根據窗簾導軌易彎折、表面光滑等特點，我們將一廢棄窗簾導軌作為原材料自制了教具并用以改進動量守恒定律的驗證實驗：將一長一短兩導軌彎折同樣角度，彎折左端長度相等，將兩軌左端對齊短軌在上水平固定于黑板上，兩軌之間空出適當距離，在下軌右端粘上3M膠，并標好刻度。準備一小鐵球和一玻璃球，用天平測出質量分別為m1和m2。將鐵球從上軌道某一固定高度靜止釋放，小球到達下端軌道時，因3M膠作用會立即停止，記下水平距離X0代表主動球的初速度V0；再將被撞玻璃球放置在上軌道末端，鐵球從上軌道的同一高度靜止釋放撞擊玻璃球，分別記錄下鐵球和玻璃球的水平位置為X1和X2代表兩球速度V1和V2，最后驗證碰撞前后系統動量之和是否相等從而驗證動量是否守恒。

實驗結論：由數據有

即

即系統運動前后動量守恒。

利用窗簾導軌改進后的實驗教具成本低，制作簡單，易操作，小球不會走偏，實驗結果較準確，計算簡單。經過自制教具的體驗和實踐，大家積極總結反思過程中存在的不足之處，例如起初大家未在下軌道右端粘上3M膠，小球碰到軌道后由于慣性會繼續滾動，導致實驗位置記錄不夠精準，給最終結果帶來了極大的誤差。經過一次次的改進，最終呈現出此實驗較為完善的自制教具。經過對自制教具的探究實踐，我校物理師范生親身體會了動手制作教具的全過程，展現出他們不懼困難積極思考勇于動腦的科學精神，也進一步培養了他們的創新和思維能力。

4 利用自制教具教學的新型教學方式探究

為改善我校許多教師在課堂中使用“干講”模式、自制教具意識和能力不足的現狀，解決實驗室儀器不足的問題，同時降低實驗成本并讓全體學生都能參與到課堂演示教學中，我們探究出了利用自制教具教學的新型教學方式，并在十堰市周邊幾個中學進行了實地教學實踐。老師和學生都可利用生活中的廢棄物品和廉價材料親自制作教具用以教學和學習，通過這種新型教學方式的實地教學我們得出以下結論：利用自制教具教學的新型教學方式不僅可以降低教學成本，還能引發學生的共鳴。“從生活走向物理，從物理走向社會”，既達到物理課程標準的要求，教學效果也更為理想[7]。

5 結束語

以上對新建本科院校物理師范生自制教具能力的培養與實踐最終完成以下成果：通過小調查總結出自制教具更加貼合物理教學需要，舉辦自制教具能力大賽并且創新改進了以窗簾導軌為單件的一系列創新型實驗教具，將其應用于實地教學，探究出以自制教具為主的新型教學方式并得到了很好的教學反饋，教學效果與傳統教學較之更好。因此，對于物理師范生尤其是新建本科院校的物理師范生而言，在大學期間對其進行自制教具能力的培養與實踐是必要并且緊迫的。