自制教具在高中物理教學中的應(yīng)用研究

摘" 要：物理教學內(nèi)容對學生而言往往較為抽象和復(fù)雜，而物理實驗可以憑借其趣味性、直觀性和探究性等特點，有效彌補了傳統(tǒng)物理課程教學的不足。隨著新課程改革的不斷推進，教師可以通過制作自制實驗教具來提升物理教學效果。以自制勻變速直線運動規(guī)律演示儀為例，對自制教具在高中物理教學中的應(yīng)用進行了初步研究。

關(guān)鍵詞：高中物理；自制教具；勻變速直線運動規(guī)律演示儀；實驗；科學素養(yǎng)

文章編號：1671-489X（2025）05-00-03" " " " " DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.05.0

0" 引言

隨著新一輪教育大綱的修訂和新課標的實施，物理課程中配備的大量常規(guī)實驗器材已難以滿足教學內(nèi)容的多樣化需求。同時，現(xiàn)有實驗器材的使用周期限制，進一步凸顯了自制教具的重要性和迫切性。利用生活中的常見“廢品”制作實驗器材、借助生活中的現(xiàn)象研究物理規(guī)律，可以將教材中的知識具體化、生活化。這不僅能激發(fā)學生探究知識的熱情，還能提高其參與教學活動的積極性，從而提升學習效率。

1" 自制教具在高中物理教學中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著教育技術(shù)的不斷發(fā)展，高中物理教學對教具的需求也在逐漸提高。傳統(tǒng)的教具往往局限于實驗器材和教學模型，無法滿足學生直觀感知物理現(xiàn)象的需求。而自制教具作為一種創(chuàng)新性的教學手段，正逐漸在高中物理教學中得到應(yīng)用。

目前，自制教具在高中物理教學中的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的成效。一方面，自制教具能夠根據(jù)具體的教學內(nèi)容和學生的實際情況進行靈活設(shè)計，從而更好地滿足教學需求。教師利用自制教具演示物理現(xiàn)象的過程，可以加深學生對物理原理的理解[1]。另一方面，學生在制作教具的過程中，既能提升動手能力，又能培養(yǎng)創(chuàng)新精神，進而促進綜合素質(zhì)的全面提高。然而，自制教具在高中物理教學中的應(yīng)用仍然存在一些問題。首先，自制教具的制作需要一定的時間和成本投入，對于一些資源有限的高中來說，難以全面推廣。其次，自制教具的質(zhì)量和教學效果也存在一定差異，需要教師在使用過程中不斷改進和優(yōu)化[2]。最后，一些教師對教具的制作和使用缺乏足夠的經(jīng)驗和技能，也制約了自制教具在高中物理教學中的廣泛應(yīng)用。

綜上所述，自制教具在高中物理教學中的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的進展，但仍然面臨著一些挑戰(zhàn)和問題。為了更好地發(fā)揮自制教具在高中物理教學中的作用，需要進一步加強對其制作和使用的研究和實踐。

2" 自制教具在高中物理教學中的優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)教具，在高中物理教學中應(yīng)用自制教具具有諸多顯著優(yōu)勢。這些優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在教學效果的提升上，還體現(xiàn)在對學生綜合能力的培養(yǎng)上。

首先，自制教具能夠更直觀地展示物理現(xiàn)象和原理。通過自制教具，教師可以根據(jù)教學內(nèi)容的需要靈活設(shè)計實驗裝置和模型，使抽象的物理概念和原理具體化、可視化。這樣的教學方式能夠幫助學生更好地理解和掌握物理知識，提高他們的學習興趣和積極性。其次，自制教具能夠培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神。在教具的制作過程中，學生需要動手實踐，思考如何設(shè)計、制作和改進教具。這樣的過程不僅能夠鍛煉學生的動手能力，還能夠培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。同時，學生在參與教具制作的過程中，還能夠加深對物理知識的理解和應(yīng)用，提升他們的綜合素質(zhì)。最后，自制教具還具有成本較低、可重復(fù)使用等優(yōu)勢。相比于購買昂貴的實驗器材和教學模型，自制教具的制作成本相對較低，更易于在高中物理教學中推廣使用。同時，自制教具可以根據(jù)需要進行改進和優(yōu)化，具有更強的靈活性和適應(yīng)性。

綜上所述，自制教具在高中物理教學中具有諸多優(yōu)勢，不僅能夠提升課堂教學效果，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神，還有效降低了成本，具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，如何更好地發(fā)揮自制教具的優(yōu)勢，需要廣大物理教師在教學實踐中不斷探索和總結(jié)[3]。

