自制教具在實施新課標(biāo)下的獨特魅力

郭志剛

自制教具活動的開展，是培養(yǎng)師生創(chuàng)新精神和實踐能力的重要途徑，是新課程教學(xué)改革與發(fā)展、全面實施素質(zhì)教育的重大舉措。自制教具活動開展得如何，將對新課程理念的全面實施和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)產(chǎn)生一定影響。

一、新課標(biāo)下自制教具的獨特意義

新課程改革的主旨是讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，培養(yǎng)學(xué)生探究精神、實踐能力以及創(chuàng)新意識。我校教師在教育教學(xué)改革中緊跟國家教育改革步伐，在課堂教學(xué)以及實驗教學(xué)中改革以書為主、實驗為輔的教學(xué)模式，提倡多樣化教學(xué)模式；多措并舉、因勢利導(dǎo)地將信息技術(shù)和自制教具滲透于課程教學(xué)的每個環(huán)節(jié)中。

在新課程改革全面推進的今天，如何培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和實踐創(chuàng)新能力是當(dāng)務(wù)之急，是每個教育者的首要任務(wù)。這就需要一線教師踐行新課標(biāo)，立足崗位，勇于創(chuàng)新，融多媒體與創(chuàng)新教具于一體，讓自制教具為教學(xué)服務(wù)。

實驗教學(xué)是實施素質(zhì)教育的主陣地，一個學(xué)校實驗教學(xué)及自制教具活動的開展情況，體現(xiàn)了基礎(chǔ)教育為高一級教育輸送人才的創(chuàng)新能力?！翱平膛d國”理應(yīng)率先以“科教興校”為施教目標(biāo)。我校擁有一支團結(jié)、奮進、務(wù)實、向上的自制教具團隊，將課堂教學(xué)和實驗教學(xué)開展得有聲有色，每時每刻都在潛移默化地感染著在校學(xué)生，點撥他們的創(chuàng)新心靈。因此，我校培養(yǎng)出的學(xué)生是“站起來能說”“坐下來能寫”“動手能創(chuàng)新”的備受歡迎的新一代中學(xué)生。

我校踐行“人人皆參與”“處處皆團隊”“事事爭創(chuàng)新”的思想，在歷屆省、市組織的自制教具評比中均取得優(yōu)異成績，展現(xiàn)出自制教具在新課程標(biāo)準(zhǔn)下的獨特魅力。

二、自制教具在新課標(biāo)下的獨特功能

1.自制教具的高效性

新課程標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)計的實驗及探究活動，部分受當(dāng)時科學(xué)技術(shù)的制約和時代限制，一些很易滲透現(xiàn)代教學(xué)手段和知識內(nèi)容的實驗起點較低、創(chuàng)意陳舊、觀念落后。例如“焦耳定律演示實驗”(實驗所用裝置獲河北省第九屆自制教具一等獎)，因當(dāng)時科學(xué)家就身邊僅有的物質(zhì)條件而設(shè)計出此實驗，在當(dāng)時具有很大影響力及推廣意義。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，實驗裝置不免有些落后，但又沒有更好的東西取而代之，所以從設(shè)計開始一直沿用至今。筆者認(rèn)為“焦耳定律演示實驗”是初級中學(xué)定量實驗中的一個重要實驗，關(guān)系到公式Q=I2Rt中3個基本物理量的測定，任何一個量的測量都至關(guān)重要。因此通過多年實驗教學(xué)嘗試，對本實驗做了重大改進。

(1)組成與原理

該演示儀由密閉容器(錐形瓶)、導(dǎo)液玻璃管、電阻絲、接線柱、四孔橡膠塞、調(diào)氣閥、后背板、底座等組成。其原理是：給密閉容器的電阻絲通電，電阻絲放出熱量使密閉容器內(nèi)的空氣受熱后體積膨脹，壓強增大，從而推動玻璃管指示液面上升。液面上升高度大小表明了電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量的多少，進而說明通電導(dǎo)體放出熱量跟電流強度、電阻和通電時間有關(guān)。

