自制教具在中學物理教學中的應用

徐 垚

（甘肅省武威市涼州區中壩鎮九年制學校，甘肅武威 733000）

中學物理教學中的自制教具，主要是指從現實生活中取材、制成的各類具有實用性和趣味性的物理教學工具，用于開展物理演示教學和實驗探究等活動，以此促進學生主動參與、樂于探究、勤于動手，深化對物理基礎知識技能的掌握和運用。因此，在新時期的中學物理教學中，教師應該重視發揮自制教具的價值，根據物理課程目標和學生的探索需求，加強對自制教具的開發和應用力度，把自制教具與物理教學的各個環節有機融合，帶領學生用自制教具學知識、做實驗，從而使物理教學質量獲得整體提升。

一、自制教具在中學物理教學中的應用價值

（一）能夠改善物理實驗教學資源匱乏的現狀

實驗是物理學科教育的重中之重，隨著物理教學改革的不斷深入，課本中幾乎每一個原理知識點都涉及實驗操作，但是由于實驗儀器和資源的短缺，部分實驗課題無法真實地開展，學生只能通過“啃書本”、看視頻等方式了解實驗現象，無法形成立體化的經驗感知。中學階段的多數物理實驗課都是定性的，對器材精度的要求不是特別高，需要的教具結構較為簡單，取材也十分方便，這為自制教具提供了更多的條件和可能性。著名物理學家朱正元先生主張“壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”，他還提倡教師“不要迷信只有工廠制造的儀器才是儀器”［1］。在中學物理教學中應用自制教具能夠從根本上改善物理實驗教學資源匱乏的現狀，教師可以通過對物理教材和實驗課題的研究，結合生活和教學的實踐經驗，根據不同生活物品的結構和特性，對其進行改造和設計，制成滿足實驗操作需求的教具，很多自制教具都能反復應用于不同的實驗中，從而有效填補中學物理實驗設備的空白。

（二）能夠激發學生對生活中物理現象的求知欲

“從生活走向物理，從物理走向社會”，是新課改倡導的新思想，以往教師采用實驗室標準化的儀器實施物理教學，雖然能幫助學生清晰地了解實驗現象，但是標準化器材與日常生活相距較遠，可能會帶給學生陌生感，一旦脫離了實驗室和課堂，學生與這些事物就失去了交集，認為物理現象和知識只存在于實驗室和課本之中，很難與日常生活銜接起來，產生自主求知和探索的意識。與冷冰冰的實驗室儀器有所不同，自制儀器的大部分材料都源于生活，當學生看到自制教具時，會感到親切和熟悉，自然而然地聯想到相關的生活場景，進而體會物理和生活的密切聯系，將自制教具應用于中學物理教學能夠激發學生對生活中物理現象的求知欲，教師可以應用自制教具向學生講解抽象的物理知識，縮短物理和生活的距離，使學生深切地感受到物理科學的真實性、消除神秘感，這樣學生就會潛移默化地形成關注生活、探索物理現象的積極情態。

（三）能夠培養學生的創新精神和實踐能力

實踐創新是中學物理教學的發展重點，也是每個學生都應該具備的關鍵能力品格，但是在傳統的灌輸式教學格局之下，物理課堂上應用的工具、方法一成不變，學生缺少動手實操、創新創造的契機和空間，課堂模式是僵化和刻板的，學生實踐創新意識的發展必然會受到制約。自制教具本身就是對傳統物理教學工具的一種突破，能帶給學生新鮮感，同時自制教具還能由教師和學生共同參與研制，既擴充了學生動手的機會，也能使其實踐發現問題和解決問題。因此，在中學物理教學中應用自制教具，能夠培養學生的創新精神和實踐能力，教師可以根據物理課程內容，帶領學生用簡單的物品和器材合作開展小制作、小發明活動，將自主研發的教具應用到物理規律的探索、新型實驗設計中，激活學生的創造性思維和實踐探究的熱情，形成強烈的成就感，習得物理知識和操作技能，從而借助自制教具疏通中學物理開展實踐創新教育的通道。

