高中物理電磁學(xué)自制教具的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

陳琳

摘 要：對(duì)于大多數(shù)高中生來(lái)說(shuō)，高中物理電磁學(xué)部分存在一定的難度，但是對(duì)于將來(lái)要從事電子工作的學(xué)生來(lái)說(shuō)，電磁學(xué)部分又非常重要。因此，為了幫助學(xué)生學(xué)好這部分知識(shí)，高中物理教師應(yīng)當(dāng)合理開(kāi)發(fā)自制教具，結(jié)合教具和教材傳授電磁學(xué)的知識(shí)。

關(guān)鍵詞：高中物理;電磁學(xué);自制教具;開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

與其他學(xué)科相比，物理在高中時(shí)的學(xué)習(xí)難度相對(duì)較高。例如電磁學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，其中的原理、概念和規(guī)律只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)展示。然而，在當(dāng)前的教學(xué)過(guò)程中，僅僅依靠現(xiàn)有的教具是不夠的。因此，教師應(yīng)當(dāng)越來(lái)越多地把教具的開(kāi)發(fā)作為物理教學(xué)過(guò)程的一部分來(lái)進(jìn)行，以此解決教學(xué)痛點(diǎn)，并不斷培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和思維方式，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中積極探索的習(xí)慣，使教學(xué)質(zhì)量不斷提高。

一、高中物理自制教具的意義

（一）充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

諸如手機(jī)、音樂(lè)卡和充電器之類的日常用品中都含有可以用來(lái)制作物理教具的材料。如果教師仔細(xì)思考，就可以運(yùn)用這些材料制作出可用于教學(xué)的教具。教師利用廢棄物品制作的教具進(jìn)行教學(xué)，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其能夠開(kāi)發(fā)自己的想象力去制作其他物品，并最終認(rèn)識(shí)到物理是來(lái)源于生活并應(yīng)用于生活的[1]。

（二）引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新精神

高中物理教材中所涉及的實(shí)驗(yàn)在實(shí)際上有著極強(qiáng)的通用性。因此，教師可以參考學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容進(jìn)行合理的改進(jìn)，并根據(jù)調(diào)整后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫和應(yīng)用教材。如果學(xué)生意識(shí)到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教具使用的變化，在分析實(shí)驗(yàn)情況時(shí)當(dāng)然不會(huì)依賴于實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，而是從新的角度看待過(guò)程和結(jié)果，從而培養(yǎng)了一定的創(chuàng)新精神[2]。

（三）提高學(xué)生的動(dòng)手能力

進(jìn)行教具的制作時(shí)，教師可以為學(xué)生改造教具留有一定的發(fā)揮空間，并鼓勵(lì)學(xué)生在線收集信息找到改進(jìn)的方法，并將改進(jìn)方法展示給老師。然后老師選擇最好的改進(jìn)方案并表?yè)P(yáng)做出改進(jìn)的學(xué)生。通過(guò)這一過(guò)程，可有效提高學(xué)生的動(dòng)手能力和鉆研意識(shí)。

（四）將物理理論與實(shí)踐相結(jié)合

制作教具的任務(wù)不僅要由教師承擔(dān)，學(xué)生也應(yīng)充分參與其中。為此，教師可舉辦教具制作比賽，并鼓勵(lì)學(xué)生與小組成員合作，自主制作教具。然后，老師可挑選技術(shù)優(yōu)秀的教具，并表?yè)P(yáng)制作教具的小組成員，以達(dá)到鼓勵(lì)學(xué)生將理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的[3]。

二、電磁學(xué)自制教具的思路

（一）將電磁學(xué)融入生活，提高學(xué)生的積極性

教師應(yīng)探索物理的生活化元素，用生活物品制作教具，并告知學(xué)生教師使用的教具是由生活物品制成的，或直接用生活物品作為教具，讓學(xué)生感受到物理的生活化元素。這將為其樹(shù)立學(xué)習(xí)電磁學(xué)的信心，使其在濃厚興趣的氛圍中開(kāi)始對(duì)電磁學(xué)的學(xué)習(xí)[4]。例如，在教授法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，老師可以把指南針?lè)旁谕妼?dǎo)線旁邊，讓學(xué)生走到講臺(tái)前，并要求其打開(kāi)電路改變電流方向。在電路打開(kāi)后觀察羅盤指針的方向，然后要求其關(guān)閉電路，再次改變電流方向，將斷開(kāi)電路后羅盤針的方向與接通電路后羅盤針的方向進(jìn)行比較。使學(xué)生了解法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)的意義，即電和磁為整體。

