淺談教學(xué)演示儀的設(shè)計與制作在高中物理教學(xué)的重要性

摘要：本文闡述了教學(xué)演示實驗儀器的設(shè)計與制作在普通物理教學(xué)中的重要性，針對目前我國物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀并結(jié)合當(dāng)前物理教學(xué)中存在的實際問題，提出幾點建議，使物理實驗教學(xué)能充分發(fā)揮其在素質(zhì)教育中的特殊作用。闡述了普通物理電磁學(xué)演示實驗儀的原理和作用，并對自己設(shè)計和制作的演示儀器進行了詳細的說明。論述了普通物理演示儀的設(shè)計與制作的基本要求、如何利用自制儀器提高課堂教學(xué)效果以及在物理教學(xué)過程中進行演示實驗要注意的問題。另外對如何發(fā)揮自制演示儀器設(shè)計與制作的積極作用，提高對演示實驗的重視程度、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣、掌握正確的學(xué)習(xí)方法進行了論述。

關(guān)鍵詞：教學(xué)演示儀;自制

物理是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)相互作用和運動規(guī)律的自然科學(xué)，是一門建立在物理實驗基礎(chǔ)上的學(xué)科。物理學(xué)中的概念、規(guī)律及結(jié)論，往往都是建立在實驗的基礎(chǔ)上，經(jīng)過總結(jié)概括得出的。

物理學(xué)作為一門科學(xué)的地位是由物理實驗予以確立的，物理學(xué)理論必須接受實驗的檢驗，并在實驗的過程中不斷地得到修正、補充和完善。在物理教學(xué)中實驗是學(xué)生獲得物理知識的重要手段和方法。通過實驗，不僅能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生自主的獲取物理知識，還可以培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、創(chuàng)造能力和實踐能力，并且在提高學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)方面都有著極其重要的作用。

物理教學(xué)必須以實驗為基礎(chǔ)，這是由實驗本身的特點及其在物理教學(xué)中的作用決定的[1]。在物理學(xué)發(fā)展的過程中，物理實驗教學(xué)起著舉足輕重的作用。物理實驗作為教學(xué)的重要手段，能夠?qū)W(xué)生學(xué)習(xí)的理論知識和生活實踐有機的結(jié)合，拉近物理與生活的距離，從而使學(xué)生對物理的概念、規(guī)律及原理得到充分的認識。

中學(xué)物理新課程標準明確規(guī)定了實驗教學(xué)的任務(wù)，并把培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能作為中學(xué)物理教學(xué)的目的之一。通過實驗來加強中學(xué)物理的教學(xué)，提高教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、操作能力和分析能力。在提倡素質(zhì)教育的今天，物理實驗顯得尤為重要。

隨著素質(zhì)教育的進一步深化，我國不少專家學(xué)者和廣大物理教師對中學(xué)物理實驗教學(xué)的重要性的認識在逐步加深。國內(nèi)學(xué)校也普遍提出應(yīng)加強實驗儀器的設(shè)計與制作，各地教育部門也制定了相應(yīng)的物理教學(xué)改革方案。但就目前而言，物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀還是不容樂觀的。物理實驗儀器的設(shè)計與制作在各學(xué)校的開展也不盡人意。主要存在以下幾個問題：

首先，學(xué)校和教師受傳統(tǒng)教育教學(xué)的影響，往往用演示實驗代替學(xué)生動手實驗。有些教師認為實驗是可有可無的輔助手段，甚至形成了“做實驗不如講實驗，講實驗不如背實驗”的思想觀念。加之多媒體教學(xué)在學(xué)校的普及，使得部分教師過分依賴多媒體進行模擬實驗，大搞“紙上談兵”，學(xué)生只看不動，導(dǎo)致學(xué)生的動手操作能力得不到提高?？偠灾?，目前大部分教師在課堂教學(xué)上很少帶領(lǐng)學(xué)生動手做實驗，放棄了運用實驗的直觀教學(xué)方法，忽視了對學(xué)生各項能力素質(zhì)的培養(yǎng)。這樣不利于提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維方法的形成。

