初中物理自制實驗教具的設計及應用

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008 -0333（2025）20-0107 -03

初中物理教學是學生科學素養形成的基石，更是探索自然奧秘、培養邏輯思維能力的重要途徑.然而，傳統的實驗教學模式往往受限于實驗器材的單一性、實驗過程的枯燥性以及資源的有限性，難以充分激發學生的興趣和探索欲[1]．自制實驗教具作為一種創新的教學手段，正逐漸走進初中物理課堂.

自制實驗教具的設計原則

自制教具是指教師為了輔助教育教學活動，利用身邊可獲取的材料，自己設計制作而成的教學輔助工具或設備，旨在提高教學效果，增強學生的學習興趣，使抽象概念具體化，復雜問題簡單化，從而幫助學生更好地理解和掌握知識點[2].教師在自制實驗教具時，需要遵循以下幾個設計原則

1. 1 教育性原則

教育性原則是自制實驗教具設計的核心要求，它不僅強調教具必須緊密圍繞教學目標和教學內容展開，更要確保學生能夠通過教具直觀理解物理概念和規律.教師在進行教具設計時，要避免出現教具華而不實或偏離主題的情況，而是要追求簡潔明了，直接服務教學需求.在設計過程中，教師需要充分考慮學生的學習需求和認知水平，確保教具在教學過程中能夠發揮積極作用.

1. 2 科學性原則

科學性原則是指在設計和制作自制實驗教具時，必須基于科學的理論和方法，確保教具能夠準確反映和演示所要教授的科學概念和原理.這一原則要求教具的結構、功能、操作過程和實驗結果都要符合科學規律，具備可靠性和再現性，從而避免誤導學生，保證教學效果.科學性原則的核心在于通過嚴謹的科學驗證和合理設計，使教具成為有效的教學工具，幫助學生直觀理解和掌握科學知識.不遵循科學性原則會嚴重削弱教具的教育價值，甚至產生負面影響，阻礙學生的思維發展.

1.3 實用性原則

實用性原則是自制實驗教具設計中不可或缺的要求，強調教具在教學過程中的實際應用價值.根據該原則，教具不僅要符合教學內容，還要具有操作簡便、成本適中、使用靈活的特點，確保在課堂中能夠有效使用，提升教學效率.教師在設計教具時應充分考慮學生的認知水平和課堂環境，避免復雜或難以操作的設計，確保學生能夠自主參與實驗過程.例如，教具的體積和重量應適合課堂演示，并易于攜帶和儲存.同時，材料選擇要經濟耐用，以降低制作成本，增加使用壽命

1.4 創新性原則

創新性原則強調教具的設計要具有新穎性和獨特性，能夠突破傳統教學方式的局限，激發學生的學習興趣.教師在設計教具時，要勇于嘗試新的材料、技術和方法，使教具更具創造性和趣味性.該原則的核心在于通過新穎的設計，讓學生在操作和觀察教具時產生探索和思考的動力，進而深化對教學內容的理解.例如，教師可以運用現代科技，如3D打印技術或智能傳感器，設計具有互動功能的教具，從而提升學生的參與感和動手能力.通過遵循創新性原則，教師不僅可以提高教學的趣味性和吸引力，還能幫助學生培養創新思維，促進其綜合能力的發展

2 自制教具的實際應用實踐

2.1 運用自制教具，激發學生學習興趣

興趣是學生主動學習和積極思考的動力源泉.物理作為一門抽象且理論性較強的學科，容易讓學生產生畏難情緒，進而失去學習的熱情.教師通過運用自制教具，能夠激發學生的好奇心和探索欲，使他們更加主動地參與到課堂活動中來.當學生對物理現象和原理產生濃厚興趣時，他們會更加專注地聽講、積極地思考并樂于動手實驗，從而化解這種畏難情緒，更深入地理解和掌握物理知識.自制教具打破了傳統教學方式的單一性，帶來了更加生動、直觀的學習體驗.自制教具往往具有靈活性和趣味性，能引發學生的好奇心，使他們更愿意主動參與學習活動.同時，這種教學方式能夠增強學生的感官刺激，激發他們對知識的探索欲望，增加課堂互動，從而提高學習效果.