A，B，C為3個同樣構(gòu)造的密閉容器。

錐形瓶、四孔橡膠塞、導(dǎo)線、導(dǎo)液管、調(diào)氣閥、鎳鉻合金絲、染色液。

(2)使用方法

準(zhǔn)備：實驗前，先將A，B，C三個密閉容器加入約100mL染色液，塞上四孔橡膠塞，調(diào)節(jié)調(diào)氣閥，使3個導(dǎo)液管的液面都在零刻度處。然后關(guān)閉調(diào)氣閥，并將演示儀的接線柱串接起來連到電源上。

實驗時，可一次性研究焦耳定律公式中三個物理量：I，R，T。也可分別演示R的大小，I的大小。

一次性驗證焦耳定律

觀察電流通過導(dǎo)體(純電阻電路)產(chǎn)生的熱量與電流強度、電阻和通電時間的關(guān)系。

將A，B，C三裝置依次串聯(lián)起來，再將C容器的電阻R3與R4并聯(lián)，接通電源。

自制了“焦耳定律演示儀”，使其能在較短時間內(nèi)一次性獲得公式中的I，R，T的定量關(guān)系。通過自制的“焦耳定律演示儀”，解決了教科書里原實驗難以達到知識點的最高境界，將本節(jié)教材的知識點、重點、難點解釋得淋漓盡致，充分展示了自制教具的節(jié)時性、高效性、科學(xué)性、驗理性。

2.自制教具的科學(xué)性

科學(xué)來不得半點馬虎，必須腳踏實地，熟知實驗原理、方法、操作。在新課標(biāo)初中化學(xué)課本，拓展知識H2爆炸實驗的操作中，按照教科書介紹的方法去完成，會對施教者及學(xué)生產(chǎn)生恐懼心理，并且操作成功率也很難把握。為改變此教學(xué)實驗的不足，通過多年實驗教學(xué)摸索，自行設(shè)計制作了“氫氣爆鳴演示儀”[獲邢臺市第十屆(教學(xué)成果)自制教具一等獎]。該教具能控制爆鳴室的通氣量，同時改用高壓點火方式，使本實驗操作起來安全易行。運用新工藝、新方法，充分展示了新課程理念在素質(zhì)教育課堂中的實施。該教具設(shè)計科學(xué)合理，揭示科學(xué)知識正確、操作簡便、現(xiàn)象明顯，最大限度地激發(fā)學(xué)生的探究欲望。自制教具的使用，使學(xué)生對重難點概念的理解變得容易得多。

3.自制教具的環(huán)保性

新課程標(biāo)準(zhǔn)下的《物理》教科書中，在講授氣體擴散教學(xué)內(nèi)容時，使用了能觀察到分子運動的NO2氣體，該氣體在實驗教學(xué)中使用頻率較高。但NO2氣體是有毒的，危害人體健康，污染環(huán)境，所以很多學(xué)校把物理、化學(xué)教學(xué)中使用較廣泛的NO2實驗，改為理論講解或播放視頻，而不去真正實驗，這樣就失去了實驗原有的主旨。針對這一現(xiàn)象，我校教師多年一直深思并研究，對此實驗進行創(chuàng)新設(shè)計，經(jīng)反復(fù)探索設(shè)計制作了“分子運動演示儀”(獲邢臺市第十一屆自制教具一等獎)。該教具設(shè)計科學(xué)、制作簡單、驗理準(zhǔn)確，巧妙地將氣體擴散的知識點呈現(xiàn)給學(xué)生，大大彌補了以上不足，并且科學(xué)環(huán)保，從實驗室制備NO2到演示NO2的分子運動，再到NO2的回收，始終在一個密閉容器內(nèi)進行。運用新工藝、新方法，操作簡單，安全可行，節(jié)時高效，綠色環(huán)保，具有可復(fù)制性、可操作性強的特點。