二、自制教具在中學物理教學中的應用策略

（一）根據物理教學需求，實施教具的制作和研發

做好教具的制作和研發是第一位的。自制教具要符合物理教學和實驗活動的開展需求，同時具備科學性、啟發性、安全性和經濟性，要求教師具備良好的教研、生活資源開發和動手操作能力。首先，教師應該分析物理教材、熟悉教學目標，對課程所需的自制教具建立大致的構想，包括樣式、結構、功能等。再者，教師應該根據前期的構想，在日常生活物品中收集物理自制教具的可用材料。在這個環節，教師應該確保教具材料是安全的，包括無毒無害、沒有鋒利的構件、不漏電、不是易燃易爆品等，同時遵循因地制宜的原則，盡量選用生活中最常見的物品，不必舍近求遠，以廢舊材料為最佳，包括飲料瓶、易拉罐、木板、鐵絲、紙板等。日常教師也應該養成“淘寶”的習慣，善于洞察身邊的生活資源，看到某種廢舊材料，就聯想它有何種特殊功能，能否用作物理現象的呈現，這樣在制作教具選材時就會更加得心應手。最后，在正式制作和研發教具的階段，教師必須合理地應用收集到的生活材料，一方面要力求簡明，在材料本身的外觀和性能滿足物理教學需求的前提下，無需進行多余的改變；若材料自身達不到教學應用的標準，教師可以采用裁紙刀、膠帶、熱熔膠等簡單工具，對各類材料加以改造和組裝，初步制作完畢之后，教師還應該模擬操作或“試運行”自制教具，確保其在物理教學中能夠流暢地使用，從而落實自制教具的制作和研發工作，為高質量的物理教學創造先決條件［2］。

（二）緊扣學生興趣愛好，應用自制教具創設情境

中學物理課程雖然不是特別艱深，教授的都是一些基礎性的物理現象和規律，但是知識點的概念性較強，如果教學手段不夠直觀，學生容易產生認知理解壓力，縮減自主學習的意識和動機。在物理課堂上，學生的根本需求是接觸“新、奇、趣”的學習場景，抵觸理論化的物理知識講授，自制教具對學生來說是一種新奇的事物，還能清晰、直觀地展現出物理現象，非常契合學生的興趣點和認知發展規律［3］。因此，教師應該緊扣學生的興趣愛好，應用自制教具創設物理教學情境，把書本上的物理知識點通過操作和演示自制教具的方式，形象、通俗地傳遞給學生，從而為物理課堂注入趣味因子，降低學生的認知難度。首先，教師可以根據物理教材知識，用自制教具給學生模擬演示生活中的物理現象，如擠壓塑料瓶演示形變，把空瓶子投到水盆中演示浮力等，對物理現象作出最真實的情境還原，集中學生的思維和感官，同時引導學生悉心地觀察自制教具所創設的情境，相互交流自己的所見所思，探討生活中其他類似的物理現象，通過聯系和分析揭示課程物理知識的本質規律，同步增強學生的物理學習興趣和效率。再者，并非所有物理現象都是肉眼可視的，無論是自制教具還是常規的實驗室器材，都只能反映出宏觀的物理變化，這不是自制教具的缺陷，而是從物理學科特點衍生的共性問題。教師在應用自制教具創設情境時可以適度引入現代科技，如在關于音色、靜電、氣壓等內容的課程中，教師可以一邊操作自制教具，演示宏觀的物理現象，同時播放對應的虛擬仿真課件、數據波形圖等等，為學生呈現肉眼不可見、耳朵辨不明的微觀物理變化，引導學生從宏觀和微觀兩個角度出發，討論、辨析物理現象的規律，從而使教學情境更添趣味，提高自制教具的應用成效。

（三）拓展實驗探究空間，應用自制教具改進實驗

實驗是中學物理教學中最關鍵的課型，同時也是自制教具的主要應用場景，新課程設置的必做實驗發揮著傳授知識、規范學生實驗操作手法的重要作用，在教學中是不能省略的。但是必做實驗對儀器、設備都有著較高的標準和要求，如果實驗室中缺少相應的器材，很多實驗課都會面臨開展阻力。必做實驗的器材并非獨一無二的，很多自制教具都可以作為標準化實驗器材的“平替”來使用，也能達到理想的實驗效果［4］。為此，在中學物理教學中，教師應該針對現有實驗器材不足的問題，應用自制教具改進必做實驗，拓展實驗探究空間，豐富學生的物理學習資源。首先，教師應該對物理必做實驗的所用器材進行梳理和清點，明確哪些環節的設備和工具有缺失，然后尋找適宜的材料研發自制教具，用以替代缺失的實驗器材。比如沒有馬德堡半球，就用小皮碗或廢舊針筒來替代；平面鏡的數量不足，就用茶色玻璃替代等。再者，教師方面在備齊自制教具之后，還應該在課堂上引導學生用自制教具改良常規實驗。教師可以為學生出示教材所規定的、必做實驗的裝置圖和示意圖，介紹現有的實驗室器材和自制教具，組織學生合作研討、細化實驗流程，把自制教具融合到原來的實驗流程中，形成可行的改進方案，并通過操作完成實驗，教師在其間引導學生觀察、思考，傳授規范的操作手法，探討實驗過程和成果，挖掘實驗背后的物理學本質原理，從而保證物理必做實驗的足量開設，使學生感知到自制教具的獨特功能和魅力。

