初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中自制教具的開發(fā)與應(yīng)用

翁志鵬

摘? ?要：實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科開展教學(xué)活動(dòng)的基礎(chǔ)，通過實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生的觀察分析能力以及學(xué)習(xí)興趣等都得到激發(fā)。新課程改革中指出要讓物理更加生活化，讓實(shí)驗(yàn)器材生活化。自制教具主要是利用身邊的一些廢棄材料，采用簡(jiǎn)單的方法來制作實(shí)驗(yàn)教具，讓學(xué)生可以通過生活中常見的事物來了解一些比較深?yuàn)W的物理現(xiàn)象及原理，加深他們對(duì)于物理知識(shí)的理解。本文以制作的物理實(shí)驗(yàn)教具為例闡述分析自制教具在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中所起到的作用。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)教學(xué);自制教具;開發(fā);應(yīng)用

隨著我國(guó)新課程改革進(jìn)程的加速，不少學(xué)科教學(xué)受到新的教學(xué)理念的影響。初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中就要積極利用身邊隨處可得的原材料開展物理實(shí)驗(yàn)，在將物理生活化的同時(shí)也讓學(xué)生可以切實(shí)感受到物理的實(shí)用性[ 1 ]。這就需要物理教師在教學(xué)過程中樹立起應(yīng)用自制教具的理念，還可以讓學(xué)生與教師一起制作一些教具，這樣不僅會(huì)讓他們學(xué)習(xí)到物理知識(shí)，還可以提升他們的創(chuàng)新能力與動(dòng)手能力。

1? 自制教具的特點(diǎn)

1.1? 直觀性

對(duì)于教學(xué)過程中遇到的一些重難點(diǎn)及其急需要解決的問題制作專門的教具，這樣可以方便學(xué)生觀察，以更形象具體的方式把所想要傳達(dá)的內(nèi)容傳遞給學(xué)生，以此來為學(xué)生創(chuàng)造更多動(dòng)手的機(jī)會(huì)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到提高。比如在講到溫度與電阻的關(guān)系時(shí)，可以利用一些廢舊白熾燈的鎢絲，將其連接在有小燈泡的電路當(dāng)中，再使用酒精燈來進(jìn)行加熱，讓學(xué)生觀察小燈泡的亮度，小燈泡所表現(xiàn)出亮度的變化情況就生動(dòng)形象的表明了溫度與電阻之間的關(guān)系。

1.2? 廉價(jià)性

教具是教師開展教學(xué)活動(dòng)的重要手段之一，對(duì)于“教”和“學(xué)”都有著重要的意義。自制教具必須要考慮材料的經(jīng)濟(jì)性，即盡可能使用身邊的原材料，發(fā)動(dòng)更多學(xué)生從自己的身邊收集材料，比如一些飲料瓶、乒乓球、繩子等[ 2 ]。在課堂上向?qū)W生們展示他們熟悉的材料，可能會(huì)比那些實(shí)驗(yàn)室中的教具更加具有吸引力。也可以使學(xué)生的參與積極性被充分調(diào)動(dòng)起來，培養(yǎng)他們勤儉的好習(xí)慣。

1.3? 針對(duì)性

自制教具一般都是針對(duì)教學(xué)當(dāng)中的重難點(diǎn)問題，這樣也彌補(bǔ)了已有教具的不足之處，同時(shí)為學(xué)生提供更多親自動(dòng)手制作教具的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力，對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方法起到了促進(jìn)的作用。

