活用自制教具 提高教學(xué)效率

摘 要：在高中物理教學(xué)過程中，教師要對課堂教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新，提高課堂教學(xué)的效率.在高中物理曲線運(yùn)動教學(xué)的時候，教師借助自制教具來引導(dǎo)學(xué)生從抽象的曲線運(yùn)動理論轉(zhuǎn)化為具象的運(yùn)動模擬與認(rèn)知，加深學(xué)生對于理論的學(xué)習(xí)與理解.本文分析了在高中物理曲線運(yùn)動教學(xué)中，如何利用自制教具來創(chuàng)新課堂教學(xué)的情境、活躍學(xué)生的思維，并對教具教學(xué)存在的問題進(jìn)行反思與優(yōu)化.

關(guān)鍵詞：高中物理；曲線運(yùn)動；自制教具；課堂教學(xué)

中圖分類號：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）30-0095-03

收稿日期：2023-07-25

作者簡介：李佳（1989.12-），男，江蘇省常熟人，碩士，中學(xué)一級教師，從事高中物理教學(xué)研究.

高中課堂教學(xué)不能僅做知識灌輸和組織題海戰(zhàn)術(shù)，而是要活躍學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神.在曲線運(yùn)動教學(xué)的過程中，教師利用自制教具來豐富學(xué)生的思維認(rèn)知，引導(dǎo)學(xué)生利用自制教具將抽象的物理知識具體化、形象化，不僅可以在課堂上給學(xué)生帶來新鮮感，還能夠激發(fā)學(xué)生的熱情，吸引學(xué)生參與到物理課堂中，既可以夯實(shí)現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu)，又能夠通過自制教具靈活探究抽象的物理知識，探索、創(chuàng)新物理學(xué)習(xí)的方法，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力、探究能力，保障課堂教學(xué)效率的提升^[1].

1 自制教具在高中物理課堂中的應(yīng)用優(yōu)勢

在高中物理教學(xué)的過程中，教師鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動手能力，引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教具的選擇，制作實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證教具，同步鍛煉學(xué)生的動手能力以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證能力.

1.1 活用自制教具激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動學(xué)生的積極性

在物理課堂上，教師重點(diǎn)激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生建立學(xué)習(xí)興趣.通過激發(fā)興趣，學(xué)生的課堂參與積極性更高，跳出傳統(tǒng)理論學(xué)習(xí)，動手參與物理學(xué)習(xí).一種有效方式是利用自制教具調(diào)動學(xué)生參與熱情，讓他們親自動手、實(shí)驗(yàn)，體會和掌握物理知識.為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，教師可在課堂上鼓勵學(xué)生動手實(shí)踐制作和使用教具.這樣的親身實(shí)踐使學(xué)生更深入理解物理原理，同時培養(yǎng)他們的觀察力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計和問題解決能力.此外，教師還可以組織學(xué)生參加小組項目，共同設(shè)計和制作復(fù)雜教具，如電路實(shí)驗(yàn)板、力學(xué)模型等.通過團(tuán)隊合作，學(xué)生們互相交流和合作，共同完成項目，并在最終展示中展示成果.這種參與式學(xué)習(xí)模式激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力和探究精神，增強(qiáng)他們對物理學(xué)科的興趣和自信心.課堂上，教師應(yīng)注重激勵和贊揚(yáng)學(xué)生，及時給予肯定和鼓勵^[2].

1.2自制教具可以建立直觀的物理認(rèn)知現(xiàn)象，輔助學(xué)生理解知識內(nèi)涵

自制教具的優(yōu)勢在于調(diào)動學(xué)生在課堂上的積極性，為他們建立直觀的認(rèn)知印象.通過自制教具，學(xué)生能更直觀地理解物理現(xiàn)象、運(yùn)動軌跡等知識，從而更好地輔助他們掌握理論知識.在教具的實(shí)際場景搭建下，學(xué)生能夠?qū)⒊橄蟮睦碚撧D(zhuǎn)化為直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、模型模擬現(xiàn)象，充分地將理論與實(shí)踐融合在一起，將外部知識轉(zhuǎn)化為內(nèi)在知識，輔助學(xué)生掌握物理理論，應(yīng)用在實(shí)際物理問題的分析和解決中^[3].

