淺析自制實(shí)驗(yàn)儀器在初中物理教學(xué)中的功能

余智雄

摘 要：自制實(shí)驗(yàn)儀器相對(duì)于規(guī)范實(shí)驗(yàn)器材具有成本低、取材方便、學(xué)生倍感親切等特點(diǎn)。自制實(shí)驗(yàn)儀器在教學(xué)中并不是消極地應(yīng)付，所發(fā)揮的主要作用是：有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣；有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；是對(duì)規(guī)范實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行了必要補(bǔ)充，彌補(bǔ)了規(guī)范儀器生產(chǎn)的滯后性，使實(shí)驗(yàn)器材更加地多樣化；完全符合可持續(xù)發(fā)展的原則。

關(guān)鍵詞：自制實(shí)驗(yàn)儀器；物理教學(xué)；功能

自制實(shí)驗(yàn)儀器是指在學(xué)校實(shí)驗(yàn)儀器室沒有的實(shí)驗(yàn)儀器，教師根據(jù)教學(xué)的需要，利用身邊的資源，個(gè)人制作或師生共同制作的實(shí)驗(yàn)儀器。規(guī)范實(shí)驗(yàn)器材是指由正規(guī)的實(shí)驗(yàn)儀器廠家生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，即在實(shí)驗(yàn)里存放的符合一些特定標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。自制實(shí)驗(yàn)儀器相對(duì)規(guī)范實(shí)驗(yàn)器材具有成本低、親和力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，自制的實(shí)驗(yàn)儀器在教學(xué)過程中所發(fā)揮的作用并不比規(guī)范的實(shí)驗(yàn)設(shè)備差。它在物理教學(xué)中的主要功能體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

一、更有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣

學(xué)習(xí)興趣是指學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)產(chǎn)生的心理上的愛好和追求的傾向?？鬃釉唬骸爸卟蝗绾弥?，好之者不如樂之者?！睂W(xué)生一旦對(duì)學(xué)習(xí)發(fā)生興趣，就會(huì)充分發(fā)揮自己的積極性和主動(dòng)性，產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心和求知欲。

如果教師在教學(xué)過程中始終是用實(shí)驗(yàn)室里的規(guī)范器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，就會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生一種實(shí)驗(yàn)依賴心理，即只有老師提供器材才能做實(shí)驗(yàn)，否則就不能做實(shí)驗(yàn)。使學(xué)生疏遠(yuǎn)了物理實(shí)驗(yàn)，降低了學(xué)生興趣，產(chǎn)生物理難學(xué)的心理障礙。若在教學(xué)中適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生用生活中常見的物品做實(shí)驗(yàn)、研究物理問題，就會(huì)使學(xué)生倍感親切。由于實(shí)驗(yàn)取材于學(xué)生身邊熟悉的東西而且制作又比較簡單，因此有利于消除學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的神秘感，激發(fā)學(xué)生參與活動(dòng)和學(xué)習(xí)的興趣，產(chǎn)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

另外，由于實(shí)驗(yàn)室里的規(guī)范實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量有限，而且使用一般都強(qiáng)調(diào)要按步驟操作，如果非正常損壞，則要賠償，甚至罰款。因此，學(xué)生普遍存在害怕心理，使用時(shí)小心謹(jǐn)慎，不敢越雷池半步。在這種情況下，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性受到了壓制。而自制實(shí)驗(yàn)儀器取材容易，制作簡單，損壞了可以再制作，這是規(guī)范實(shí)驗(yàn)儀器無法比擬的，它能有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。

常見的乒乓球無論怎么按入水中，松手后，乒乓球總是很快上浮并浮出水面的現(xiàn)象。可是借助于可樂瓶和乒乓球的演示，就會(huì)讓學(xué)生對(duì)其研究產(chǎn)生極大的興趣。將透明的可樂瓶的底部截去，去掉瓶蓋，然后把乒乓球放在瓶中，乒乓球正好位于瓶口上方，這時(shí)往瓶中加水，可以看到浸在水中的乒乓球雖然排開一定量的水，但并不上浮。只有當(dāng)用手堵住瓶口（或用瓶蓋將瓶口蓋上），讓從狹縫流出的水聚集在乒乓球底部，乒乓球才會(huì)很快浮出水面。這個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)裝置卻是能很好地幫助學(xué)生理解浮力產(chǎn)生的原因。

又如：在大氣強(qiáng)的教學(xué)中，可以事先在兩個(gè)礦泉水瓶內(nèi)裝滿水后用瓶蓋蓋上，并分別在瓶蓋上各扎一個(gè)小孔。在教學(xué)過程中當(dāng)場分別在瓶底再各扎一個(gè)小孔，這時(shí)有水滴出來。接著用手按住其中一個(gè)小孔，發(fā)現(xiàn)一只礦泉水瓶的水不停地在滴，而另一只礦泉水瓶的水卻漸漸地停了下來。在學(xué)生的困惑中，教師抓住時(shí)機(jī)及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象，使學(xué)生不僅看到了現(xiàn)象，還學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)現(xiàn)象的本質(zhì)。