3" 自制教具在高中物理教學中的應(yīng)用實例

勻變速直線運動是高中生遇到的第一個物理探究實驗，其探究思路和思維邏輯與初中實驗相比有了很大變化。學生需要通過探究實驗歸納得出勻變速直線運動物體的基本規(guī)律。該實驗從實驗操作到知識的歸納總結(jié)，對學生的要求有了很大的提高。為了調(diào)動學生的學習自主性，提高課堂效率，本文創(chuàng)新設(shè)計了勻變速直線運動規(guī)律演示儀。

3.1" 設(shè)計原理

高中物理自制教具的設(shè)計原理主要基于物理學科的知識體系和學生的認知特點。在設(shè)計過程中，教師需要充分考慮教具的直觀性、趣味性和實用性，以便更好地輔助教學。同時，教具的設(shè)計還應(yīng)該注重與教材內(nèi)容的緊密結(jié)合，確保學生在使用中能夠深入理解物理知識。勻變速直線運動規(guī)律演示儀以從輸液器中自由下落的液滴作為研究對象，水滴在下落過程中做勻變速直線運動。連續(xù)滴落的水滴在空中排成一條直線。通過研究下落過程中排列的水滴的運動規(guī)律得出勻變速直線運動的規(guī)律。

3.2" 制作材料

自制教具的選材非常關(guān)鍵，直接影響到教具的質(zhì)量和使用效果。在選擇材料時需注意幾點原則。1）注意材料的安全性：確保所選材料無毒、無害，不會對學生造成傷害。2）注意選擇耐用性好的材料，確保教具能長期使用。3）選擇易于加工的材料，方便教師根據(jù)需要進行裁剪、粘貼等操作。4）在保證教具精密度的前提下，盡量選擇性價比較高的材料，以降低制作成本[4]。基于以上原則，本次實驗教具的制作材料包括：高度1.2米的木質(zhì)支架一個、方木板一塊、注射器一支、輸液器一套、長度1米的刻度尺一副，手機一部。

3.3" 制作過程

在制作過程中，需要注意對自制教具的細節(jié)處理，確保其精度和耐用性。此外，制作過程中還需注意安全，避免發(fā)生意外傷害。

1）將高度1.2米的木質(zhì)支架、1.2米的PVC塑料管和方木板組成主體框架，如圖1a所示。

2）將輸液器掛在木質(zhì)支架上，調(diào)整輸液管的位置，使其與刻度尺在一條直線上，如圖1b所示。

3）將長度1米的刻度尺貼在豎直放置的木板上，如圖1c所示。

4）檢查與調(diào)整：檢查教具的結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)固，功能是否正常，并根據(jù)需要進行調(diào)整，確保教具符合設(shè)計要求。

3.4" 操作方法

1）在輸液瓶中裝滿水，通過調(diào)節(jié)流量控制器讓水滴連續(xù)滴落，如圖2a所示。

2）打開手機拍照功能，選擇專業(yè)模式，然后設(shè)置快門曝光時間選擇1/1000 s，如圖2b所示。

3）將手機攝像頭設(shè)置好后，對自由下落的水滴進行拍照。然后將照片投影到多媒體上進行研究。

4）記錄數(shù)據(jù)：

①時間：讓水滴連續(xù)滴落，記錄1分鐘滴下水滴個數(shù)N，求出相鄰水滴時間間隔60/N；

②位移：通過對照卷尺的刻度，記錄水滴間的位置，可以測量出水滴間的位移X（圖2c），分析水滴間距離的關(guān)系（表1）。

3.5" 實驗結(jié)論

1）勻變速直線運動，在相等的時間間隔內(nèi)距離逐漸增大。

2）在相鄰相等的時間間隔內(nèi)，水滴的位移之差相等。

3.6" 注意事項

制作過程中，需要在輸液瓶頂部打孔，防止壓強變小，并注意水滴下落時間間隔變化。

3.7" 實驗拓展

學習自由落體以后，教師可以再讓學生利用X2-X1= X3-X2=…?X=aT2求出當?shù)氐闹亓铀俣萭，進一步提升他們的探究能力。

4" 自制教具給高中物理教學帶來的積極影響

4.1" 激發(fā)學生學習物理的興趣

勻變速直線運動規(guī)律演示儀是利用生活中的常見材料制作而成的，其演示的是學生熟悉的“打吊瓶”場景。通過手機拍照，非常直觀地將勻變速直線運動過程展示在學生面前。這種貼近生活的情境能夠自然地激發(fā)學生的學習興趣，使他們主動投入“猜測、觀察、解釋……”等一系列科學探究過程中。學生在這一過程中能夠放下對學習物理的畏懼心理，更自然且牢固地掌握實驗規(guī)律和結(jié)論，從而顯著提升教學效果。

