自制特色教具 提升教學(xué)效能 ——“畫龍點(diǎn)睛”的自創(chuàng)物理教具學(xué)具

自制特色教具 提升教學(xué)效能
——“畫龍點(diǎn)睛”的自創(chuàng)物理教具學(xué)具

李 莉費(fèi)建良

(求真中學(xué)上海200431)

摘 要：物理學(xué)是一門實(shí)驗科學(xué)，在初中物理教學(xué)中，自制教具應(yīng)該是中學(xué)物理教學(xué)的重要組成部分之一，它對促進(jìn)教師和學(xué)生的創(chuàng)新、情感、態(tài)度、價值觀的培養(yǎng)起著重要作用.本文借助我校物理實(shí)驗室自制的部分教具，通過教學(xué)中的真實(shí)案例，對自制教具提升物理課堂教學(xué)效能一一加以闡明.

關(guān)鍵詞：自制教具提升教學(xué)效能

收稿日期：(2015-05-26)

記得一位老教師曾說過，“物理物理，由物及理”.“物”指事物、物體、現(xiàn)象，“理”是道理、原理、規(guī)律，先有“物”才有“理”，先見“物”才明“理”，多么簡潔又具有哲理的話??！

物理課上，教師就應(yīng)該先讓學(xué)生見到“物”，而為了展現(xiàn)“物”一般需要準(zhǔn)備實(shí)驗教具和學(xué)具.走進(jìn)每所學(xué)校的物理實(shí)驗室，我們都能看到琳瑯滿目的實(shí)驗教具和學(xué)具，當(dāng)然大多數(shù)都出自實(shí)驗器材廠.這些器材幫助教師和學(xué)生還原生活景象，展示物理現(xiàn)象，完成各類實(shí)驗，理解所學(xué)知識，起到了非常重要的作用.但在實(shí)際的物理教學(xué)中，我們越來越發(fā)現(xiàn)僅僅利用學(xué)校配置的實(shí)驗教具和學(xué)具還不能完全突破物理課堂中遇到的教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)，為了幫助學(xué)生解開心中的疑惑，自創(chuàng)適合的實(shí)驗教具和學(xué)具顯得愈發(fā)重要.

1提升效能之一 ——創(chuàng)新 滲透實(shí)驗思想和方法教育

教具學(xué)具創(chuàng)新設(shè)計與制作是利用生活材料、物品和器具等潛在資源開展的教學(xué)活動，其新穎的設(shè)計、獨(dú)到的構(gòu)思，將啟發(fā)和激勵學(xué)生的創(chuàng)新性思維，另外教具、學(xué)具設(shè)計與改進(jìn)中蘊(yùn)含的 “等量代換”、“放大”、“借用”、“轉(zhuǎn)換”等豐富的創(chuàng)新思路，無不潛移默化地啟迪著學(xué)生.

自創(chuàng)器材雖然不容易，但是我們通過努力還是嘗試一二，收到了頗好的效果.

“平面鏡成像實(shí)驗”是初中物理光學(xué)中的重要實(shí)驗，實(shí)驗器材有玻璃板和兩支一樣的蠟燭、刻度尺等，根據(jù)物理活動卡的步驟，學(xué)生能比較容易地完成實(shí)驗，并得到平面鏡成像的規(guī)律.在實(shí)驗中，其他的器材比較容易理解，只是為什么需要兩支一樣大小的蠟燭，并且要求在實(shí)驗中點(diǎn)燃玻璃板前的蠟燭，將未點(diǎn)燃的一樣的蠟燭放置在玻璃板的后方，通過移動調(diào)節(jié)玻璃板后的蠟燭，使其從前面的不同方向看起來好像被點(diǎn)燃似的，就能找到平面鏡成的像的位置并能說明像與物體等大了.怎樣讓學(xué)生理解像與物等大呢？如何突破和解決“平面鏡成像實(shí)驗”這節(jié)課的難點(diǎn)呢？我們的秘密武器只是3個普通塑料三角形板,如圖1所示.

圖1　實(shí)驗用3個三角形板

讓我們還原一下這堂課的情景.

