自制教具在初中物理教學中的應用研究

朱壽嶺

【摘要】在“雙減”政策落地和培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)的背景下，本文選取在教具制作比賽中獲獎和教學實踐中應用較好的幾個自制教具，介紹其在提高課堂效率、激發(fā)學生學習興趣和提升教師的素養(yǎng)中的作用.

【關鍵詞】自制教具；核心素養(yǎng)；課堂教學

物理是一門實驗科學，初中物理教學中的很多物理概念是通過讓學生觀察實驗現(xiàn)象獲得的.實驗教學可以創(chuàng)設情境讓學生對物理現(xiàn)象有更直觀認識，是建立物理概念的重要途徑.中國是教育大國，有教育就會有教具，幾千年來中國產(chǎn)生了很多經(jīng)典甚至沿用至今的教具，比如“算盤”和“針灸銅人”等.近年來，隨著教育投入的不斷加大，雖然中小學的實驗條件不斷改善，各學校提供配套的教學儀器越來越豐富，但受到條件、加工技術、產(chǎn)學配套不一致等限制，配套的成品教學儀器滿足不了教師的個性化教學的需求，自制教具就成了物理有效實驗教學的重要補充.自制教具材料應盡來源量來自于生活中學生常見、熟悉的物品，這樣去除物理學科的神秘感，學生愿意親近物理，讓學生感受到物理這門學科的實用性，激發(fā)學生的學習物理的興趣，培養(yǎng)師生的創(chuàng)新能力.

1 自制教具可以激發(fā)學生的學習興趣

1.1 激發(fā)學生學習物理興趣的重要性

美國心理學家布魯姆曾指出：“濃厚的興趣能彌補智能的不足，持久的興趣會激發(fā)創(chuàng)造”[1].對于剛接觸物理的初中學生來說，因為物理知識可以解釋生活中的很多現(xiàn)象，所以物理自帶吸引學生的光環(huán)，一旦成功激發(fā)起他們學習物理的興趣，他們就會積極主動地投入到物理學習中，教學效果自然會提升.自制教具的活動中能理論聯(lián)系實際，“做中學”“做中教”更能激發(fā)學生學習物理的興趣，從而增強科學探究的主動性.

1.2 自制教具激發(fā)學生興趣的途徑

興趣和好奇心是學生主動學習的內(nèi)驅(qū)力.更好地激發(fā)學生的興趣和好奇心是所有教育人不懈的追求，用自制教具來創(chuàng)設物理情境，可以發(fā)掘?qū)W生的好奇心，激發(fā)學生的學習興趣，學生從“舊知”的情境中發(fā)現(xiàn)“新知”，使學生產(chǎn)生認知沖突，從而激發(fā)起學生的強烈探究意愿，那么學生在課堂上就會積極參與課堂，積極主動地去學習，從而提高課堂效率.教師根據(jù)教學需要自制教具自帶的“新、奇、疑”的屬性，能讓學生主動去探究，自制教具讓學生課前、課中和課后去自己動手實驗甚至是實踐創(chuàng)新，會讓學生的興趣更加穩(wěn)定，從小在心中埋下科學的種子.

例如 蘇教版教材九年級十五章第三節(jié)“電流的熱效應”，學生很難猜想電熱的影響因素是電流、電阻和通電時間，筆者自制電池生火教具，當學生觀察到口香糖紙中間有火焰出來，學生的注意力成功被吸引過來了，通過“比較用一節(jié)電池和兩節(jié)電池觀察哪次著火快？為什么是口香糖紙中間較窄的部位先著火？為什么要通電一會紙才能被點燃？”等問題的設置，引導學生猜想電熱可能與電流、電阻和通電時間有關，激發(fā)學生的學習興趣，降低了思維的難度，激發(fā)學生對物理學的探索興趣.

2 自制教具可以培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)

2.1 自制教具的制作過程可以培養(yǎng)學生動手能力

自制教具是對學校配套器材的有效補充，便于教師創(chuàng)設物理情境，展示物理現(xiàn)象，總結物理規(guī)律.有效降低物理學習的難度，拉近學生和物理學習的距離.自制教具的主體既可以是教師也可以是學生.當學生剛開始制作教具時，教師應給予較為詳細的講解和指導，學生熟悉制作教具的流程以后，教師應選擇放手，讓學生自己去制作，閱讀教材，尋找材料，效果很好.

