自制教具，立足課堂，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性

卓梅云

2013年10月筆者申報(bào)了省級(jí)課題《農(nóng)村初中利用自制教具提高理化實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的研究》，成功立項(xiàng)。經(jīng)過幾年的努力，該課題現(xiàn)已成功結(jié)題。下面談?wù)勗谶@兩年當(dāng)中，課題組是如何結(jié)合自身教學(xué)實(shí)際開展課題研究的。

蘆溪縣南坑鎮(zhèn)中學(xué)是一所典型的農(nóng)村中學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器配套不足且受應(yīng)試教育的影響，學(xué)校、教師、學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)重要性的認(rèn)識(shí)不夠，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。針對(duì)該校的實(shí)際狀況，課題組開展了一系列的調(diào)查。通過調(diào)查，筆者發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致本校農(nóng)村初中理化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率較低的主要原因有：

1.學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和教師沒有充分認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在實(shí)施素質(zhì)教育中的重要意義，在片面追求中考升學(xué)率的情況下，只重視理論知識(shí)而忽略了學(xué)生動(dòng)手能力、觀察能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)以及物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的科學(xué)方法的訓(xùn)練?！罢n上講實(shí)驗(yàn)，試前背實(shí)驗(yàn)”的現(xiàn)象在初中實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還廣泛存在。

2.由于教育經(jīng)費(fèi)的不足，實(shí)驗(yàn)器材配備不齊，實(shí)驗(yàn)器材陳舊，課堂實(shí)驗(yàn)無法正常進(jìn)行。

3.學(xué)生實(shí)驗(yàn)開出率低，教學(xué)模式單一，教學(xué)方式呆板。

4.不重視課外創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，實(shí)驗(yàn)數(shù)量少且實(shí)驗(yàn)缺乏趣味性。

5.學(xué)生缺乏對(duì)物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。

物理、化學(xué)都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科 ，實(shí)驗(yàn)貫穿整個(gè)物理化學(xué)教學(xué)的始終，其中許多概念、原理、規(guī)律都是由實(shí)驗(yàn)得出的，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理、化學(xué)重要的組成部分。在初中理化課堂教學(xué)中改進(jìn)或補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，整合信息技術(shù)，優(yōu)化初中理化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從而充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，突出學(xué)生的主體地位，最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，使學(xué)生的注意力，觀察、思維、理解能力，實(shí)驗(yàn)操作能力都得到初步的鍛煉。為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性，筆者將課題設(shè)計(jì)成以下三步走的路線：1.自制教具，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)；2.改變觀念，開足實(shí)驗(yàn)課；3.創(chuàng)新教學(xué)方式，提高學(xué)生興趣。

圍繞上述這條路線，幾年來，課題組立足課堂，針對(duì)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的策略進(jìn)行了以下幾方面的探索：

1.研讀課標(biāo)和教材

對(duì)教材上的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析、歸納，將可以改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)缺少的器材進(jìn)行自制。課題成員統(tǒng)計(jì)了人民教育出版社2012年6月出版的義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書——物理八年級(jí)上下冊(cè)和九年級(jí)全冊(cè)這三本教科書中所涉及的最基本的87個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中用廠制的儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的有36個(gè)，約占實(shí)驗(yàn)總數(shù)的41%；可用自制教具來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的有33個(gè)，約占實(shí)驗(yàn)總數(shù)的38%，其余的是不需經(jīng)過加工、制作就可直接利用生活中常見材料來進(jìn)行探究或演示的小實(shí)驗(yàn)。新課標(biāo)指出我們要從生活走向物理，使實(shí)驗(yàn)器材生活化。物理、化學(xué)自制教具可以利用身邊的廢舊材料，自己動(dòng)手研制，將實(shí)驗(yàn)器材生活化，使學(xué)生可以清楚地了解自制教具的結(jié)構(gòu)和工作原理，加深對(duì)物理、化學(xué)知識(shí)的掌握和運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理、化學(xué)的興趣，得以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