(外景)“叮鈴鈴”課堂鈴聲響了，學(xué)生魚貫而入實(shí)驗室，此時實(shí)驗桌上有一面大鏡子在迎接他們，大家看到自己的笑臉格外興奮，竊竊私語著.

師：在大家進(jìn)入課堂時，都看到了鏡子中的自己和同學(xué)，鏡子里面真的有你和同學(xué)嗎？

生：沒有.

師：我們所看到的就是今天要和大家一起學(xué)習(xí)的“平面鏡成像”.(在平面鏡前點(diǎn)燃一支大蠟燭，觀察鏡子中蠟燭成的像)對“平面鏡成像”大家并不陌生，請大家想一想成的像與物體對比有什么特點(diǎn)？

生：正立的,等大的……

師：正立的大家都能理解，但是你如何向大家解釋你所看到的像和物體是等大的呢？

生：用尺子量鏡子中的像；將鏡子中的像用照相機(jī)拍下來，再進(jìn)行對比；將前面的蠟燭拿到后面與像比較(剛移動，像也不見了，引來一片哄笑)……

師：這些方法都不可靠，還有其他方法嗎？出示兩個一紅一藍(lán)大小不同但相差不大的三角形板，請同學(xué)們仔細(xì)觀察兩個三角形板是否一樣大小呢？

生：一樣大小(不一樣大小)兩種不同的回答.

師：你怎樣才能確定兩個三角形板的大小是否一樣呢？

生：將兩個三角形板重疊，如果完全重疊，則大小一致，否則大小不同.

師：(教師按照學(xué)生所講演示)那如果將兩個三角形板分別放置在黑板的兩端，不能移動，這時該如何比較兩個三角形板的大小呢？

生：(討論)再取一個與紅色(或藍(lán)色)三角板一樣大小的三角板，讓它與另一個三角板重疊，如果重合，則3個三角板一樣大，可見原來的兩個三角板一樣大?。蝗绻恢睾?，則原來的兩個三角板大小不一致.

師：現(xiàn)在你能解決剛才的問題了嗎？(可見要找一個第三者來進(jìn)行比較.)

生：是否可用一支和鏡前蠟燭一樣大小的蠟燭，放在鏡后與鏡前的像進(jìn)行比較.

師：(演示,取出一支同樣大小的蠟燭，可放在鏡子后面什么也看不到，無法比較了.這可怎么辦呢？)遇到了新的問題，怎樣既能在實(shí)驗中成像，又能看得到后面的蠟燭并進(jìn)行比較呢？

生：(思考)

師：請大家轉(zhuǎn)頭觀察實(shí)驗室后排的櫥窗玻璃.

生：(在玻璃中既看到自己的笑臉又看到了里面的器材)用玻璃板換平面鏡！

師：(在學(xué)生的驚嘆中將木架子前的平面鏡取出，露出后面的茶色玻璃板.)請大家在此基礎(chǔ)上，按照活動卡要求，完成平面鏡成像實(shí)驗,如圖2所示.

3個普通的塑料三角形板和實(shí)驗室中的櫥窗玻璃以及裝有平面鏡和茶色玻璃的木架子就能巧妙地解決這節(jié)課的難點(diǎn).“借用”了3塊三角板利用“等量代換”巧妙地解決了物像大小是否相等這一難題.可見創(chuàng)新改進(jìn)實(shí)驗教具和學(xué)具并不一定需要高科技，關(guān)鍵要從學(xué)生學(xué)習(xí)角度出發(fā)，善于發(fā)現(xiàn)問題，提出問題并解決問題.

圖2　平面鏡成像實(shí)驗

2提高效能之二 ——適用 讓實(shí)驗更方便實(shí)用有效

有些傳統(tǒng)的實(shí)驗教具已跟不上新教材變化的需要，為積極配合、促進(jìn)和搞好課程教材改革，必須自制適合實(shí)驗的教具.要開動腦筋，靈活機(jī)動地利用生活中常用的一些簡單材料，做好實(shí)驗教具的自制自籌，通過自制教具，可以讓實(shí)驗更方便、安全、實(shí)用和有效.

