中學(xué)物理DIY教具的探索

史江云

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?主要對(duì)中學(xué)物理DIY教具進(jìn)行探索，討論了DIY物理教具的研究背景和研究意義，探索如何DIY物理教具，并且設(shè)計(jì)了一份DIY教具實(shí)例——玻璃瓶的妙用。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?中學(xué)物理;DIY;教具

[中圖分類號(hào)] ?G712 ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? [文章編號(hào)] ?2096-0603（2020）12-0148-02

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。對(duì)中學(xué)物理來(lái)說，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，物理課堂教學(xué)能夠順利并且有效開展的重要因素之一就是正確利用實(shí)驗(yàn)教具。但是，一方面由于有些學(xué)校的實(shí)際教學(xué)條件不理想，另一方面由于廠家生產(chǎn)教具在教學(xué)效果上的局限性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教具上存在很大的不足。因此，發(fā)動(dòng)師生一起DIY實(shí)驗(yàn)教具對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著深刻的意義。

DIY教具是師生為適應(yīng)教學(xué)需要、改革教學(xué)方法而自行設(shè)計(jì)的形象化教學(xué)器具，它凝聚著一線教師豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，是教學(xué)科研成果的重要形式之一。

伴隨著近年來(lái)基礎(chǔ)教育課程改革和素質(zhì)教育的有效推行和不斷深入，DIY教具在物理日常教學(xué)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。DIY教具有利于提高物理學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。能在課堂中大力推廣、使用DIY教具，重視DIY教具的作用是物理教學(xué)的一條重要指導(dǎo)思想。

一、DIY教具的研究背景

在中學(xué)物理教學(xué)中，最基礎(chǔ)的就是實(shí)驗(yàn)教學(xué)。因?yàn)橛腥さ奈锢韺?shí)驗(yàn)現(xiàn)象能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，能培養(yǎng)學(xué)生的觀察和思維能力，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。但在當(dāng)下的教育發(fā)展中，由于諸多原因，如資源短缺、應(yīng)試教育盛行、忽視實(shí)驗(yàn)教學(xué)等，造成實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒有在實(shí)際教學(xué)中得到較好的開展，而學(xué)生則因此表現(xiàn)為探究與創(chuàng)新的意識(shí)不強(qiáng)。雖然隨著人們對(duì)教育的不斷重視，學(xué)校的教學(xué)設(shè)施逐步得到了改善，多數(shù)學(xué)校已經(jīng)配備了電教設(shè)備。但在實(shí)際教學(xué)中，廠商統(tǒng)一生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)器材并不能與教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教具的需求相契合。

另外，在物理實(shí)驗(yàn)課上，教師往往會(huì)制定相同的教學(xué)大綱，配備相同的實(shí)驗(yàn)教材，在教學(xué)中為了能高效完成既定的教學(xué)計(jì)劃，教師會(huì)事先親自把實(shí)驗(yàn)的目的、內(nèi)容、詳細(xì)步驟等周密地計(jì)劃好，讓學(xué)生只要按章辦事就好，實(shí)驗(yàn)變得機(jī)械而無(wú)趣，這樣的實(shí)驗(yàn)不但缺乏探索性和創(chuàng)新性，而且學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能并不能得到有效的鍛煉。

而對(duì)偏遠(yuǎn)的農(nóng)村學(xué)校而言，實(shí)驗(yàn)器材缺乏。若DIY教具再得不到普及，就會(huì)制約物理課堂的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。DIY教具雖然有助于緩解教學(xué)設(shè)施短缺，并對(duì)鍛煉學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力、思維能力以及形成良好的科學(xué)探究習(xí)慣和創(chuàng)新精神發(fā)揮著重要的作用，但很多教師并沒有動(dòng)手做過教具，在動(dòng)手制作方面往往會(huì)有諸多困難，有些教師則在教學(xué)中根本不用教具。

二、DIY教具的意義

教師在DIY教具時(shí)多會(huì)對(duì)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律以及能否突出顯現(xiàn)物理本質(zhì)規(guī)律予以充分考慮。DIY教具常表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、學(xué)生易理解的特點(diǎn)。因此，DIY教具既能使學(xué)生知其然，又能使學(xué)生知其所以然。DIY教具雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但往往蘊(yùn)含著許多物理學(xué)思想，不僅能夠啟發(fā)學(xué)生思維，而且能向?qū)W生展現(xiàn)重要的物理原理，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中能迅速抓住事物的本質(zhì)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

DIY教具注重在實(shí)際教學(xué)中的使用，具有“做以致用”的鮮明特點(diǎn)，故被稱為“活教材”。所以，DIY教具顯示其無(wú)限生命力的根源在于服務(wù)和服從于教學(xué)。

DIY教具的意義主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）給學(xué)生提供豐富的感性材料。

（2）激發(fā)學(xué)生對(duì)物理課的興趣，開發(fā)學(xué)生的智力和非智力因素。

（3）加強(qiáng)理論與實(shí)踐的聯(lián)系，培養(yǎng)觀察能力，提高感知效率。

（4）開發(fā)DIY教具的教學(xué)功能，提高儀器的利用率，改善實(shí)驗(yàn)效果。

三、如何DIY物理教具

（一）DIY物理教具的設(shè)計(jì)思想

首先，物理教具是輔助教學(xué)的工具，是為教學(xué)內(nèi)容而服務(wù)的，它應(yīng)該能夠準(zhǔn)確而形象地展示物理現(xiàn)象或揭示物理規(guī)律。其次，教具的設(shè)計(jì)必須是切實(shí)可行的。最后，教具的設(shè)計(jì)最好要兼顧趣味性，這樣容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣，從而更好地達(dá)到理想的教學(xué)效果。