二、更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

創(chuàng)新能力是指運(yùn)用知識(shí)和理論，在科學(xué)、藝術(shù)、技術(shù)和各種實(shí)踐活動(dòng)領(lǐng)域中不斷提供具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值、社會(huì)價(jià)值、生態(tài)價(jià)值的新思想、新理論、新方法和新發(fā)明的能力。自制實(shí)驗(yàn)儀器是一種有目的、有計(jì)劃、操作性很強(qiáng)的實(shí)踐探索活動(dòng)。自制實(shí)驗(yàn)實(shí)儀器一般不是簡單的儀器仿制，從設(shè)想開始到動(dòng)手設(shè)計(jì)、制作到修改、試用，最后定型，都要經(jīng)過深入思考和反復(fù)論證。由于是個(gè)人親自動(dòng)手制作，往往在構(gòu)思、取材或局部結(jié)構(gòu)方面有自己的特點(diǎn)和某些改進(jìn)，或者在制作過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，這本身就包含有創(chuàng)造性勞動(dòng)，需要?jiǎng)?chuàng)造精神，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)無疑是極為有利的。另一方面，由于自制實(shí)驗(yàn)儀器中采用的器材大多數(shù)本來的用途并不是進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，所以這種做法本身就是一種創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高?？梢哉f自制實(shí)驗(yàn)儀器是全面推進(jìn)素質(zhì)教育、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的一個(gè)重要載體。學(xué)生如果能設(shè)計(jì)一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)方法來闡明物理概念、規(guī)律，即使這個(gè)新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，比較粗糙，都應(yīng)當(dāng)受到鼓勵(lì)，因?yàn)槠渲杏行滤枷朐诶锩?，表現(xiàn)了學(xué)生創(chuàng)新的積極性。。

例如，充分利用醫(yī)用一次性注射器就可以完成多個(gè)實(shí)驗(yàn)：堵住裝針頭的出口，推動(dòng)活塞可用于觀察“空氣占有空間”和“空氣可以壓縮”；可用于做“研究大氣壓力”等實(shí)驗(yàn)；取其針筒，把裝針頭的出口封死，將此端配一個(gè)圓形泡沫塑料做底（中間挖一個(gè)圓孔，剛好能插上針筒），把針筒的口部剪齊，就是一個(gè)很標(biāo)準(zhǔn)的量筒。

三、對(duì)學(xué)?，F(xiàn)有的規(guī)范實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行必要的補(bǔ)充

新課程改革提倡以探究式學(xué)習(xí)為主，可是，由于各種原因，相當(dāng)一部分學(xué)校實(shí)驗(yàn)器材短缺的情況很難在短期內(nèi)得以解決。即使將來?xiàng)l件好了，儀器基本齊全了，還是要提倡師生動(dòng)手自制實(shí)驗(yàn)儀器，降低成本，改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境的精神。實(shí)際上，無論規(guī)范的實(shí)驗(yàn)儀器如何配備，其一是數(shù)量上滿足不了教師的教學(xué)需要，如：不同老師在同一時(shí)間上同一課時(shí)的內(nèi)容時(shí)，這個(gè)問題就更加地突顯出來；其二是教師的教學(xué)是與時(shí)俱進(jìn)，但實(shí)驗(yàn)儀器的研發(fā)與生產(chǎn)往往就會(huì)相應(yīng)地滯后些，有時(shí)滿足不了教學(xué)發(fā)展的需求。

其實(shí)，自制實(shí)驗(yàn)儀器不僅是解決儀器設(shè)備短缺、供應(yīng)不足的權(quán)宜之計(jì)，還是對(duì)規(guī)范實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行必要的補(bǔ)充，使實(shí)驗(yàn)儀器更具有多樣性，還能體現(xiàn)出師生的勞動(dòng)成果。如：利用去掉瓶底的礦泉水瓶，蒙上橡皮膜，去掉瓶蓋后將瓶口對(duì)著火焰，敲橡皮膜就會(huì)發(fā)現(xiàn)火焰會(huì)搖動(dòng)，從而得到聲波可以傳遞能量的結(jié)論。利用八寶粥空罐，在底部正中位置鉆一個(gè)小孔，再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上，再配以點(diǎn)燃的蠟燭，這就可以演示小孔成像的現(xiàn)象。這些自制的實(shí)驗(yàn)儀器較為簡單，師生均可以動(dòng)手完成，且用完后還可存放在實(shí)驗(yàn)儀器室內(nèi)進(jìn)行循環(huán)使用。又如：在電功率的教學(xué)中，由于家庭使用的電能表安裝比較高，學(xué)生觀察比較困難，這時(shí)教師可自制電路板進(jìn)行教學(xué)。購買三個(gè)同種規(guī)格的電能表以及開關(guān)、燈座，在同一塊板上分別組裝成三個(gè)各自獨(dú)立的電路，分別接上“220V 15W”、“220V 60W”、“220V 100W”三只白熾燈。同時(shí)閉合開關(guān)，學(xué)生可以觀察到電能表的鋁盤的轉(zhuǎn)動(dòng)是有快慢之分的，且這個(gè)快慢之分與白熾燈的一個(gè)參數(shù)有關(guān)，這對(duì)于本節(jié)的成功教學(xué)起到關(guān)鍵性的作用。當(dāng)然，這個(gè)自制的電路板使用之后還是歸放在實(shí)驗(yàn)儀器室。