其次，實驗器材不足是大部分中學(xué)尤其是農(nóng)村中學(xué)普遍存在的問題。這主要是因為上一級教育部門或?qū)W校對實驗不重視。雖然近幾年各級政府和教育行政部門加大了對中、小學(xué)實驗儀器和電教設(shè)備的建設(shè)投入，但是仍然有部分儀器得不到及時的補充或修理。

再次，中學(xué)物理實驗大多數(shù)與科技前沿相距太遠，而且受到教材、場地、實驗器材以及時間等的限制，實驗就只能停留在教材中和實驗室里，使學(xué)生感覺物理實驗毫無趣味可言，嚴重制約了學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性、主動性、能動性和探究性。長此以往，學(xué)生對物理實驗的思想缺乏了解，對實驗器材不熟悉，所以很難根據(jù)實驗?zāi)康莫毩⒃O(shè)計實驗并且選擇儀器。這是不能較好的進行物理實驗教學(xué)的主要原因之一。

另外，物理教師對課堂實驗的準備，不僅僅是需要準備好實驗器材，課前還要對實驗儀器進行多次的調(diào)試，這樣才能保證在做實驗時能夠達到預(yù)期的實驗效果。有些教師在課前沒有對儀器進行檢查和調(diào)試，最后使得實驗現(xiàn)象不理想，有的甚至出現(xiàn)相反的結(jié)論。這樣的實驗現(xiàn)象不但不能幫助學(xué)生理解講授內(nèi)容，反而會使教師講述的內(nèi)容顯得牽強，沒有說服力。還有一種情況就是學(xué)生在做實驗前，教師沒有把實驗原理及儀器的使用方法及性能向?qū)W生交代清楚，沒有講清學(xué)生應(yīng)重點觀察的事項。學(xué)生還沒有思想準備，實驗已開始，而學(xué)生還不知道應(yīng)觀察什么現(xiàn)象時，實驗已結(jié)束，所以學(xué)生的觀察沒有重點，影響實驗效果[2]。這會導(dǎo)致學(xué)生在觀察、分析及總結(jié)實驗現(xiàn)象等方面的思維活動收到限制，陷入盲目的境地，產(chǎn)生實驗的負面效應(yīng)。

最后，由于我國教學(xué)評價機制仍不夠完善，現(xiàn)行的升學(xué)制度嚴重影響了中學(xué)實驗課的教學(xué)效果。目前評價教師授課效果主要是圍繞中、高考指揮棒旋轉(zhuǎn)，社會和學(xué)校對教師教學(xué)水平高低的評價都基于學(xué)生的升學(xué)率，忽略了學(xué)生在探究能力、實驗操作能力等方面的提升。這種評價機制不利于學(xué)生實驗素質(zhì)能力的培養(yǎng)，也淡化了物理實驗在物理教學(xué)中的作用。

目前初中物理實驗教學(xué)的薄弱的原因有多方面，我們應(yīng)該對這些原因進行思考并探尋相應(yīng)的措施。隨著中學(xué)物理教學(xué)的改革，越來越多的教師認識到物理實驗教學(xué)的重要性，并努力加強實驗儀器的設(shè)計與制作，以使實驗教學(xué)能充分發(fā)揮其在素質(zhì)教育中的特殊作用。針對實際情況，提出幾點改變物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀的建議：

首先，中學(xué)物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀在很大程度上與教學(xué)觀念有關(guān)，要加強物理實驗教學(xué)，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念是關(guān)鍵。物理實驗是物理教學(xué)的基礎(chǔ)和出發(fā)點，是物理教學(xué)的重要組成部分，是物理教育實施素質(zhì)教育的最好突破口。學(xué)校和教師應(yīng)當(dāng)充分認識到物理實驗在物理教學(xué)中的重要作用和地位。學(xué)校只有樹立了全新的教學(xué)觀念，才能在課程設(shè)置、經(jīng)費投入、師資配備和其他方面充分考慮到物理實驗教學(xué)的實際需要。教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生進行實驗的探究過程，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，在教學(xué)中大膽采用創(chuàng)新教學(xué)方法，加強實驗儀的設(shè)計與制作，充分調(diào)動學(xué)生探索知識的積極性，滿足學(xué)生的求知欲，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撆c實踐相結(jié)合，更好的提高教學(xué)質(zhì)量。