為了讓師生更好地進(jìn)行教具自制，課題組成員開展了幾次自制教具講座，讓師生了解自制教具的思路：首先根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容及其要求，先確定教具設(shè)計(jì)的主題，并設(shè)想其所要達(dá)到的目的和效果，然后對(duì)所選主題進(jìn)行構(gòu)思、設(shè)計(jì)，確定制作的方案。其次，根據(jù)教具制作的各項(xiàng)技術(shù)性能要求，來選取材料和確定教具的尺寸，制作出教具的最初模型。第三，分析和檢查教具模型是否達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，有無科學(xué)錯(cuò)誤，再經(jīng)過必要的改進(jìn)和精細(xì)的加工，直到最終定型。通過教具的自制，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)器材不足造成的困難。

2.對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)

義務(wù)教育人教版初中物理教材在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面很有特色，但也不可能是盡善盡美。在教學(xué)實(shí)踐中，課題組根據(jù)教學(xué)環(huán)境、學(xué)生素質(zhì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、自然條件等因素，對(duì)教材中的一些實(shí)驗(yàn)作了改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)更加合理、直觀和容易操作。例如人教版八年級(jí)下冊(cè)第八章第一節(jié)“牛頓第一定律”（P17）“阻力對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響”的探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生按教材的做法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)存在以下不足：學(xué)生由于沒有調(diào)好斜面坡度，小車在下滑到平面上時(shí)，可能板的長(zhǎng)度不夠；用毛巾作表面，則不能很好地與平面粘合在一起，易出現(xiàn)起皺現(xiàn)象，影響運(yùn)動(dòng)的距離；實(shí)驗(yàn)要分三次進(jìn)行，浪費(fèi)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)效果不能一次就觀察出來。如果能取三輛相同的小車讓它們從斜面的同一高度同時(shí)滑下，這樣教材上原來要求做三次的實(shí)驗(yàn)就可變?yōu)橐淮芜M(jìn)行，實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比更明顯。怎樣才能讓三輛小車同時(shí)滑下呢？筆者想了很多方法，效果都不好。筆者拿著小車左看右看，忽然眼前一亮，小車是鐵制的，如果分別用電磁鐵（三個(gè)電磁鐵并聯(lián)，用一個(gè)干路開關(guān)控制）吸住，斷電后電磁鐵無磁性吸不住小車，三輛小車不就同時(shí)下滑了嗎？說干就干，筆者將一個(gè)木架分為三層，每層為相同的木板，在第一層木板鋪上棉布，第二層木板鋪上毛巾。棉布和毛巾用圖釘固定在木板上。實(shí)驗(yàn)前，閉合開關(guān)，讓三輛小車被電磁鐵吸引住，處于斜面的同一高度。斷開開關(guān)，三輛小車從斜面上同時(shí)滑下。三輛小車同時(shí)到達(dá)水平面后，分別在毛巾、棉布、木板上運(yùn)動(dòng)。可觀察到三小車運(yùn)動(dòng)的距離不一樣。由此得出結(jié)論：平面越光滑，小車運(yùn)動(dòng)的距離越遠(yuǎn)，這說明小車受到的阻力越小，速度減小得越慢。通過這樣的改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)的可見度大大提高了。

3.教師做好功課，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

（1）研析教材，在課前準(zhǔn)備上下功夫

教師在實(shí)驗(yàn)課前做好充分的準(zhǔn)備，肯花時(shí)間精心鉆研教材，做到心中有實(shí)驗(yàn)，全面而系統(tǒng)地掌握知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系。抓住實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目標(biāo)，抓準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)，結(jié)合自己學(xué)校學(xué)生的實(shí)際情況，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的再處理，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充、拓展。例如：利用鉛筆就能很好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的再處理，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充、拓展。兩手指壓住一端削尖的鉛筆兩端，可驗(yàn)證壓強(qiáng)與受力面積的關(guān)系；手壓鉛筆，手指感到疼痛，可驗(yàn)證力的作用是相互的；手握鉛筆，使之豎直靜止，可驗(yàn)證摩擦力存在說明二力平衡。