4.自制教具的多功能性

新課程標(biāo)準(zhǔn)人教版九年級《化學(xué)》教材(上冊)，在空氣成分的測定及質(zhì)量守恒定律演示實驗中，其設(shè)計存在不足。教科書所展示的實驗，一是對環(huán)境有污染，二是量化不夠嚴(yán)密，三是易造成錯誤認(rèn)識。針對以上不足，創(chuàng)新設(shè)計制作了“空氣成分測定及質(zhì)量守恒定律演示儀”(獲邢臺市第十屆自制教具一等獎)。

(1)實驗步驟

①取紅磷適量(足以把容器內(nèi)O2耗完還有剩余)；

②塞上五孔塞，連好電路；

③連接好裝置，檢驗好氣密性；

④閉合電鍵，反應(yīng)開始；

⑤反應(yīng)停止，冷卻后，慢慢打開水止，燒杯中的水就會吸到發(fā)生器內(nèi)。

(2)實驗特點

整個反應(yīng)在密閉容器中進行，無任何污染物泄露，不會對環(huán)境造成污染，有利于對學(xué)生進行環(huán)保教育。具有操作簡單、安全可靠、現(xiàn)象明顯的特點。

一儀多用，可以用來做質(zhì)量守恒定律實驗，只要把水止處的橡皮管與直角導(dǎo)管斷開，用水止夾夾住橡膠管即可。

“空氣成分的測定”及“質(zhì)量守恒定律”是教科書中的重點也是難點，為解決教學(xué)儀器的不足和教學(xué)重難點的突破，創(chuàng)新設(shè)計的自制教具必須符合基礎(chǔ)教育課程改革的基本理念，有利于推進素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力，有利于實驗教學(xué)，體現(xiàn)科學(xué)知識和科學(xué)過程相統(tǒng)一的原則。有利于學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識，樹立科學(xué)意識，有利于引發(fā)學(xué)生思考，適于探究式教學(xué)。該教具設(shè)計巧妙、構(gòu)思新穎、操作方便、制作簡單，稍微改動既可做“空氣成分的測定”又可做“質(zhì)量守恒定律”實驗，充分體現(xiàn)了這款自制教具的多功能性。

5.自制教具的創(chuàng)新性

自制教具在符合科學(xué)性和教學(xué)的適用性的前提下，要不斷創(chuàng)新，使其更科學(xué)、更合理。這就要求我們工作在各個戰(zhàn)線上的教師以及科學(xué)探究人員不斷地豐富和更新知識，加強理論研究，積極學(xué)習(xí)和探索。隨著時代發(fā)展，學(xué)習(xí)新工藝、新技術(shù)，應(yīng)用新工藝、新技術(shù)，勇于實踐研制新教具，填補教具的不足。

在素質(zhì)教育的進程中，通過多年實驗教學(xué)探索、嘗試、實踐研究，有關(guān)液體壓強的儀器有很多，如“液體壓強演示儀”“帕斯卡球”等，但唯獨沒有“氣體壓強演示儀”。怎樣證明氣體與液體同性？教科書只能借助“墻壁衣鉤”“熱桶冷封”實驗突破本節(jié)難點，很難說服學(xué)生。筆者設(shè)計了“氣體壓強演示儀”(獲河北省第十屆自制教具二等獎)，這項自制教具填補了“氣體壓強演示儀”的空白。

“氣體壓強演示儀”在實驗教學(xué)中得以廣泛運用，驗證準(zhǔn)確，操作簡單，現(xiàn)象明顯，生動形象，將密閉容器內(nèi)氣體向各個方向都有壓強一一展示。大氣壓強實驗清楚明了，將知識與智慧融為一體。該教具設(shè)計新穎，構(gòu)思巧妙，充分體驗了科學(xué)實驗的方式、方法和內(nèi)容。

