高中物理自制教具的應用與創新分析

自制教具獲得簡單、使用便捷，一直以來都在各類學科的課堂教學中廣泛應用。而高中物理作為一門抽象的學科，其所蘊含的知識點，對于學生來說，往往難以理解。對此，通過利用方便易得的自制教具教學，進行難點、重點知識的演示，可以讓學生更好地理解課程內容，提高教學效果，因此，應積極探索高中物理自制教具的應用與創新，并不斷總結出有效的自制教具使用方法，從而更好地發揮教具的效能，提升物理教學工作水平。

一、自制教具在高中物理教學中的應用優勢

自制教具通常結構簡單、直觀明了，能夠幫助學生更好地理解物理概念和原理。通過自制教具的演示，教師可以將抽象的物理知識具體化、形象化，從而降低學生的學習難度，提高教學效果。此外，自制教具還可以作為教師講解的輔助工具，使課堂更加生動有趣，激發學生的學習興趣[1]。

一般來說，自制教具往往來源于生活中的常見物品，能夠拉近物理與學生的距離，讓學生感受到物理與生活的緊密聯系。在自制教具的過程中，學生可以動手實踐、親身體驗，從而增強對物理知識的興趣。同時，自制教具的創意性和趣味性也能夠激發學生的求知欲，促使其更加主動地探索物理知識[2]。

在自制教具的使用過程中，教師需要與學生進行充分的溝通和交流，并可以借此引導學生思考教具的設計原理、使用方法等，而學生也可以向教師提出自己的疑問和想法。這種交流有助于增進師生之間的了解和信任，促進師生關系的和諧發展，同時還可以幫助教師充分了解學生的學習情況和需求，從而更好地指導學生的學習。此外，由于自制教具通常使用生活中的常見物品或廢舊物品進行制作，所以，在成本上明顯低于昂貴的實驗器材，有利于降低教學工作開展成本，深入優化高中物理教學效果[3]。

二、高中物理自制教具的應用原則

在高中物理教學中，為了更好地發揮自制教具的應用優勢，在應用自制教具的過程中，需遵循以下幾項原則：

第一，科學性原則：自制教具最基本的目的是讓學生更好地掌握物理知識，所以教具本身應基于物理原理，且必須是科學、嚴謹、合理的，同時其應明確、直觀、準確地反映物理現象和規律，以確保自制教具在教學中應用的有效性。

第二，實用性原則：自制教具應易于制作和使用，能夠適應不同的教學場合和條件，滿足不同的教學需求和目的。為此，應選擇性價比較好、耐用材質的教具，并確保教具容易組裝、拆卸和運輸，能夠方便地進行實驗操作和展示，同時自制教具最好具有一定的可復制性，以便學生共同制作或教師多次使用。

第三，安全性原則：自制教具一定要保證安全性，特別是有學生參與使用的教具，應盡量避免明火、高溫、易碎易爆等問題，而且在使用過程中也應嚴格遵守安全操作規程，確保師生的安全。

第四，與學生需求相適應原則：應該根據學生的年齡特點和發展水平，選擇難度和復雜度合適的自制教具，以及教具使用方式、方法，而且自制教具的應用，應當注重調動和培養學生對物理的興趣和好奇心，激發和發展學生的創造力和實踐能力，以保證教具的應用效果。

第五，與課程內容相結合原則：自制教具的應用需遵循課程內容的安排和要求，且能夠有效地輔助或者替代正規實驗器材，幫助學生理解和掌握物理知識，以保證教育應用的準確性。

第六，自制教具的開發需要具備創新思維和個性化設計，應保證教師能夠借助教具培養更具創新能力的人才，通過引導學生根據自身的興趣、特長與需求，設計出既具有獨特性又蘊含創新精神的教學輔助工具，有效激發學生的創造力與想象力，從而在實踐過程中加深其學生對知識的理解與應用能力。堅持這一原則，有助于提升教學效果，促進學生全面發展，在此基礎上，為社會培養具備創新意識與實踐能力的人才打下堅實基礎。

三、高中物理自制教具的應用與創新策略

（一）結合教學內容，精選自制教具

在實際應用中，應立足于具體的教學內容，針對課程的重點和難點，精準選擇可以直觀展示物理原理、現象或規律的自制教具，由此讓抽象的物理知識，以更加具象化的方式呈現，幫助學生更好地理解和認知物理知識，提高教學效果。例如：在高中物理必修一“探究加速度與力、質量的關系”課程教學中，教師就可以圍繞加速度與力、質量之間的相關公式內容，選擇自制的槽碼牽引小車的教具。首先，將小車放在水平模板上，然后連接滑輪與槽碼，讓小車在槽碼的牽引下運動，再在小車質量不變的前提下，增減槽碼的數量，為學生演示加速度與力之間的關系。其次，在保持槽碼數量不變的前提下，增減小車上放置的木塊數量，為學生演示加速度與質量之間的關系，由此直觀地展示相關加速度公式的原理，降低學生對知識認知、理解的難度，提高教學效果。