（2）研讀學(xué)生，在課中引導(dǎo)上做文章

學(xué)生是提高初中物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)有效性的最活躍的因素。一個(gè)班級(jí)里學(xué)生的差異是客觀存在的，有基礎(chǔ)的好壞，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ膹?qiáng)弱，思維是否活躍，情感、想象力是否豐富等。為了獲得初中物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的有效性，教師應(yīng)注重研讀學(xué)生，清楚地掌握每一個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)，在課堂上加以正確的引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，使每一個(gè)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴兴?。如：在探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素前，先安排一個(gè)學(xué)生自制電磁鐵的活動(dòng)，提供給每一小組的導(dǎo)線的長(zhǎng)度、鐵釘?shù)拇旨?xì)長(zhǎng)度、電池節(jié)數(shù)盡量做到不一樣。這樣學(xué)生在用自制的電磁鐵做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)吸引的大頭針的數(shù)量不一樣，有的只能吸一兩個(gè)大頭針，學(xué)生自然會(huì)想知道原因，這就為探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素埋下鋪墊。學(xué)生用自制電磁鐵吸引大頭針時(shí)，通過小組間比較一下吸引大頭針的多少，再比較器材的區(qū)別，學(xué)生就能想到影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素。盡量讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。讓學(xué)生在老師創(chuàng)造性的“導(dǎo)演”“設(shè)計(jì)”“協(xié)助”“引導(dǎo)”下進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己體驗(yàn)學(xué)習(xí)，帶著問題富有獨(dú)特個(gè)性化地去學(xué)習(xí)。endprint

（3）加強(qiáng)小制作，在課后拓展上創(chuàng)新

新教材安排了一些小制作、小實(shí)驗(yàn)，如做土電話、用易拉罐做小孔成像等等，都有意加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的訓(xùn)練，充分利用這一資源，鼓勵(lì)學(xué)生自己獨(dú)立完成，特別鼓勵(lì)學(xué)生用身邊的廢棄物做實(shí)驗(yàn)，讓空礦泉水瓶、廢紙、小蠟燭頭都能廢物利用，使學(xué)生感到物理并不神秘，也不深?yuàn)W，很貼近生活，從而更加喜愛物理，愿學(xué)物理。

在學(xué)了“浮力”后，研究浮力產(chǎn)生的原因。有的學(xué)生制作了“浮力產(chǎn)生的原因演示器”：用廢棄的礦泉水瓶，將瓶底切除，取下瓶蓋，倒立礦泉水瓶，把乒乓球放到瓶里“堵住”瓶口，向里邊加水，乒乓球沒浮起來。同學(xué)們議論紛紛，躍躍欲試，結(jié)果上來的學(xué)生仍沒使乒乓球浮起來。把礦泉水瓶蓋蓋上，結(jié)果乒乓球一下就冒了起來，露出水面。

4.通過多種途徑，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣

愛因斯坦說過，興趣是最好的老師。由此可見，興趣是培養(yǎng)多種能力的前提。學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生了興趣，就會(huì)積極主動(dòng)地去學(xué)習(xí)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，讓學(xué)生變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，變“苦學(xué)”為“樂學(xué)”是非常重要的。

（1）把握好每節(jié)課的開頭，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣

引人入勝的開頭，是教學(xué)成功的一半。在教學(xué)中如果能根據(jù)教材的特點(diǎn)和學(xué)生的心理特征精心設(shè)計(jì)一堂課的開頭，能激發(fā)學(xué)生濃厚的興趣，如介紹大氣壓強(qiáng)時(shí)，取一只普通的平口玻璃杯，注滿水后用紙板蓋住，再倒置，水、紙板均被封住，一下子就可以吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)起搞清問題究竟的欲望。

（2）通過有趣味的物理實(shí)驗(yàn)演示，激發(fā)學(xué)生的好奇心理，激發(fā)他們思索的欲望

例如：探究“流體的流動(dòng)速度與壓強(qiáng)的關(guān)系”一課，同學(xué)們的桌子上有乒乓球兩個(gè)、小木條兩根、飲料吸管一支、大號(hào)注射器一支、裝滿水的水槽一個(gè)、兩只塑料小船、一杯水、一根中間切開（未斷）折成直角的飲料吸管，兩張紙等器材。自由選擇器材，做一到二組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)提示，我們可以用嘴吹氣產(chǎn)生氣流，用注射器噴射水產(chǎn)生水流，通過一些物體的運(yùn)動(dòng)狀況來分析判斷壓強(qiáng)大小的變化。