6.自制教具的探索性

自制教具對豐富教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)師生創(chuàng)新精神和實踐能力，提高教學(xué)質(zhì)量，推動基礎(chǔ)教育課程改革起到了積極的作用。

我校教師設(shè)計制作了“有毒氣體制備及性質(zhì)探究儀”(獲河北省第十屆自制教具三等獎)，初中化學(xué)硫的燃燒，酸雨危害的模擬實驗，高中化學(xué)H2S，SO2，NO2的制備及性質(zhì)實驗，都涉及有毒、有污染的氣體。這些實驗按教科書中的介紹去完成，或多或少會對探究者帶來危害，對環(huán)境產(chǎn)生污染。經(jīng)過多次嘗試，不斷改進，我們制得了具有探索性的“有毒氣體制備及性質(zhì)探究儀”，使此類實驗在密閉容器中進行，并可以吸收、處理尾氣，最大限度地減少了對實驗者和環(huán)境的污染。該探究儀節(jié)能、環(huán)保、快捷，符合未來化學(xué)自制教具的走向—管道化、封閉化、儀器化，且容納實驗多，還可進行分子運動、空氣成分測定、燃燒條件探究等，將諸多知識點、重點、難點，借助創(chuàng)新教具化整為零。

實驗做得好、做得巧，可以起到四兩撥千斤的作用。我們的教學(xué)不僅僅是要“教給學(xué)生知識”，更重要的是啟迪智慧、點撥靈性，埋下一顆顆愛科學(xué)、探究科學(xué)的種子。一直以來，我們通過一系列自制教具的探索及巧妙的實驗來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的熱情，找準(zhǔn)學(xué)生學(xué)習(xí)的切入點，最大程度地發(fā)揮和挖掘教學(xué)儀器及自制教具的特有功能。

三、自制教具的展望

我省自制教具在國家舉辦的一系列自制教具活動中都走在全國前列，為實驗教學(xué)改革做出了貢獻。在全國自制教具評比活動中取得七連冠，成為我省普教事業(yè)的亮點。

1.自制教具的研究沒有止境

教育是一項事業(yè)，辦好學(xué)校有三大支柱：教材、教師、教具，三者缺一不可。當(dāng)教材、教師具備后，教具就成了提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。教育事業(yè)的創(chuàng)新、發(fā)展對教學(xué)儀器的需求沒有止境，所以自制教具的研究也沒有止境。教育改革的發(fā)展離不開教具，只會對自制教具提出更高的要求，而自制教具的發(fā)展沒有最好，只有更好。

2.自制教具有廣泛的群眾基礎(chǔ)

實驗技術(shù)人員、廣大教師、教育界的領(lǐng)導(dǎo)和工作人員把自制教具活動當(dāng)成一項事業(yè)去完成，他們不惜體力、精力和財力，為這項工作的開展堅持不懈，忘我工作，為自制教具研究提供了強有力的后盾和保障。

3.自制教具要有完整的評價機制

自制教具的制作對制作者來說也是一個知識內(nèi)化再吸收，并且再將知識外化應(yīng)用的過程，堅持正確的研究方向和理論指導(dǎo)，及時總結(jié)經(jīng)驗提出改進意見，在今后自制教具活動中少走彎路，不斷前進。在各級領(lǐng)導(dǎo)的重視下，自制教具活動形成一套完整的選拔、講解、交流體制。過去的成績只能說明過去，如何認(rèn)識自制教具的現(xiàn)狀、發(fā)現(xiàn)問題，對我們來說更為重要。

四、結(jié)束語

隨著社會的發(fā)展、科技的進步，新設(shè)備和新工具的應(yīng)用，一定會促進高、精、尖自制教具的設(shè)計和制作，一定會有更多的創(chuàng)新教具不斷推出，一定會在新課程教育教學(xué)實踐中展現(xiàn)其獨特的魅力。