此外，在自制教具的選擇上，還可以結合教學內容，針對不同的知識點，選擇對應的教具，同時可以在一節課程中，根據課程的重點和難點，選用多種自制教具，以直觀地為學生展示不同物理現象和規律，促進其對各個知識點的順利內化，而且多樣化的教具也能為學生帶來新鮮感，激發其學習興趣和好奇心，提高教學效果。例如：在高中物理必修一“牛頓第三定律”課程教學中，針對作用力與反作用力這一知識點，可以采用自制手拉彈簧教具，讓學生拉動彈簧，使其感受到彈簧產生的反作用力，幫助其理解作用力反作用這一抽象的物理概念。而針對物體受力分析這一知識點，則可采用自制小車教具，并在小車上放置小木塊，拉動小車，并結合講解，引導學生分析小木塊、小車的受力，使其能夠更好地理解受力分析相關知識。由此實現針對不同的知識點，選用相應的教具，讓課程教學中的教具選用呈多樣化，以確保教具應用與知識點的精準對應，提高教具應用的準確性，同時也多樣化教具的應用，也有利于提高課堂教學的趣味性，保持學生的注意力集中[4]。

在對教具進行選擇的過程中，教師還要注意做好定期評估，并通過觀察學生的學習情況和反饋意見，了解教具在教學中的實際效果和存在的問題，再根據評估結果，對教具的選用方案進行必要的改進和完善，進一步提高教具的應用效果。

（二）注重實踐操作，提升動手能力

在教具的應用中，鼓勵學生參與教具的制作過程，可以使其通過實踐操作，加深對物理原理的理解和記憶，從而在提升學生動手能力的同時，培養其創新思維和實踐能力。

在教學中，針對物理實驗課程，可以讓學生圍繞具體的實驗內容，制作教具，然后利用教具演示操作，對問題予以分析和解決，從而加深學生的知識點認知理解，同時培養其科學探究能力。在此過程中，為了確保學生能夠順利完成教具的制作，應為學生提供詳細的教具制作教程，包括所需材料、制作步驟、注意事項等，降低制作難度，并為學生提供或建議他們準備必要的制作材料，確保每位學生都能參與到教具制作中，且要為學生分組，讓其以小組為單位進行教具制作，借此通過團隊協作提高制作效率和質量。例如：高中物理必修三“練習使用多用電表”實驗課中，可以先為學生講解多用電表的使用方法，然后讓學生進行定值電阻、小燈泡、二極管的電阻測量，并讓其自主制作定值電阻、小燈泡，以及二極管電阻的測量電路，作為教具，再通過操作該教具，完成電阻的測量。在此過程中，需要先為學生分組，然后每組下發多用電表、定值電阻、小燈泡、二極管各一個，以及導線若干，讓學生以組為單位制作教具，再通過使用教具，完成電阻測量任務，由此實現學生對多用電表的實踐應用，提高其動手探究能力，同時加深其對多用電表應用知識的認知和理解。

此外，還可以圍繞具體的課程知識點，讓學生通過自制教具進行演示，從而加深其對知識點的記憶和理解。例如：在高中物理必修三“串聯電路和并聯電路”課程中，可以讓學生利用小燈泡、導線、電源分別自制串聯電路、并聯電路，然后對兩種電路的電流、電壓進行測量，得出串聯電路電流處處相等，并聯電路，總電流為各支路電流的和，以及串聯電路兩端總電壓，等于各部分電路兩端電流之和、并聯電路的總電壓與各支路電壓相等，由此借助實踐操作，讓學生驗證上述各物理規律，加深其對物理規律的記憶和內化，提高教學效果。

（三）強化課堂互動，促進知識內化

在高中物理教學中，運用自制教具進行課堂互動是一種有效的教學方法，能夠激發學生的學習興趣，提高其的動手能力和探究精神。在教學過程中，可以將學生分成小組，每組分配一套自制教具進行實驗，并通過小組合作，讓學生共同討論實驗步驟、觀察實驗現象、記錄實驗數據，最終得出實驗結論，實現課堂上學生之間的互動，促進其對實驗相關知識的內化。在此過程中，教師應充分發揮引導作用，幫助學生理解實驗原理、分析實驗現象、解決實驗中的問題，同時還可以提出一些啟發性的問題，引導學生深入思考，鍛煉其的思維能力，實現師生之間的互動。