學(xué)生可能有4種方案：

①把兩個(gè)乒乓球放在兩根小木條上，相對(duì)靠近一些，用一支飲料吸管向它們中間吹氣，兩個(gè)乒乓球互相靠近。

②選擇在兩張紙中間吹氣，結(jié)果看到兩張紙不但沒有被吹開反而向中間靠近。

③選擇大號(hào)注射器一支，裝滿水的水槽一個(gè)，兩只塑料小船，作為實(shí)驗(yàn)器材，用注射器向漂浮在水面上的兩只小船間噴射水流，可觀察到兩只船向中間靠近。

④把一根中間切開（未斷）折成直角的飲料吸管，一端插入水中，向管中間吹氣，可看到水霧從切口處噴出。我們認(rèn)為管中間被我們吹氣，因此切口處壓力變小，底下的大氣壓就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力把水往中間壓。

當(dāng)然，在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生會(huì)碰到很多問題，教師可以進(jìn)一步引導(dǎo)在實(shí)驗(yàn)過程中如何解決所碰到的問題。經(jīng)過師生討論，最后得出結(jié)論：流體在流速大的地方壓強(qiáng)反而小，在流速小的地方壓強(qiáng)反而大。這樣就會(huì)使學(xué)生對(duì)這節(jié)課感興趣，印象深，易理解，記得牢。

（3）用具有出乎學(xué)生意料之外的實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

人類的興趣與好奇心緊密相聯(lián)。培養(yǎng)好奇心的關(guān)鍵在于使新信息的刺激出乎學(xué)生已有的“認(rèn)知結(jié)構(gòu)”之外，即出乎學(xué)生的意料之外。例如，在講授機(jī)械能守恒定律時(shí)，可用一個(gè)單擺來做實(shí)驗(yàn)。先將擺球拉個(gè)較大的角度使之貼近眼睛，人站著不動(dòng)，然后放手，使單擺擺動(dòng)起來。很多學(xué)生都替老師擔(dān)心，生怕擺球會(huì)碰到老師的眼睛。實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻出乎學(xué)生的意料之外。通過實(shí)驗(yàn)，把學(xué)生的注意力集中起來，為下一步解決“為什么”作好準(zhǔn)備。

5.課題研究成果與推廣

本課題經(jīng)過幾年的研究，取得了學(xué)生發(fā)展、教師發(fā)展的實(shí)效。

（1）制作了一批簡(jiǎn)單、廉價(jià)、實(shí)用的教具和學(xué)具，并對(duì)教材提供的一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。

（2）學(xué)生的成績(jī)進(jìn)步顯著。2015年九年級(jí)王棟梁制作的“應(yīng)急筆套”、肖艷制作的“簡(jiǎn)易投影儀”獲省青少年科技創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)后，他們的學(xué)習(xí)動(dòng)力明顯增加，最終都考入了重點(diǎn)高中。

（3）課題組成員的教育教學(xué)水平得到了提升。

（4）課題組開發(fā)了一系列校本教材。課題組研究的公開課的課件都已錄成光盤，教案、論文、課題研究的理論材料、學(xué)生成果都已經(jīng)匯編成冊(cè)，成為校本教材，特別是《農(nóng)村初中利用自制教具提高理化實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的研究——自制教具使用說明書篇》《農(nóng)村初中利用自制教具提高理化實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的研究之實(shí)驗(yàn)改進(jìn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)篇》，對(duì)于農(nóng)村初中理化教師教學(xué)教研很有借鑒作用，具有普遍推廣的意義。

（5）課題的開展對(duì)社會(huì)影響良好。通過在學(xué)校內(nèi)開展自制教具比賽，承擔(dān)市縣級(jí)的公開課，參加教研室組織的教學(xué)比武等與課題相關(guān)的展示活動(dòng)，擴(kuò)大了本課題在本地區(qū)的影響力，使本課題的研究成果適用范圍更廣。筆者的自制教具《會(huì)爬坡的易拉罐——?jiǎng)幽芎蛣?shì)能轉(zhuǎn)化器》說課，作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)秀案例參加了在成都舉行的首屆全國(guó)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)秀案例展演，并獲得評(píng)委們的一致好評(píng)。

總之，課題研究和課堂教學(xué)是密切相關(guān)、不可分割的，只有使課題研究和課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合，才能互相促進(jìn)，最終達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的目的。

（作者單位：江西省蘆溪縣南坑鎮(zhèn)中學(xué)）

□責(zé)任編輯 徐 凡

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