其次，實驗室是教師進行實驗數(shù)學(xué)、學(xué)生動手做實驗的場所，也是學(xué)校辦學(xué)的重要組成部分。因此，各地教育行政部門應(yīng)加大對中學(xué)物理實驗室建設(shè)和管理的投入。要完善實驗室的管理體制，加強對實驗教學(xué)人員的培訓(xùn)，并在人力、物力及財力方面給予大力的支持。學(xué)校要逐步完善寄送學(xué)設(shè)備和各項必備條件，增加現(xiàn)代化的物理實驗儀器，以確保物理實驗教學(xué)的順利開展。

再次，作為一名中學(xué)物理教師，應(yīng)具備一定的實驗素質(zhì)，即觀察實驗的素質(zhì)、實驗思維的素質(zhì)和實驗操作的素質(zhì)。其中，實驗思維的素質(zhì)和實驗操作的素質(zhì)表現(xiàn)在設(shè)計和完成實驗之中，是綜合性和創(chuàng)造性素質(zhì)的反映[3]。教師必須充分利用課余時間，進行大量的實驗研究，加強實驗儀器的設(shè)計與制作，通過親手的設(shè)計和操作，逐步提高自身的素質(zhì)，從而提高自身的實驗教學(xué)能力，這樣才能幫助學(xué)生更好的完成物理實驗的學(xué)習(xí)和探究過程，從而提高學(xué)生在分析、解決及創(chuàng)造等方面的能力。

另外，創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力。目前，在物理教學(xué)課堂中，教育改革的目標是將應(yīng)試教育變?yōu)樗刭|(zhì)教育，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力的培養(yǎng)。教師應(yīng)著力培養(yǎng)學(xué)生在設(shè)計實驗?zāi)芰?、動手操作能力、課外實驗及小創(chuàng)作、小發(fā)明等方面的素質(zhì)。教師應(yīng)鼓勵學(xué)生自行設(shè)計一些和生活密切聯(lián)系的趣味性實驗，多帶領(lǐng)學(xué)生利用身邊的廢舊材料開展一些小創(chuàng)作、小發(fā)明的實驗儀器。以能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力。作為教師，應(yīng)該認真領(lǐng)會教育創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識，精心創(chuàng)設(shè)探索性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力。盡量采用多種實驗方法，活躍學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神[4]。

最后，在課堂教學(xué)之外，開放實驗室，不僅可以使學(xué)生到實驗室去通過“動手”自主的進行實驗，還能有效的拓展學(xué)生的創(chuàng)造空間。學(xué)校和老師除了根據(jù)課程標準的要求安排足夠的學(xué)生實驗和演示實驗之外，還應(yīng)最大限度地利用實驗室現(xiàn)有的器材，力求利用多年閑置的器材開發(fā)新的實驗，充分地開發(fā)和利用實驗室的豐富課程資源。這樣，學(xué)生就可以利用課余時間，結(jié)合課堂上所學(xué)的理論，邊學(xué)習(xí)邊實踐，不僅有助于加深理解課堂上所學(xué)知識，而且可以通過處理實驗過程中所遇到的問題，掌握各種實驗手段，熟悉各種實驗設(shè)備的原理和構(gòu)造，把物理知識融會貫通起來。在提升教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力及創(chuàng)新能力等方面都有著極其重要的作用。

在物理實驗教學(xué)中，必須轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，加強物理實驗教學(xué)，大力加強實驗儀器的設(shè)計與制作，以適應(yīng)現(xiàn)代社會科學(xué)發(fā)展的需要，使物理實驗教學(xué)能充分發(fā)揮其在素質(zhì)教育中的特殊作用[5]。

物理教學(xué)以觀察、實驗為基礎(chǔ)，而只靠書本中所安排的演示實驗，遠遠不能滿足教學(xué)的需要。因此，教學(xué)演示儀的設(shè)計與制作是教師在實驗室為加強學(xué)生對有關(guān)知識掌握而進行的重要行教學(xué)工作。物理教學(xué)中，物理實驗儀的設(shè)計與制作應(yīng)當(dāng)達到如下基本要求：