2? 自制教具在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用

2.1? 彌補(bǔ)已有儀器設(shè)備不足

初中物理知識(shí)體系在不斷更新的過程中，而教具似乎永遠(yuǎn)也無法滿足教學(xué)的實(shí)際需求。雖然我國(guó)也逐漸在完善已有的教學(xué)儀器生產(chǎn)體系，但是器材的供給與實(shí)驗(yàn)需求仍然存在差距。比如一些教具在數(shù)量和品種方面都存在問題。廠家在生產(chǎn)教具的過程中基本上是有選擇性的生產(chǎn)一些產(chǎn)品，尤其是一些十分簡(jiǎn)單的教具，是布置的批量生產(chǎn)的。但是為了滿足教學(xué)需要，還需要學(xué)校的教師與學(xué)生根據(jù)實(shí)際的課程目標(biāo)與任務(wù)來自制教具，以此來彌補(bǔ)傳統(tǒng)教具的不足之處。

2.2? 拉近與生活的距離

廠制儀器雖然比較規(guī)范而且也可以使物理現(xiàn)象得到較好的展現(xiàn)，但總是會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生一種陌生感，這主要是因?yàn)閷W(xué)生在實(shí)際生活當(dāng)中無法接觸到這些產(chǎn)品，只能在特定的實(shí)驗(yàn)室才可以接觸到[ 3 ]。久而久之學(xué)生就會(huì)認(rèn)為物理只存在于實(shí)驗(yàn)室和課本當(dāng)中，對(duì)物理學(xué)科的認(rèn)識(shí)也會(huì)存在偏差。但是實(shí)際情況卻是，生活中處處都是物理知識(shí)。自制教具的材料來自于日常生活，也都是學(xué)生們可以經(jīng)常接觸到的物品，所以他們?nèi)绻谖锢韺?shí)驗(yàn)當(dāng)中接觸到這些物品時(shí)會(huì)激發(fā)他們的好奇心，好奇這些在生活中已經(jīng)被扔掉的東西還能有什么應(yīng)用價(jià)值。比如可以使用吃完的薯片筒制作小孔成像儀器，用生活中的物品來解釋物理規(guī)律及現(xiàn)象，會(huì)讓學(xué)生養(yǎng)成觀察身邊物品的習(xí)慣。

2.3? 提高學(xué)生動(dòng)手能力

在傳統(tǒng)應(yīng)試教育階段，學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)基本上都是停留在形式上，教師負(fù)責(zé)操作，學(xué)生負(fù)責(zé)看，學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)中的機(jī)會(huì)很少，這也使得學(xué)生的學(xué)習(xí)方式受到限制，同時(shí)也使他們的創(chuàng)造性被扼殺。在實(shí)際制作教具的過程中，教師可以讓學(xué)生參與其中，也可以讓學(xué)生單獨(dú)制作相關(guān)的教具。學(xué)生在制作教具的過程中可以將自己豐富的經(jīng)驗(yàn)與材料有機(jī)結(jié)合起來，進(jìn)行交互活動(dòng)。

2.4? 培養(yǎng)科技創(chuàng)新意識(shí)

教具的制作需要通過多個(gè)環(huán)節(jié)才可以完成，比如構(gòu)思、設(shè)計(jì)、材料選擇、具體制作以及后期的調(diào)試等，而且還需要進(jìn)行多次的修改，經(jīng)過這不同的環(huán)節(jié)可以為學(xué)生創(chuàng)造更多鍛煉與實(shí)踐的機(jī)會(huì)。如果是廠制儀器，一般都比較貴重，在使用的過程中教師會(huì)擔(dān)心學(xué)生損害儀器，因此要求與規(guī)定都很多，也會(huì)限制學(xué)生的操作。但是自制教具，不僅材料獲取容易，而且也使學(xué)生的主動(dòng)性與積極性得到提高。教師也不用擔(dān)心學(xué)生在具體實(shí)驗(yàn)的過程中弄壞器材而不放心他們?nèi)プ鰧?shí)驗(yàn)。學(xué)生有更多動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，同時(shí)能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和解決問題。