例如在“探究凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗中，通常我們用蠟燭完成實(shí)驗，但是通過蠟燭所成實(shí)像只能正確地比較像與物的正、倒，而對于像的大小，左右互換卻不能更好地體現(xiàn)，怎樣才能更好地體現(xiàn)像的特點(diǎn)呢？這時我們想到了發(fā)光二極管.在總務(wù)處老師和大家的齊心協(xié)力下，將兩個發(fā)紅光的二極管和4個發(fā)白光的二極管以L字形固定在塑料外殼上，并且通過焊接內(nèi)部線路，讓這個裝置裝上電池后變成一個L形的發(fā)光物體，如圖3所示.這個裝置給我們的實(shí)驗帶來的好處有很多.

(1)實(shí)驗中需要蠟燭和火柴，對于現(xiàn)在的孩子火柴的使用都成問題，何況在實(shí)驗中還需要移動蠟燭，蠟燭倒下或燭油滴到手上引起的躲閃與驚叫連連，那叫一個“亂”.

(2)蠟燭在實(shí)驗中因為燃燒，或過長或過短，學(xué)生需要不斷地調(diào)節(jié)凸透鏡和光屏的高度，使三者的中心在同一高度，特別在蠟燭過短時，在調(diào)節(jié)凸透鏡和光屏的高度時會受到支撐桿和桌子間的相互阻礙，而利用這個裝置就不存在這樣的麻煩.

(3)利用發(fā)光二極管，可以通過顏色和字形比較，得到像的正倒、左右互換等信息，不僅如此，我們還在光屏上設(shè)置了測量像的高度測量紙，學(xué)生很容易通過光屏紙測量出像的具體高度值，便于與物體的高度進(jìn)行比較及進(jìn)一步的分析.該學(xué)具的創(chuàng)新增加了實(shí)驗的安全性，有利于學(xué)生在實(shí)驗過程中通過比較發(fā)現(xiàn)凸透鏡成像規(guī)律.

圖3　用發(fā)光二極管制作的L形發(fā)光物體

自制教具一般都取材簡便，制作容易，雖沒有華麗的外表，但適用，實(shí)驗的全部物理過程都能明顯地觀察到，從而使學(xué)生能更好地認(rèn)識物理現(xiàn)象的本質(zhì).可見自制創(chuàng)新教具和學(xué)具都來源于我們對提高實(shí)驗效果的不斷追求.

3提高效能之三 ——放大 讓課堂活起來

有些現(xiàn)象雖不能看見，但又確實(shí)存在，如果我們想辦法對一些現(xiàn)象用較明顯的實(shí)驗加以說明，則效果將會更好.

在大氣壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)中，由于每個人生來就置身于大氣壓強(qiáng)中，且人體內(nèi)外大氣壓強(qiáng)相平衡，學(xué)生的身體對大氣壓的體驗非常有限.如何讓學(xué)生感受到大氣壓的存在呢？在原有的一些實(shí)驗中，我們也做了改進(jìn)，讓學(xué)生體會更深刻.例如：“瓶吞雞蛋”的實(shí)驗可以反映大氣壓的存在，但雞蛋易碎，而且每班都要用掉一個雞蛋，浪費(fèi)也大.因此我們就用泡沫塑料磨出雞蛋的模樣，用它堵住錐形瓶口，為了增大氣密性，我們還在“泡沫雞蛋”表面涂一些凡士林，如圖4所示.

在實(shí)驗時用抽氣筒將瓶內(nèi)的空氣抽出，依靠外界大氣壓將“泡沫雞蛋”壓入瓶中，在實(shí)驗中體現(xiàn)了大氣壓強(qiáng)的存在，通過抽氣的過程也體現(xiàn)了要利用大氣壓強(qiáng)必須要營造一個低壓區(qū).不僅如此，該實(shí)驗裝置還能給學(xué)生展示瓶子內(nèi)部壓強(qiáng)大于外部的效果，方法是：把“泡沫雞蛋”塞入瓶口中，將瓶口堵住，利用兩用氣筒往瓶子里打氣，增大瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，當(dāng)瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)大于外界大氣壓強(qiáng)時，“泡沫雞蛋”就會沖出瓶子，沖向天花板，發(fā)出很大的聲響.學(xué)生對增大瓶內(nèi)氣壓將雞蛋沖出的過程更加興趣盎然，課堂氣氛非?；钴S，巨大的動靜給學(xué)生留下了深刻的印象，從中可知利用氣壓的關(guān)鍵是營造低壓區(qū)或高壓區(qū).這個實(shí)驗通過創(chuàng)新改進(jìn)教具后“放大”了原來的實(shí)驗效果，可以使學(xué)生思維更加活躍，有利于學(xué)生對物理知識的接受和掌握.自制教具的運(yùn)用能充分調(diào)動學(xué)生的積極性，增加他們對物理知識的直觀性認(rèn)識，有利于提高初中物理課堂效能.