1.3 自制教具培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提升學(xué)生的實(shí)踐能力

在自制教具設(shè)計和制作過程中，教師應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生的積極性，引導(dǎo)他們一起進(jìn)行教具的設(shè)計和制作.在這一過程中，學(xué)生需充分發(fā)揮頭腦風(fēng)暴、發(fā)散思維的能力，并在動手制作過程中不斷創(chuàng)新和實(shí)踐.在自制教具和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，教師需要鼓勵學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行自我分析和思考.學(xué)生在自主總結(jié)思路后，實(shí)施教具的制作和實(shí)驗(yàn)?zāi)M.自制教具課堂活動能訓(xùn)練學(xué)生的自主分析、思考能力，創(chuàng)造實(shí)踐動手的機(jī)會，輔助學(xué)生構(gòu)建自主的知識體系，從而提高他們的自學(xué)能力和構(gòu)建能力.

2 在高中物理“曲線運(yùn)動”教學(xué)中活用自制教具的策略

曲線運(yùn)動是高中物理知識體系中非常重要、核心的知識模塊.在為學(xué)生介紹曲線運(yùn)動的時候，要從曲線運(yùn)動的概念、曲線運(yùn)動的速度方向、曲線運(yùn)動的條件等入手，曲線運(yùn)動是一個需要系統(tǒng)學(xué)習(xí)的模塊，但是學(xué)生對于曲線運(yùn)動的研究多是停留在平面、二維圖像的分析上，缺少立體的認(rèn)知，對于曲線運(yùn)動的研究也停留在理論層面^[4].

利用自制教具的模式，教師可以在課堂上構(gòu)建實(shí)際的問題研究場景.通過自制的教學(xué)工具，針對性地為學(xué)生進(jìn)行理論分析與講解，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中觀察、探索和體會曲線運(yùn)動現(xiàn)象.這樣，學(xué)生可以直觀地觀察曲線運(yùn)動的路線，并分析影響曲線運(yùn)動狀態(tài)的各種因素.

在自制教具設(shè)計過程中，利用自制教具讓學(xué)生直觀體會物理現(xiàn)象，深入理解物理知識的內(nèi)涵.此外，教具還可以幫助突破物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的局限和不足.通過在一個較為簡單的情境中理解和認(rèn)識曲線運(yùn)動，學(xué)生可以更好地掌握相關(guān)知識.

2.1 對于曲線運(yùn)動自制教具的設(shè)計

在設(shè)計高中物理教學(xué)模式時，首先需要確定曲線運(yùn)動的學(xué)習(xí)目標(biāo).教材中為幫助學(xué)生理解曲線運(yùn)動原理，設(shè)計了演示實(shí)驗(yàn).通過觀察彎曲軌道中的曲線運(yùn)動速度和方向，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)觀察中了解曲線運(yùn)動的概念.如圖1所示：

將一張白紙放在水平桌面上，并在紙上擺放一條彎曲的軌道.使用沾滿紅色印尼的小球，以初速度從C點(diǎn)滾入曲線軌道，再從A點(diǎn)離開，留下一條運(yùn)動軌跡.通過觀察運(yùn)動痕跡記錄小球離開軌道后的運(yùn)動軌跡，拆開軌道，當(dāng)小球以同樣的初速度從C點(diǎn)進(jìn)入，從B點(diǎn)出去時，記錄兩次運(yùn)動軌跡.對于曲線運(yùn)動軌跡，需要考慮兩次運(yùn)動之間是否存在關(guān)系.

通過演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠直觀地觀察曲線運(yùn)動的方向，并比較速度、方向和運(yùn)動軌跡.雖然上述實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑苯佑^察曲線運(yùn)動軌跡，但受到外界因素的影響較多，如小球速度不夠快、紙張弄臟、桌面不平等因素會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

教師組織學(xué)生自制教學(xué)工具，以鍛煉學(xué)生的動手能力和實(shí)踐能力.為了制作自制的曲線運(yùn)動驗(yàn)證道具，需要準(zhǔn)備以下材料：1.5 V電池、開關(guān)、導(dǎo)線、電壓為3 V的減速小馬達(dá)、木棒、正方形泡沫板、木板、白紙、鋼球、鑷子、自動褪色的消失墨水、燒杯、電鉆、鋸子、美工刀、釘子和錘頭等.在制作過程中，首先在泡沫板上挖一個凹槽，使泡沫板的四周呈現(xiàn)中間低四周高的格局.接著，在泡沫板和木板的中間開一個小孔，將減速小馬達(dá)固定在小孔內(nèi).然后制作兩個長度與鋼球直徑相同的小木棒，用釘子固定長木棒，制作簡易的轉(zhuǎn)動器，并將推動小球運(yùn)動的馬達(dá)安裝在轉(zhuǎn)動器上.最后，用白紙裁剪與模板相同大小的形狀，放置在木板上，形成泡沫板-木板-白紙-木棒的自制教具.這樣就制作成了如2圖所示的曲線運(yùn)動演示裝置.