（二）DIY物理教具的設(shè)計(jì)要求

關(guān)于物理教具制作的設(shè)計(jì)，主要有以下幾個(gè)方面的要求：

（1）制作的物理教具結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單，使用應(yīng)該方便，盡量使學(xué)生容易看清楚教具的各個(gè)部件。

（2）制作的物理教具所演示的物理現(xiàn)象應(yīng)該明顯和突出，能夠揭示物理現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。

（3）制作的物理教具穩(wěn)定性要好，實(shí)驗(yàn)成功率要高，一個(gè)教具盡量具有多種功能。

（4）制作的物理教具要就地取材、因陋就簡(jiǎn)，同時(shí)應(yīng)該注意保管方便和使用安全。

四、DIY物理教具案例——妙用玻璃瓶

（一）DIY玻璃瓶演示器

300ml玻璃瓶一個(gè)，毛細(xì)玻璃管一根，橡皮塞一塊。將毛細(xì)玻璃管穿插在橡皮塞中，并將橡皮塞緊緊地塞入玻璃瓶中。該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單、巧妙、可一物多用。

（二）演示

1.演示微小形變

在該玻璃瓶中盛裝有色液體，調(diào)節(jié)毛細(xì)管中液柱的高度，使之剛好到達(dá)管中間的位置，然后稍微用力擠壓玻璃瓶，可觀察到液柱上升的現(xiàn)象。

2.演示汽化吸熱現(xiàn)象

用一塊布蘸取酒精包住玻璃瓶，之后可觀察到毛細(xì)管中液柱在下降，這個(gè)現(xiàn)象說明酒精汽化的時(shí)候會(huì)吸熱，并使瓶中液體的溫度降低而冷縮。

3.演示熱脹冷縮

在玻璃瓶中盛裝有色液體。調(diào)節(jié)毛細(xì)管中液柱高度剛好置于管中部，然后將玻璃瓶置于盛有熱水的水槽中，可觀察到玻璃管中的液面逐漸上升，說明玻璃瓶中的液體受熱膨脹;再將玻璃瓶置于盛有冷水的水槽中，可觀察到玻璃管中的液面下降，此現(xiàn)象說明玻璃瓶中的液體遇冷體積縮小。

4.演示顏色與吸熱

用同規(guī)格的玻璃瓶、毛細(xì)管和橡皮塞做兩套演示器，在兩個(gè)玻璃瓶中盛等量的有色液體。將其中一瓶外壁用墨水涂成黑色，把兩個(gè)毛細(xì)管中的液面調(diào)節(jié)到相同高度，再用輻射加熱燈同時(shí)照射加熱，可觀察到毛細(xì)管液面上升快的為黑瓶。如果將這兩個(gè)瓶子涂成不同的顏色，也能觀察到以上相同的現(xiàn)象。這就說明物體的顏色越深對(duì)光熱的吸收能力就越強(qiáng)。

5.演示液體內(nèi)部壓強(qiáng)特性

在演示器中放—個(gè)小氣球，用細(xì)線系住并穿入毛細(xì)管中，氣球下系一小金屬棒，向玻璃瓶中注入透明液體，在毛細(xì)管上方拉動(dòng)細(xì)線使氣球在玻璃瓶中上下移動(dòng)，此時(shí)可觀察到氣球的體積隨著其在玻璃瓶中的深度變化而變化，說明液體內(nèi)部壓強(qiáng)隨著深度變化而變化。

（三）演示效果

熱脹冷縮、汽化吸熱、微小型變等物理現(xiàn)象，在中學(xué)物理的教學(xué)中一直被列為教學(xué)難點(diǎn)。因?yàn)檫@些現(xiàn)象在生活中不易觀察到，在學(xué)生的主觀意識(shí)里，它們是模糊不清的。就算是在教師講解后，學(xué)生也只能死記結(jié)論。而通過這些日常生活中能接觸到的材料來(lái)演示這些現(xiàn)象，將物理與生活聯(lián)系起來(lái)，不僅能使學(xué)生從根本上理解物理規(guī)律、突破教學(xué)難點(diǎn)，還能激發(fā)學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣。

DIY物理教具在使用的過程中呈現(xiàn)的許多物理現(xiàn)象，能很好地引起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的探究心理。制作DIY物理教具是一項(xiàng)創(chuàng)新性、探索性的活動(dòng)，具有較高的教育價(jià)值和較好的教學(xué)功能。在新的教育形勢(shì)下，物理教具的設(shè)計(jì)和制作凸顯了時(shí)代的特色，也成為很多學(xué)校教學(xué)教育工作的一項(xiàng)重要的內(nèi)容。

DIY物理教具既可以拓展學(xué)生的思維，培養(yǎng)師生的創(chuàng)造能力，也可以補(bǔ)充目前物理實(shí)驗(yàn)儀器的一些不足之處，同時(shí)能提高物理課堂的教學(xué)效果。所以，在物理教學(xué)過程中，增加物理教具的研究與制作環(huán)節(jié)，對(duì)物理教學(xué)工作大有裨益，這也是一個(gè)優(yōu)秀物理教師的必備能力。

◎編輯 鄭曉燕