在互動教學中，教師也可以利用自制教具進行課堂演示，并提出啟發性的問題，讓學生通過觀察教具所呈現出的物理現象和規律，結合對啟發性問題的思考，得出問題的答案，實現師生之間的問題互動，從而進一步加深學生對課堂難點、重點知識的理解和內化。例如：在高中物理必修二“功與功率”課程教學中，可以自制一個木頭小車作為教具，然后對小車施加多種力，使力與位移呈不同角度，再提出問題，“什么情況下力沒有做功？什么情況下力做了正功？什么情況下力做了負功？”之后，通過互動交流，引導學生認知力做功的幾種情況，并引出物理規律“當一個物體在幾種力的共同作用下，出現了位移，那么這幾種力做的總功，為各個力所做功的合”。借此通過圍繞自制教具的互動，幫助學生理解、內化知識點，提高教學工作效果。

（四）結合現代技術，創新教具設計

在教學過程中，為了給學生帶來更多的新鮮感，可以考慮結合現代技術，創新教具設計，以更好地吸引學生的注意力，提高教學工作效果。在自制教具的創新中，可以考慮利用3D建模軟件設計教具模型，然后通過3D打印機進行打印，以制作出形狀復雜、精度高的教具，如立體幾何模型、物理現象演示裝置等，由此幫助學生更直觀地理解物理概念和原理，增強教學效果。在此過程中，還可以考慮使用VR技術創建虛擬的物理實驗環境，作為教具，讓學生在其中進行實驗操作，觀察物理現象，以模擬出傳統實驗中難以實現的場景，如微觀粒子的運動、宏觀宇宙的現象等，同時還可以結合AR技術的應用，將虛擬信息疊加到真實世界中，學生可以隨時隨地通過智能手機或平板電腦等設備，觀看和操作虛擬的物理實驗，進一步擴展自制教具的功能范圍。

在教具的創新設計上，還可以考慮嵌入各種傳感器，如溫度傳感器、壓力傳感器、光傳感器等，可以實時采集實驗數據，并進行處理和展示，由此可以通過計算機或智能手機進行記錄和分析，幫助學生更深入地理解物理現象和規律。在此過程中，也可以將智能設備與自制教具相結合，實現數據的實時傳輸、處理和顯示，并通過智能設備的觸摸屏或語音控制功能，讓學生更方便地進行實驗操作和數據記錄。

此外，還可以利用在線設計平臺，如Auto-CAD、SketchUp等進行教具設計，并繪制三維模型，讓教具創新設計更加高效，同時也可以利用在線設計平臺所提供的資源庫和社區支持，獲取資源庫和社區支持，進一步推進自制教具的創新設計。在此過程中，也要積極運用互聯網搜索和下載相關的教具設計圖紙、視頻教程等資源，為教具創新提供參考，并與其他教師和學生進行交流和討論，促進教具創新水平的提升。但在教具創新過程中，需要注意，應注重趣味性的設計，并積極在教具設計中融入趣味性元素，如色彩搭配、形狀設計、互動游戲等，以更好地激發學生的學習興趣和好奇心，提高學生的學習體驗，深入優化自制教具的應用效果。

結束語

綜上所述，自制教具在高中物理教學中具有一定的應用優勢，可以為學生提供直觀的物理知識呈現，幫助其更好地認知、內化課程內容，提高教學效果。在自制教具的應用中，需從教具選用、教具互動、教具設計等多個角度入手，制定合理有效的教具應用措施，充分發揮教具的優勢效能，為學生對物理知識的深入學習提供更好的條件，促進高中物理教學工作的高質量開展。

參考文獻

[1]李，孟小兵．“交變電流”自制教具及其在課堂教學中的應用[].物理教學，2024，46（10）：26-30.

[2]蘇俊鵬，秦付平.充分利用DIS創新教具提升學生的科學思維：以“探究感應電流的產生條件”教學為例[J].物理教師，2024，45（9）：44-47.

[3]關菲，彭朝陽.深度學習視域下以創意教具賦能科學教育：以“安培力定量探究演示儀”為例[J].物理教學，2024，46（8）：28-34，21.

[4]劉林，鮑亞培，李孟.創新實驗教學促進高中學生物理核心素養發展：以全國中小學實驗教學說課活動為例].中國教育技術裝備，2024（13）：129-134.

本文系桓臺縣教育科學“十四五”規劃2025年度一般課題“深度學習視域下高中物理情境化教學實踐研究” （課題編號：2025HJG040）的部分研究成果。