利用自制教具的時候，學(xué)生親自動手去設(shè)計曲線運(yùn)動，去觀察和驗(yàn)證曲線運(yùn)動的相關(guān)理論.將小鋼球放在盛有藍(lán)色消失墨水的燒杯中，放在轉(zhuǎn)動器的第一個卡槽位置作為曲線運(yùn)動的起點(diǎn).閉合運(yùn)動的開關(guān)，轉(zhuǎn)動器推動鋼球運(yùn)動，在白紙上留下運(yùn)動軌跡，學(xué)生通過運(yùn)動軌跡的觀察能夠確定小鋼球所做的運(yùn)動為曲線運(yùn)動，運(yùn)動軌跡表現(xiàn)為一個圓弧.斷開自制教具的開關(guān)，轉(zhuǎn)動器停止運(yùn)動，鋼球離開轉(zhuǎn)動器繼續(xù)運(yùn)動并落入到泡沫槽中，白紙上清晰地記錄著小鋼球的運(yùn)動軌跡，如圖3所示.

依照上述的操作，反復(fù)進(jìn)行小鋼球運(yùn)動軌跡的探索，為了區(qū)分幾次運(yùn)動軌跡的不同，用不同顏色的消失墨水繪制小鋼球的運(yùn)動軌跡，每次設(shè)計曲線運(yùn)動的時候設(shè)置不同的初始速度，對比運(yùn)動軌跡，第二次小球曲線運(yùn)動的軌跡如圖4所示.

對兩次運(yùn)動的軌跡進(jìn)行比較，當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)軌跡上的不同之處時，會產(chǎn)生探究的疑問.教師可以借此契機(jī)引申曲線運(yùn)動的運(yùn)動機(jī)制，鼓勵學(xué)生探究和對比軌道運(yùn)動中的差異，以驗(yàn)證教材中有關(guān)曲線運(yùn)動的定律和定理是否正確.

2.2 利用自制教具來構(gòu)建自主探究的課堂氛圍

基于自主探究活動，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下設(shè)計、制作教具，模擬曲線運(yùn)動的真實(shí)場景.制作過程簡單，實(shí)驗(yàn)材料為常見生活用品，操作簡便，呈現(xiàn)出來的物理現(xiàn)象直觀.學(xué)生可以直接驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，論證教材中的物理理論.

通過自制教具，學(xué)生實(shí)際觀察和對比了曲線運(yùn)動與直線運(yùn)動的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，在新舊知識之間建立了聯(lián)系.教師在此基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)，夯實(shí)了學(xué)生對于運(yùn)動方向、速度和作用力方向之間的認(rèn)知.

由于曲線運(yùn)動是復(fù)雜的變速運(yùn)動，教師利用自制教具活躍課堂氛圍，強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)識并降低畏難心理.這給學(xué)生充分的自主空間去討論、探究、總結(jié)學(xué)習(xí)結(jié)論.在自主研究的過程中，學(xué)生互相學(xué)習(xí)，掌握新舊知識知識點(diǎn)之間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，構(gòu)建完善的物理知識框架.

在物理課堂上，教師組織學(xué)生自制教具，親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，激發(fā)學(xué)生的積極參與性和興趣，而非僅完成任務(wù)地記憶理論和計算方法.本文分析了高中物理曲線運(yùn)動講解過程中，如何利用自制教具豐富學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn).讓學(xué)生設(shè)計、制作并操，觀察實(shí)際軌跡，探究影響物體運(yùn)動方向、速度的因素.結(jié)合直線運(yùn)動知識，建立知識對比、分析和思考，夯實(shí)對物理運(yùn)動學(xué)、力學(xué)知識的認(rèn)識，將所學(xué)知識靈活運(yùn)用于實(shí)際問題分析.同時，教師可構(gòu)建高效課堂，提升學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).

參考文獻(xiàn)：

[1] 任彥霞.高中物理自制教具的有效利用[J].陜西教育（教學(xué)），2018（9）：68.

[2] 朱海榕.高中物理自制教具的創(chuàng)新策略[J].課程教育研究，2017（19）：207-208.

[3] 考魁.創(chuàng)新線上演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)：以“曲線運(yùn)動”課堂演示實(shí)驗(yàn)為例[J].物理教師， 2021，42（03）：11-13，17.

[4] 李貞.高中物理自制教具的開發(fā)與應(yīng)用的研究[J].中學(xué)生數(shù)理化（教與學(xué)），2020（10）：75.

[責(zé)任編輯：李 璟]