3? 初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中自制教具的具體應(yīng)用

3.1? 自制機(jī)翼模型的應(yīng)用

當(dāng)前在初中物理所采用的人教版教材當(dāng)中，在八年級(jí)下冊(cè)第九章“壓強(qiáng)”當(dāng)中第4節(jié)的“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”學(xué)習(xí)的過程中需要借助于課本當(dāng)中的“機(jī)翼模型”實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生明確機(jī)翼上下表面的流速不同。但是課本上所設(shè)置的這個(gè)實(shí)驗(yàn)無法讓學(xué)生詳細(xì)的觀察到機(jī)翼的實(shí)際受壓原理及情況，只是讓學(xué)生借助于機(jī)翼向上翹起來明白機(jī)翼上表面的壓強(qiáng)要比下表面受到的壓強(qiáng)更小。這樣有些抽象的實(shí)驗(yàn)對(duì)于一些學(xué)習(xí)程度比較好的學(xué)生可以明白實(shí)驗(yàn)所想要讓學(xué)生明白的原理，但是對(duì)于一些學(xué)習(xí)程度比較差以及領(lǐng)悟能力比較差的學(xué)生，想要理解難度就會(huì)很大。

針對(duì)該實(shí)驗(yàn)存在的問題，我設(shè)計(jì)了一個(gè)教具，通過這個(gè)教具的演示讓不同程度的學(xué)生都可以明白機(jī)翼的壓強(qiáng)原理。主要設(shè)計(jì)如圖1。

筆者所設(shè)計(jì)制作的這個(gè)“機(jī)翼模型”是由廢舊的泡沫板與小風(fēng)車制作而成，取材容易，制作過程更是十分簡(jiǎn)單，學(xué)生通過觀察“機(jī)翼”上下風(fēng)車的轉(zhuǎn)速情況可以明確其上下表面流速所存在的差異。

3.2? 自制數(shù)字溫度記錄儀的應(yīng)用

數(shù)字溫度記錄儀主要是為了解決物理教學(xué)過程中自動(dòng)測(cè)量溫度并且記錄相關(guān)數(shù)據(jù)的問題，并且讓得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的記錄，從而可以更快速準(zhǔn)確的得到在熱現(xiàn)象當(dāng)中所呈現(xiàn)出的溫度變化規(guī)律。將其應(yīng)用在熱現(xiàn)象的相關(guān)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中來探尋物態(tài)變化的規(guī)律，具備了觀察直觀方便，精度高的優(yōu)點(diǎn)，而且還可以實(shí)時(shí)測(cè)量并進(jìn)行自動(dòng)化演示，不僅使數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)低成本目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，而且也使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率得到提升。圖2為筆者設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度記錄儀示意圖。

所制作教具有以下特點(diǎn)及用途：

特點(diǎn)：本教具應(yīng)用Arduino控制器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和實(shí)施顯示，并通過藍(lán)牙發(fā)送數(shù)據(jù)到手機(jī)端進(jìn)行同步處理，繪制溫度變化曲線，在學(xué)習(xí)熱現(xiàn)象的物態(tài)變化規(guī)律中，可以用其來研究水沸騰，冰塊熔化等過程中的溫度變化曲線，具有小巧節(jié)能，簡(jiǎn)單易用，高效等特點(diǎn)。

用途：本教具可以實(shí)時(shí)讀取溫度數(shù)據(jù)，精度達(dá)0.01℃，并可以在手機(jī)App上實(shí)時(shí)繪制溫度變化曲線。

4? 總結(jié)

實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要構(gòu)成環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中使用的廠制儀器價(jià)格昂貴，教師對(duì)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)要求較高，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理學(xué)科形成一種片面的認(rèn)識(shí)。自制教具借助于日常生活中常見的材料，通過師生合作制作或者學(xué)生獨(dú)立制作提高學(xué)生的參與積極性，符合新課程的理念，更能培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳慶安.自制教具在初中物理教學(xué)中的作用及應(yīng)用[J]. 新課程導(dǎo)學(xué)，2016（8）：12.

[2]郭素華.自制教具在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)校外教育，2015（14）：123.

[3]陳行東.自制教具在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 新課程（上），2012（3）：132.