自制教具在中學物理教學中的應用

孫輝　趙振宇

摘 要：物理學是一門以實驗為基礎的科學，在中學物理教學中實驗發(fā)揮著不可替代的作用.近年來由于中考帶來的升學壓力，應試教育思想占據(jù)主導地位，教學比重發(fā)生嚴重傾斜，實驗教學僅僅是走走過場，長期以往導致學生動手能力與探究能力缺失，不利于學生的全面發(fā)展.筆者與小組成員共同自制的教具“力光電綜合實驗儀”可應用于初中物理教學中，能夠在達到實驗目的的同時提高實驗教學的效率，并促進學生探究能力與創(chuàng)新能力的發(fā)展.

關鍵詞：力光電綜合實驗儀;初中物理;科學探究;自制教具

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）06-0046-02

作者簡介：孫輝（1997-），男，黑龍江雞西人，碩士研究生，研究方向：中學物理學科教學;

趙振宇（1968-），女，黑龍江哈爾濱人，教授，碩士生導師，研究方向：中學物理學科教學.

實驗在初中物理教學中發(fā)揮著不可替代的作用，教師自制教具更是能夠提高實驗教學的質量，培養(yǎng)學生的觀察能力、動手能力、探究能力以及創(chuàng)新能力，筆者與小組成員自制的“力光電綜合實驗儀”能夠應用于初中物理教學中，配合著實驗教學大大提升了教學效率.

1 自制教具“力光電綜合實驗儀”的結構

筆者與小組成員共同制作了“力光電綜合實驗儀”（簡稱為“實驗儀”，如圖1、圖2所示），該“實驗儀”以2016年高考全國理綜二卷25題為力學部分原型（如圖3、圖4所示），在此基礎上加入光學、電學部分.

該“實驗儀”囊括初高中物理大部分實驗，可放置于班級中，教師講到某一實驗時可直接對“實驗儀”中某一部分進行組裝并演示，學生在課下也可以自己動手進行組裝演示，提高了實驗教學的效率同時促進學生動手能力、探究能力與創(chuàng)新能力的發(fā)展.其外殼為一個長方體木質箱，長800mm、寬668mm、高386mm，正面及背面為800mm×386mm，側面為668mm×386mm，頂面和底面為800mm×668mm，背面裝有四個滑輪以方便攜帶;頂面有“力光電綜合實驗儀”的標志.內(nèi)部可以分為力學實驗、電學實驗與光學實驗三個部分.力學部分由軌道、彈簧、小鐵球、電磁鐵、水槽等組成，可演示初中部分摩擦力、壓強、浮力、流體壓強與流速關系等實驗，可演示高中部分勻變速直線運動、平拋運動、圓周運動、力的合成與分解、胡克定律、碰撞、反沖運動等.電學部分由導線、電池、滑動變阻器、小燈泡、磁鐵以及鋁管等組成，可演示初中部分串并聯(lián)電路、歐姆定律、磁生電等實驗，可演示高中部分電磁感應、分壓與限流、電磁阻尼、電磁驅動等實驗.光學部分由平面鏡、水槽、激光筆、凸透鏡、凹透鏡、三棱鏡、卷尺、長木板、量角器、光屏等構成，可演示初中部分小孔成像、光的反射、光的折射、漫反射、鏡面反射以及凸透鏡成像規(guī)律等實驗，也可演示高中部分全反射.

2 自制教具“力光電綜合實驗儀”在初中物理教學中應用的優(yōu)缺點

2.1 “實驗儀”在初中物理教學中應用的優(yōu)點

節(jié)省教師準備實驗儀器的時間，提高實驗教學效率.

實驗教學需要準備的時間較長，教師要提前準備好實驗器材、實驗方案等，初中物理教學中還面臨著升學的壓力，這些原因在一定的程度上阻礙了實驗教學的開展.“實驗儀”在初中物理教學中的應用在很大程度上解決了這一問題，“實驗儀”中已經(jīng)準備好特定實驗需要的儀器，教師只需要將儀器進行組裝與簡單的調試即可演示.

課下學生可自己進行實驗，提高學習物理的興趣.

現(xiàn)階段實驗教學僅僅局限于課堂或實驗室中，教師下課后就將實驗儀器拿走，或學生從實驗室出來后便無法繼續(xù)探究，學生在其它時間接觸不到實驗儀器，更無法自己動手進行實驗.“實驗儀”的設計致力于解決這一問題，該儀器放在班級中，學生課下感興趣時可自己動手進行實驗，同時儀器可演示多個實驗，學生動手實驗時不局限于剛剛學過的知識，可以利用儀器進行復習與預習，在不斷的探究中提高學習物理的興趣.