例如，在進行“靜電”部分教學時，教師可以以塑料袋、毛巾、塑料管為材料，自制“靜電章魚”，激發學生的學習興趣.首先，剪下一段塑料帶，末端打結，再把塑料帶撕開，做成章魚的造型，如圖1所示.接著，把“章魚”平放桌子上，用毛巾朝一個方向摩擦.再用毛巾摩擦塑料管，如圖2所示，當聽到有嘅里啪啦的聲音后，停止摩擦.最后，將塑料管放在“章魚”的下方，就可以看到靜電“章魚”如圖3所示.通過這種自制教具，學生可以直觀地看到靜電現象，體驗靜電的產生和作用，為學生提供一個生動、有趣的學習體驗，從而激發他們對物理學習的興趣。

2.2運用自制教具，簡化實驗過程

相比學校提供的統一實驗器具，自制教具在簡化實驗過程上具有明顯優勢.首先，自制教具能夠根據教學目標和實驗需求進行靈活設計，避免了傳統器具可能帶來的復雜操作.這不僅降低了學生在實驗中的操作難度，還可以節省實驗時間和資源.其次，自制教具能夠更加直觀地展示實驗原理，簡化實驗步驟，使學生在理解核心概念時更加清晰明了.再次，自制教具的使用可以減少實驗誤差，提高實驗結果的準確性，幫助學生更快地獲得預期的實驗數據.最后，自制教具的靈活性使教師能夠根據學生的理解能力進行個性化調整，增強了實驗教學的互動性和趣味性，激發學生的學習興趣

例如，在“光的反射”教學中，傳統的教學器材存在操作復雜、現象不明顯等缺點，教師可以利用自制教具進行教學，教具設計如圖4所示，主要由透明亞克力板、平面鏡、不同顏色的激光筆組成.與傳統實驗教具不同，該自制教具的設計允許學生在不同位置同時操作，并且可以直接讀取光路的角度值.這一特點使得學生能夠在較短的時間內獲取多組實驗數據，從而加速實驗進程，提升整體教學效果.此外，該教具通過借用煙霧來增強光線的可視性，有效解決了傳統實驗中光線不清晰的問題.在傳統的光學實驗中，光線往往難以準確觀察，導致學生對光的路徑產生誤解，而煙霧的引入使得光線的路徑更加清晰直觀，極大改善了實驗體驗.另外，實驗過程中形成的三維立體光線不僅增強了學生對光的空間感知，還幫助學生更好地理解光的傳播規律.每條入射光線對應唯一的反射光線，這使學生能夠直觀地觀察到反射定律的實際應用.同時，法線的作用通過這一立體結構得到了強化，學生可以更加清楚地認識到法線在光學實驗中的輔助作用，進一步加深了對光學原理的理解

2.3 運用自制教具，生動化物理原理

在傳統教學中，物理原理的呈現通常以理論化的方式進行，主要通過公式、定義和概念的講解來傳授知識.這種方法雖然能夠系統、完整地展示物理學的邏輯和規律，但這種理論化的教學方式往往以文字和符號為主，需要學生具備一定的抽象思維能力才能深入理解.對于缺乏相關背景知識或抽象思維較弱的學生來說，單純依賴理論講解容易使學習變得枯燥乏味，甚至可能對物理學科產生畏難情緒.自制教具的使用，能在很大程度上解決該難題.教師運用自制教具，可以將枯燥的物理原理以生動形象的方式呈現出來，把理論知識轉化為可觀察的現象，幫助學生從視覺、觸覺等多感官的角度體驗和感知物理現象.通過這種方式，物理原理不再是晦澀難懂的符號和公式，而是鮮活的、可感受的現象，從而激發學生的學習動力和探究精神

例如，教師在講解“浮力產生的原因”時，教材從立方體的上下表面的壓力差出發進行理論講解，很難以讓學生真正理解浮力產生的原因和機制.此時，教師可以自制教具，讓學生通過實際操作和觀察，感受浮力產生的原因.自制教具如圖5所示，所需要的材料有亞克力板和橡皮膜.實驗操作時，教師先將立方體放在內部水槽中，往內部水槽緩慢加水，讓學生觀察橡皮膜的變化.此時，學生會發現盡管內部槽中已經加入了足夠多的水，立方體并沒有浮起來.之后，教師向外部水槽緩慢加水，讓學生繼續觀察橡皮膜的凹陷程度.當立方體下表面橡皮膜的凹陷程度略大于上表面橡皮膜的凹陷程度時，立方體就會浮起來，如圖6所示，通過這樣的實驗操作，學生能夠直觀地觀察到浮力產生的過程

3 結束語

在初中物理教學中，自制實驗教具的設計和應用是提高學生學習興趣和深化學習理解的重要途徑.通過自制教具，不僅能夠增加課堂的趣味性和生動性，還能夠幫助學生更直觀地理解抽象的物理概念，培養他們的實踐精神和動手能力.在今后的教學中，教師應進一步挖掘自制實驗教具的潛力，不斷創新設計，豐富教學內容，讓學生在輕松、愉快的氛圍中享受物理學習的樂趣。

參考文獻：

[1］黃盈.自制教具在初中物理力學教學中的應用[D].貴陽：貴州師范大學，2024.

[2］高彥義.自制教具在高中物理教學中的應用［J].中學物理教學參考，2024，53（08）：35-37.

[責任編輯：李 璟]