（二）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使學(xué)生樹(shù)立創(chuàng)新思維

通過(guò)改進(jìn)教材中的電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生對(duì)電磁學(xué)研究的激情，通過(guò)實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力，達(dá)到因材施教的效果。通過(guò)讓教學(xué)適應(yīng)學(xué)生的自身水平，使所有學(xué)生都能提高自己的的物理學(xué)習(xí)水平，特別是在電磁學(xué)方面[5]。例如，在講解歐姆定律時(shí)，教師可以自制閉合電路教具。如果是自制教具，教師應(yīng)準(zhǔn)備舊的9伏干電池、新的5號(hào)電池、雙位開(kāi)關(guān)、燈泡、導(dǎo)線等實(shí)驗(yàn)材料。為了準(zhǔn)備這些材料，老師可以從手電筒里取出舊的9V電池，然后在超市里買新的5號(hào)電池。并在課堂上鼓勵(lì)學(xué)生與自己一同制作閉合電路教具。在制作時(shí)，老師首先應(yīng)用電線將電壓表并聯(lián)到9V干電池的兩端，測(cè)量并記錄電池的電動(dòng)勢(shì)。然后串聯(lián)兩個(gè)5號(hào)電池，并測(cè)量和記錄電池電動(dòng)勢(shì)。連接電路，將開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到5號(hào)電池上，讓學(xué)生評(píng)論小燈泡的亮度。學(xué)生們會(huì)告訴老師燈泡非常亮。此時(shí)，教師將開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到另一邊，并將9伏電源連接到燈泡上，要求學(xué)生觀察燈泡的亮度。大多數(shù)學(xué)生會(huì)告訴老師燈泡變更亮了，但有些學(xué)生會(huì)說(shuō)，在一種情況下燈泡變更亮了，在另一種情況下燈泡燒壞了。老師會(huì)表?yè)P(yáng)那些想法更為全面的學(xué)生，并鼓勵(lì)他們觀察當(dāng)開(kāi)關(guān)設(shè)置為9V時(shí)燈泡亮度的變化[6]。這時(shí)，學(xué)生們會(huì)發(fā)現(xiàn)燈泡現(xiàn)在比連接到5V電池時(shí)更弱了。有了這種反饋后，老師可以向?qū)W生們介紹閉合電路歐姆定律的研究。通過(guò)改進(jìn)歐姆定律教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和物理素養(yǎng)。

（三）利用現(xiàn)有模型自制教具，提高學(xué)生的實(shí)踐能力

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使人們的生活以及教師的教學(xué)變得更加豐富多彩。許多現(xiàn)代化的設(shè)備和模型已經(jīng)進(jìn)入學(xué)生的學(xué)習(xí)生活，教師如果認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，有必要鼓勵(lì)學(xué)生使用現(xiàn)代化模型聯(lián)系自己學(xué)到的知識(shí)完成教具的制作，之后再用現(xiàn)代化教具進(jìn)行適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)。如果學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到困難，老師可以鼓勵(lì)他們利用互聯(lián)網(wǎng)來(lái)尋找解決困難的方法，以提高他們的實(shí)踐能力。例如，老師可以根據(jù)電磁炮的原理制作一個(gè)微型電磁炮的模型[7]。然而，在建立模型時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度可能太弱，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)距離過(guò)短。此時(shí)，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)查找電磁炮原理的相關(guān)信息，幫助教師完成電磁炮模型的改進(jìn)。一些學(xué)生會(huì)利用互聯(lián)網(wǎng)提出改進(jìn)建議，如增加電流或電壓，而另一些學(xué)生會(huì)提出別的改進(jìn)建議，如提高線圈的繞線匝數(shù)。在收到各種改進(jìn)建議后，教師應(yīng)該對(duì)每一個(gè)不同的建議分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以便找到改進(jìn)的最佳方法。通過(guò)利用網(wǎng)絡(luò)查找電磁炮的原理信息，幫助教師完成電磁槍模型的改進(jìn)，可以在無(wú)形中為學(xué)生提高實(shí)踐能力。

三、結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)是高中物理課程的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)物理課程目標(biāo)、全面提高學(xué)生物理素養(yǎng)的重要手段。利用自制教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生參與制作教具的過(guò)程，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 陳惠祥，楊果仁，羅丹金，等. 基于自制教具的精彩物理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J]. 現(xiàn)代農(nóng)村科技，2021（5）：73-75.

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[7] 何龍武. 初中物理教學(xué)中巧用身邊物品自制教具的實(shí)踐研究[J]. 基礎(chǔ)教育論壇，2020（21）：51-52.