圖4　改進(jìn)教具,感受大氣壓的變化

4提高效能之四 ——提升 自制教具有助于提升教師業(yè)務(wù)水平

教師自制教具是在深入理解教材，充分了解學(xué)生，精心備課的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有實(shí)驗儀器的不足，從而萌發(fā)的一種教學(xué)方法的轉(zhuǎn)變.教師在自制教具的過程中需要考慮很多因素,比如設(shè)計、取材及教具結(jié)構(gòu)等等.制作、思考過程中可提高、完善教師的專業(yè)素養(yǎng)，體現(xiàn)出教師的創(chuàng)造性和主動性.

圖5的這個看似簡陋的器材，它的作用是很大的.首先，在電學(xué)實(shí)驗中，我們經(jīng)常會提到白熾燈，但由于時代的進(jìn)步，生活的改善，對于城市孩子見到白熾燈的機(jī)會真的很少，利用這個器材他們可以仔細(xì)觀察一番；同時在電功率的學(xué)習(xí)中，知道燈泡的亮暗與用電器的工作情況不僅僅與電壓或電流有關(guān)，而是取決于燈泡或用電器的實(shí)際電功率，利用這個裝置可以向?qū)W生展示同樣的白熾燈在不同的電路連接中，發(fā)光情況的不同.在教學(xué)中我們裝上兩個電功率相差很大的白熾燈，如25 W和100 W，當(dāng)燈泡并聯(lián)時，100 W的燈泡發(fā)出明亮的光，反映了電壓相同時，通過的電流越大，電功率越大，燈泡越亮；然后將兩個燈泡串聯(lián)，此時100 W的燈泡暗得幾乎看不出在發(fā)光，只能從燈絲處看到一點(diǎn)點(diǎn)紅色而已，可見當(dāng)電流相同時，燈泡兩端電壓越大，燈泡發(fā)光越亮；聯(lián)系這兩個實(shí)驗，可見燈泡的發(fā)光與實(shí)際電流與實(shí)際電壓都有關(guān)系，取決于實(shí)際電功率的大小，即實(shí)際電流與實(shí)際電壓的乘積.這個教具有效解決了燈的亮暗不是由燈的電壓和電流決定，而是由它們的乘積決定.教師用自制的教具來授課，針對性強(qiáng)，能有效突破教學(xué)上的重難點(diǎn)，把知識點(diǎn)講透，學(xué)生也容易理解.所以教師經(jīng)常制作教具可提高自身業(yè)務(wù)水平，實(shí)現(xiàn)師生素質(zhì)和諧同步發(fā)展.

圖5

也許一些自制的器材還不夠成熟，外觀也不光鮮亮麗，但是如果它能幫助我們解決課堂中的難點(diǎn)，讓學(xué)生看了之后豁然開朗，那它就是最為合適的實(shí)驗教具和學(xué)具.而教具、學(xué)具的自創(chuàng)與改進(jìn)非常利于創(chuàng)新性思維的啟發(fā)和激勵，這不僅因為教具、學(xué)具大部分有巧妙獨(dú)到的設(shè)計與構(gòu)思，而且其不完美、不理想之處又非常利于學(xué)生產(chǎn)生“如何才能做得更好”的創(chuàng)新動機(jī)，所以中學(xué)物理教具與學(xué)具的自創(chuàng)和改進(jìn)是一塊非常有利于實(shí)施創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的載體，對提高物理教學(xué)效能起著十分顯著的作用.

參 考 文 獻(xiàn)

1如何利用自制教具進(jìn)行“創(chuàng)新教育”.上外附屬大境中學(xué)：方成亞