例如 八年級上學期學生剛接觸物理，還沒有自制教具的經(jīng)歷.通常在學習第一章“聲現(xiàn)象”時讓學生制作土電話，學習第二章光現(xiàn)象制作小孔成像裝置，這些自制教具都比較簡單，但是學生剛開始嘗試自制教具，對材料的選擇，自制教具的制作細節(jié)做詳細指導，提高自制器材成功率，增強了學生成功使用自制教具的成就感.但是到了八年級下學期，主要介紹實驗原理和教具自制成功的標準，然后放手讓學生去做，學生交出來的優(yōu)秀作品令人驚嘆，比如說浮沉子實驗裝置，從塑料瓶和小瓶的選擇，預裝水量的多少，讓學生去嘗試，效果很好，很多單純地靠“講實驗”很難理解的實驗細節(jié)，通過學生自己實踐就迎刃而解了.既降低了教學的難度又提升了學生的動手能力.

2.2 自制教具的制作過程可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神

一切創(chuàng)新都是從學生自己動手開始，自制教具活動對實現(xiàn)這個目標的獨特優(yōu)勢，也越來越為大家接受.教學實踐中，用生活中常見的材料和物品自制的教具用于課堂教學情境創(chuàng)設和突破重難點時，學生自然能感受到物理課堂的創(chuàng)新精神.自制教具能減輕學生對物理實驗器材的神秘感，使學生懷著興趣和信心參與到課堂學習中.課后學生在設計和制作教具過程中，學習小組互相討論不同設計方案的科學性，不斷改進制作方法都在潛移默化地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力.通過開展自制教具活動不僅可以讓學生更喜歡物理，而且可以促進學生的全面發(fā)展，符合新時期核心素養(yǎng)的要求.特別是在“雙減”背景下，學生有著大量開展綜合實踐的機會和時間，自制教具應該是初中物理實驗教學的重要組成部分之一.

例如 在制作密度計的過程中，大部分學生配重方案采用繞銅絲、裝鐵釘、夾鐵夾，甚至用膠粘玻璃，都取得了成功.有位學生利用一個比吸管稍大一些的不銹鋼滾珠，既是合適的配重，又不需要用蠟或者膠水密封，構思精妙、制作簡單、測量準確；還有一位學生密度計表刻度的處理非常精準，甚至與他爺爺釀酒用專業(yè)的密度計比較，不落下風.近幾年，筆者一直堅持讓學生制作一些簡單教具，這些教具的制作可能會在學生的心里面埋下一枚枚科學探究的種子，破土而出時就能為社會培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型人才.

3 自制教具可以提高物理課堂的教學效果

3.1 自制教具豐富實驗資源，有利于突破教材中的重難點

許多學校統(tǒng)一配備的教具陳舊老化，以前的設計同現(xiàn)在的教學要求不匹配，達不到教學需要的實驗效果，或者操作步驟繁瑣，浪費探究的時間，降低教學效果.自制教具為解決這一難題提供了很好的個性化解決方案.

例如 在探究蘇科版教材十二章第四節(jié)“機械能和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化”時，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的“點火爆炸裝置”，課本中的塑料膠卷小盒市場上已經(jīng)沒有了，筆者利用口香糖瓶（將瓶和蓋分離）和酒精自制點火爆炸裝置，可以盡可能地模仿課本上實驗，電火花發(fā)生器點火以后，可以看到盒蓋飛出，可以聽到較大的爆炸聲，可以看到噴出火焰，實驗效果非常好，便于學生理解將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，引出熱機的概念.為了保證實驗效果更好，每次實驗筆者都會調(diào)整一下盒蓋與瓶口的松緊程度，加幾滴酒精后反復搖晃幾下，這些實驗操作能生成新的問題，拓展了學生的思路，培養(yǎng)了學生的思維.

3.2 自制教具可以增強課堂教學的直觀性和形象性

前蘇聯(lián)教育學家維果茨基“最近發(fā)展區(qū)”理論認為：教學內(nèi)容的選擇應著眼于學生的最近發(fā)展區(qū)，為學生提供略有難度的內(nèi)容，才能調(diào)動學生的積極性，發(fā)揮其潛力[2].因此自制教具不能過于復雜，過于復雜的實驗器材會分散學生課堂上的注意力，不能抓住學習的重點.電磁學之父英國物理學家麥克斯韋說：“一次演示實驗所使用的材料越簡單，學生越熟悉，就越想透徹地獲得所驗證的結果”[3].為了培養(yǎng)學生思維、觀察和推理能力，教師就可以利用身邊熟悉的物品材料制作有效的教具，化抽象為直觀.

例如 做題時筆者發(fā)現(xiàn)，學生很難直觀感受“氣體對外做功內(nèi)能會減小”，所以錯誤率很高，為解決這一難題，筆者用大號色拉油瓶、橡膠密封墊圈和氣閥制作了“酒精霧化演示器”學生能清晰地觀察到酒精蒸氣對外做功、內(nèi)能減小、溫度降低、酒精蒸氣大量液化的現(xiàn)象.該自制教具讓這節(jié)課堂精彩紛呈，高潮迭起，學生印象深刻，實驗目標達成度高.