制作成本低，可推廣使用.

“實驗儀”中大部分儀器為實驗室中淘汰的儀器，筆者與組員在制作過程中充分利用學校實驗室中已有的儀器，在老師的幫助下，將一些已經(jīng)淘汰的儀器充分利用，進行重新的組裝，確保實驗效果明顯，總體制作成本較低，考慮到初中學生心智正處于發(fā)育之中，“實驗儀”放在教室中可能會存在損壞的現(xiàn)象，教師可將實驗室中的儀器進行替換，且成本較低，可以推廣使用.

2.2 “實驗儀”在初中物理教學中應用的缺點及其改進措施

體積過大，不方便攜帶.

“實驗儀”長800mm、寬668mm、高386mm，質量約為10kg，雖然底部裝有輪子，但總體上體積過大，不方便攜帶與運輸，且“實驗儀”中電路板、易碎儀器較多，運輸過程中容易損害儀器.針對這一問題筆者認為可將外殼木質箱子用硬度較大、質量較小的塑料板進行替換，同時利用釘子、膠帶加固電路板與外殼的鏈接，運輸過程中填充泡沫板防止易碎儀器的損壞.

實驗現(xiàn)象明顯但數(shù)據(jù)的測量存在誤差.

“實驗儀”演示實驗現(xiàn)象雖然明顯，但在數(shù)據(jù)的測量中往往誤差較大，尤其學生自己動手進行操作時，在數(shù)據(jù)分析時往往誤差較大.筆者認為可將“實驗儀”與數(shù)字傳感器相結合，結合朗威系統(tǒng)進行演示，通過朗威系統(tǒng)將傳感器中的數(shù)字信號進行擬合，可以在很大程度上減少實驗帶來的誤差.

實驗覆蓋面不全.

初中物理教學可分為聲、光、力、熱、電五部分，每一部分都包含實驗教學的內(nèi)容，“實驗儀”中僅包含力、光、電中的部分實驗，在聲、熱部分教學中“實驗儀”則無用武之地，同時學生也無法演示相關部分的實驗.筆者認為可以對“實驗儀”進行改進，增加音叉等實驗儀器，對于物態(tài)變化部分危險系數(shù)較大不適合學生自己演示的實驗可輔以多媒體演示.

2.3 自制教具“力光電綜合實驗儀”的發(fā)展前景

實驗教學能夠激發(fā)學生的學習興趣，提高探究能力與創(chuàng)新能力，自制教具能夠提高實驗教學的有效性，拉近物理知識與實際生活的距離，使課堂生活化，使實驗教學更加完善.作為一名中學物理教師，必須具備自制教具的能力，善于進行實驗教學.現(xiàn)階段中學物理教學注重學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，在物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任中，科學探究是一種學習科學知識、發(fā)展科學思維、形成科學態(tài)度的手段和途徑，科學思維是學生全面發(fā)展的必備品格與關鍵能力.實驗教學過程中能夠培養(yǎng)學生的科學探究精神，實驗過程中學生經(jīng)歷科學的探究過程，只有歷經(jīng)科學探究的過程才能掌握科學方法，進而形成正確的科學態(tài)度與責任.結合以上的分析，筆者認為“實驗儀”在初中物理教學中應用前景很大，通過不斷的完善應用的范圍也將越來越廣，可推廣于初中物理課堂中，其制作簡單、成本低等優(yōu)點十分適合推廣使用，筆者將繼續(xù)對“實驗儀”進行改善，以期望能夠早日應用于課堂之中.在參加國賽過程中也積累了許多寶貴的經(jīng)驗，部分專家認為該儀器應注重測量時的精確度，僅依靠實驗現(xiàn)象并不能解釋現(xiàn)象中蘊含的科學本質，所以“實驗儀”在進一步的完善中將注重在精確度上的研究，同時擴大演示實驗的覆蓋面，完善“實驗儀”在初中物理教學中的應用.

3 結語

自制教具能夠培養(yǎng)學生的學習興趣、增強學生的動手能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和科學探究意識，制作教具過程中能夠提高教師的學科素養(yǎng)和基本技能，還能夠完善實驗室設備彌補實驗儀器的不足.對于“實驗儀”存在的問題筆者將繼續(xù)進行修正，對部分實驗的演示進行完善，做到操作方便、材料簡單、效果明顯.初中物理實驗具有趣味性強、實用性強等特點，將“實驗儀”應用于初中物理教學中能提高教師教學效率與學生學習效率，促進學生的觀察能力、動手能力、探究能力以及創(chuàng)新能力的發(fā)展.

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（收稿日期：2020-11-17）