4.2" 在動手實踐中自然提升學生的創(chuàng)造力

從自制教具的選材到改良，教師需要發(fā)揮創(chuàng)意、深思熟慮和精心設(shè)計，這不僅是教師創(chuàng)造性勞動的體現(xiàn)，更是其創(chuàng)新意識的彰顯。身教勝于言傳，教師將自制教具引入課堂，能夠?qū)⒆陨淼膭?chuàng)新精神傳遞給學生。此外，通過讓學生動手實踐重現(xiàn)實驗，能夠進一步提升學生的實驗探究能力和創(chuàng)新意識。

4.3" 培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度與勤儉意識

1）勻變速直線運動規(guī)律演示儀的制作和使用過程需要反復(fù)進行實驗和論證，切實培養(yǎng)了學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度；2）勻變速直線運動規(guī)律演示儀利用生活中一些常見的物品如輸液瓶、輸液帶等制作而成，很巧妙地變廢為寶，既節(jié)約了大量資金，降低了教育成本，又培養(yǎng)了學生勤儉節(jié)約的優(yōu)秀品質(zhì)。

5" 自制教具在高中物理教學中的局限性

盡管自制教具在高中物理教學中具有諸多優(yōu)勢，但同時也存在一些局限性，在某種程度上限制了其應(yīng)用效果和推廣范圍。

1）自制教具的制作需要較高的專業(yè)知識和技能。高中物理涉及的知識點多且復(fù)雜，要制作與教學內(nèi)容緊密相關(guān)的教具，教師需要具備扎實的物理專業(yè)知識和一定的制作技能，這在一定程度上限制了自制教具的廣泛應(yīng)用。

2）自制教具需要投入一定的制作成本。雖然自制教具相對于商業(yè)教具來說成本較低，但仍需要投入一定的材料和人力成本。

3）自制教具需要教師耗費大量的時間和精力進行設(shè)計、制作和調(diào)試，這對于教學任務(wù)繁重的教師來說是一個不小的負擔。

4）自制教具的可靠性和穩(wěn)定性有待驗證。由于自制教具的制作過程中可能存在一些不可控因素，如材料選擇不當、制作工藝不精細等，導(dǎo)致自制教具的質(zhì)量和性能不穩(wěn)定，可能會影響教學效果。因此，在使用自制教具時，教師需要對其進行充分地測試和驗證，確保其可靠性和穩(wěn)定性。

5）自制教具的適用范圍有限。不同地區(qū)、不同時期的學生情況存在差異，自制教具可能無法完全適應(yīng)所有學生的需求。此外，一些復(fù)雜的物理現(xiàn)象和實驗需要更專業(yè)的設(shè)備和儀器來展示，而自制教具可能無法滿足這些需求。

綜上所述，自制教具在高中物理教學中雖然具有諸多優(yōu)勢，但也存在一些局限性。為了更好地發(fā)揮自制教具的作用，教師需要充分認識其局限性，并在實踐中不斷探索和改進。

6" 結(jié)束語

自制教具的設(shè)計與制作不僅能提升教師和學生的創(chuàng)新意識、思維邏輯能力和動手操作能力，更能凸顯學生在探究問題過程中的主體地位，為高中物理課堂營造了一個充滿活力和創(chuàng)造力的氛圍，激發(fā)了學生的學習興趣，提高了其學習物理的積極性，并有助于培養(yǎng)他們的物理學科素養(yǎng)。因此，廣大教師需在自制教具的道路上持之以恒、堅定前行。

7" 參考文獻

[1] 陸玫琳.自制教具可視化模擬α粒子散射實驗[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2022（10）：40-41，49.

[2] 劉書云，易庭豐，彭朝陽.跟隨時代發(fā)展自制教具助力物理教學：以超重與失重為例[J].中學物理，2022，40（9）：52-54.

[3] 陳芳.高中物理自制教具的有效利用與對學生能力培養(yǎng)的研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2012（8）：30-31.

[4] 陳小莉.中學物理教學法實驗課改革初探：開展自制教具學具技能訓練[J].安康師專學報，2003（3）：78-80.

作者簡介：周玉欣，中級教師。