首先，激發(fā)興趣，啟發(fā)思考，教育性強。物理教師演示實驗的過程，并非只是“教師演戲，學(xué)生看戲”，不是簡單地顯示一下有關(guān)的物理現(xiàn)象。應(yīng)使學(xué)生了解實驗的設(shè)計思想，帶著有準備的頭腦進行觀察，從而使思維能力與觀察能力同步得到提高。例如在對比類實驗中，可以使學(xué)生在對比中發(fā)現(xiàn)差異，主動思考，充分領(lǐng)會，探究規(guī)律。同時使學(xué)生學(xué)會如何運用已有知識進行預(yù)測、解釋實驗中的現(xiàn)象及設(shè)計實驗方案等等，對于學(xué)生而言，所有的思維活動都有助于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神，促進實踐能力。

其次，結(jié)構(gòu)簡單，主題突出，便于操作。實驗室的實驗儀多數(shù)是為了加深學(xué)生對原理的理解，提高學(xué)生的實踐能力，教師在設(shè)計和制作實驗儀器的過程中，應(yīng)該盡量避免裝置的復(fù)雜程度，盡量使實驗操作簡單，以免干擾學(xué)生的視線，分散學(xué)生的注意，掩蓋設(shè)計與制作的目的。演示實驗的器材學(xué)生越熟悉，越接近生活，越能使學(xué)生對實驗產(chǎn)生親切感，同時便于學(xué)生理解和掌握。

最后，效果明顯，對比強烈，可見度高。演示儀的設(shè)計與制作應(yīng)有明顯的效果，應(yīng)當(dāng)盡可能顯示一些新奇的實驗現(xiàn)象，盡量設(shè)計對比式的實驗，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，這樣可以極有效地集中學(xué)生的注意力，使學(xué)生印象深刻。否則將無法發(fā)揮實驗應(yīng)有的作用，使整個教學(xué)效果受到影響。演示儀還應(yīng)有較高的可見度和色彩鮮明的對比度，以使所有的學(xué)生演示儀的設(shè)計與制作在某種意義上是教師和學(xué)生共同完成的，只有加強實驗儀器的設(shè)計與制作，提高實驗教學(xué)質(zhì)量，這樣才能幫助學(xué)生更好的完成物理實驗的學(xué)習(xí)和探究過程，使學(xué)生掌握相關(guān)物理原理及現(xiàn)象，使學(xué)生的能力得到更好的鍛煉。

我們應(yīng)該正確認識實驗在物理教學(xué)中的地位和作用，把實驗作為理論講授中不可缺少的輔助手段，使實驗在課堂教學(xué)中發(fā)揮其應(yīng)有的作用，因此要通過實驗儀的設(shè)計與制作加深學(xué)生對實驗的印象，使學(xué)生更牢固的掌握知識。學(xué)校應(yīng)該鼓勵教師自己動手，研究和改進實驗。實驗的效果和投資并不是成正比關(guān)系，即使在發(fā)達國家中學(xué)的物理課堂上也有許多手工制作的演示儀器，因此應(yīng)大力提倡教師自制教具[6]。

本文闡述了教學(xué)演示實驗儀器的設(shè)計與制作在普通物理教學(xué)中的重要性，并提出了要充分發(fā)揮其咋素質(zhì)教育中的作用。在演示儀的設(shè)計和制作過程中，應(yīng)結(jié)合實際存在的問題，提出自己的想法，開拓思維，努力創(chuàng)新，使得儀器的使用達到最佳的實驗效果，從而提高教學(xué)質(zhì)量。制作的教具還應(yīng)該有豐富的物理學(xué)思想，有啟迪學(xué)生的思維，結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、可見度好，很適合學(xué)生在課下自己去動手制作，這樣可以使學(xué)生將理論與實踐有機的結(jié)合，從而使學(xué)生對物理的概念、規(guī)律及原理得到充分的認識。

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作者簡介：董靜，女，遼寧省海城人，就職于遼寧省海城市南臺高級中學(xué)，任物理教師。