（四）構建創新實踐課堂，鼓勵學生自主制作教具

新課改背景下的中學物理教學追求構建創新實踐型課堂。要想達成這個目標，教師必須延展思路，開發一些標新立異的物理實踐活動。研發教具的主體不單單是教師，學生也可以充分地參與其中，一件自制教具的完成和投入使用需要經過構思、設計、選材、加工和調試等多個步驟，這是啟迪學生創新思維、強化實踐技能的絕佳契機。因此，在新時期的中學物理教學中，教師可以將自制教具作為“敲門磚”，打開學生創新實踐的窗口，根據物理實驗教學的需求，鼓勵學生自主、合作制作教具，再使用這些教具做實驗，學生勢必會形成良好的創客精神。首先，在學生動手制作物理教具的初期，教師應該帶領學生從低難度的教具做起。如某種實驗器材的數量不多，無法支持分組實驗的需求，這時教師可以把該器材的原件展示給學生，讓學生用生活材料動手仿制，得到與器材原件原理、功能相似的教具，用這樣的教具做實驗，學生更能享受到成功的喜悅。再者，當學生具備一定的教具制作經驗之后，教師可以布置難度更高、更復雜的教具研發任務，給學生出示實驗中缺失的器材，讓學生以小組為單位合作想方案、查資料、畫圖紙、找材料，通過集思廣益和分工協作，對平平無奇的材料進行創造性地改造和組裝，經過反復地調試和優化，制成符合物理實驗操作標準的教具，使學生習得動手技能，經歷發現、分析和解決問題的過程，最后用自制教具構建實驗裝置，探索多種實驗方法和原理知識，這樣學生就真正成為自制教具的研發和應用主體，體驗到變廢為寶的樂趣，醉心于物理學科的實踐和創新［5］。

（五）鞏固物理教學效果，應用自制教具實施復習

復習是中學物理教學中的重要環節，以往教師沿用的復習手段較為單一，通常是帶領學生回顧一遍課本知識點，再出幾道練習題，本質上沒有脫離死記硬背和題海戰術，學生的注意力很容易渙散游離，無法保證復習教學的效率。自制教具在物理課堂教學的應用之初帶給學生的就是靈動、具象的情景，那么在復習階段繼續引入自制教具，無疑會迅速激活學生的知識經驗，牽引學生的思維回溯課堂，深化對所學知識的記憶和理解。為此，教師應該以鞏固物理教學效果為目標，應用自制教具實施復習，改善單調、機械的復習模式，幫助學生在愉悅的心理狀態下構建完善的物理知識體系。如教師可以將在知識新授環節使用過的教具重新拿出來，采用問題導學的方式，引導學生回憶自制教具的演示、操作過程以及通過教具領會到的物理概念知識和變化規律，在學生準確地作答之后，教師再點2～3 名學生上臺，親手演示自制教具，邊演示、邊解說，復現曾經的學習場景，鼓勵其他學生在臺下認真地觀看、傾聽和糾錯，思考自己是否也會出現相同的紕漏，最后讓學生反饋掌握不牢靠以及仍舊存疑的知識點，教師進行集中的精細解答。這樣通過應用自制教具優化復習方式，學生就能切身地參與復盤物理知識的過程，實現加深認知、升華復習效果的目標［6］。

三、結語

綜上所述，在中學物理教學中應用自制教具，不僅能改善物理實驗教學資源匱乏的現狀，也能激發學生對生活中物理現象的求知欲和探索欲，還能強效培養學生的創新精神和實踐能力，是開創物理教學新局面的必由之路。教師應該根據物理教學需求，做好教具的制作和研發工作，積極應用自制教具創設情境、改進常規的必做實驗、實施物理復習教學，同時鼓勵學生自主、合作研發教具，構建創新實踐型的物理課堂，增強學生深入鉆研物理的積極情感，從而借助自制教具拓展物理實驗探究空間、鞏固教學效果。