3.3 自制教具縮短實驗時間，提高課堂效率

高效課堂要求演示實驗在關鍵時刻能迅速的讓學生們觀察到實驗現(xiàn)象，進而發(fā)現(xiàn)規(guī)律.如果實驗的時間較長，現(xiàn)象又不明顯，學生的注意力就會分散，從而影響教學效果.

例如 在蘇科版教材八年級下冊第十章的綜合實踐中，很多學生對于密度計刻度為何“上小下大，上疏下密”不是很理解.筆者在講解了相關原理后，讓每個同學制作一個密度計，85％的同學都成功了，通過密度計的制作過程，同學們基本明白了上述的規(guī)律，比教師在課堂上反復講解理論省時省力.很多同學課后同筆者交流時都提到看起來很簡單的一件事，動手做的時候并不容易.通過自制教具在“做中學”，讓學生真真切切體會了科學先輩們在科學探究過程中付出的艱辛.

4 自制教具提高教師的綜合素養(yǎng)

4.1 自制教具夯實教師的理論基礎

近年來國家、省、市、縣各層級都大力開展自制教具評比活動，這些活動的開展可以提高一線教師自制教具的熱情，找準自制教具的方向，提高自制教具隊伍素質(zhì).優(yōu)秀教具的成功創(chuàng)作，需要教師擁有較深厚的理論知識，積累豐富的教學經(jīng)驗，平時注意從生活、教學、試題中觀察、收集素材，在實際使用的基礎上，多次改進完善后，才能制作成功，教具制作過程中凝聚教師的智慧和汗水，通過深入剖析教材、融合多學科的知識體系，提高自身的綜合素養(yǎng).

4.2 自制教具提高教師動手能力和科研能力

教師在自制教具的過程中，每一張設計草圖，每一個細小部件，從選材到加工，每一步都要涉及多學科的知識融合、生活經(jīng)驗、細致地觀察和制作技巧.因此每一件教具的成功制作都能提高教師多方面綜合素養(yǎng).好的作品肯定不是一蹴而就的，需要教師在長期教學實踐中不斷打磨、改進，即教師具備追求卓越，好中求優(yōu)的精神.正因為自制教具過程是多學科知識融合的過程，必定會提升教師的科研能力.例如：教師自制教具能力培養(yǎng)需要查閱其它學科資料、與同行探討，這些努力都有利于教師科研能力的提高.大多數(shù)好的自制教具絕不是簡單的仿制，而是在教學實踐中發(fā)現(xiàn)問題進而為了解決實際問題，需要長時間積累素材，通過構思和設計的智慧結晶.教師自制教具的能力不是與生俱來的，而是孜孜不倦地探求，銳意進取地創(chuàng)新，長期積累改進的結果.從無到有，從簡到精，從改進到原創(chuàng)，從模仿到革新；這就是創(chuàng)新精神，同時教師也在言傳身教、潛移默化中感染和影響著自己的學生.播下一顆顆創(chuàng)新的種子為我國的科技強國自主創(chuàng)之路培養(yǎng)時代新人.

5 優(yōu)秀自制教具的特色

自制教具是傳統(tǒng)實驗器材的重要補充，是拉進學生與物理知識的關鍵橋梁，是培養(yǎng)師生創(chuàng)新能力的必由之路.因此自制教具在物理教學中的廣泛應用應做到以下幾點.取材容易，制作簡單，現(xiàn)象明顯.自制教具的材料應該主要來自于生活中常見的物品：生活中的日用品，舊設備的零部件，常見的工具等.自制教具應該結構簡單耐用，不宜有超過中學生能力的復雜精細的加工手段，或者需要特殊設備的加工工具，不然會打擊大部分學生的制作熱情.使用自制教具的目的就是為了更好地展示物理現(xiàn)象，因此自制教具的實驗現(xiàn)象應該直觀易懂，簡潔清晰，不然會讓學生懷疑自制教具的實用性.

6 結語

總之，在教育改革深入推進的新形勢下，自制教具的使用提高了初中物理實驗的實效，自制教具的使用能更清晰的觀察實驗現(xiàn)象，激發(fā)了學生學習的興趣，加深對物理知識的理解，從而更好的培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。教師主導自制教具的開發(fā)和設計，也提升了教師的科研能力，師生共同參與自制教具在教學中的全過程，有利于構建和諧共生的師生關系。

參考文獻：

[1]姜琴.如何在物理教學過程中培養(yǎng)學生的學習興趣[J].中學生數(shù)理化，2014（5）：49.

[2]楊茂秀.探究與反思，引導學生在“最近發(fā)展區(qū)”發(fā)展[J].考試周刊，2012（12）：139.

[3]呂朝陽，韋葉平.物理教學中創(chuàng)新小實驗的設計與思考[J].中學教學參考，2012（9）：76-77.