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初中物理自制教具的开发与运用初探

 

青海省同德县民族中学 李根兄

 

  目前，中学物理实验教育设施逐渐改善，电教设备也普遍应用于教学。尽管如此，增添的实验器材以及先进的电教设施仍远远满足不了物理实验教学对教具的需求。自制教具在缓解教学设施短缺，培养学生观察分析能力、动手实践能力、科学探究及创新精神等方面有着无与伦比的优势。所以，进行初中物理自制教具的研发与运用是比较有实用价值的。
　　一、研究自制教具的背景
　　我国多年来受应试教育的影响，使教师和学生在思想上、观念上存在着重理论、轻实验；重实验结论、轻实验过程的倾向。十年来教改实践使我们明白，新课标的“三维目标”构思很科学，新教材在编写上基本上体现了新课标的宗旨，突出了物理实验在新课教学中的重要地位，但在内容编写上实用性比较差，必须进行二次开发，开发的程度因人而异，多数教师能将课节落实就算不错了，根本不敢放手做实验, 创新实验更没人肯做。学业水平测试题指向性也不容忽视，为了应对学业水平测试，背实验比做实验收效更好，各校主动调低物理实验开出率；课标和教材都改了，但配套的实验器材基本没有，凸显了国家对初中教育的投入严重不足，从硬件上制约了实验的正常开出；教参和各种各类参考书中可供参考的实验资料又很难找到，创新实验更没人去尝试，可见全国各地真正研究物理实验的很少，全国各地物理实验开出情况不容乐观。
　　二、研究自制教具的意义
　　诺贝尔物理学奖获得者杨振宁教授也曾说过：“自制的仪器永远比买来的好……。自制教具确实在培养学生探究性思维、创新能力等方面有着无与伦比的优势。例如，我们以自制望远镜为例，首先我们要进行设计，确定设计制作开普勒式的还是伽利略式，接着就要取村；前者要两块凸透镜片、支架等，其中的凸透镜片用老光镜或放大镜可以代替，而后者则由一块凸透镜和一块凹透镜组成，凹透镜可用近视镜片代替。由于选材是开放的，可用你能找到的物品来代替，关键是你能否找到这些材料，能找到，说明设计方案有可行性；接着可按设计的思路往下走，那就是开始组装，而组装时涉及到固定以及位置的测量与计算，这又要用到数学知识及器材安装技巧，就要靠知识累积和实践操作能力了。可见，如果学生参与到自制教具的设计当中，动手能力、创新能力也会得到很大的提升。
　　另外，新课标指出我们要从生活走向物理，使实验器材生活化。物理课中的科学探究最多的是通过实验来进行的探究活动，在科学探究的过程中，往往难以预料学生的猜想和设计。所以目前的教学活动需要大量器材，而这些器材又是多而杂、小而细，全部靠学校来配备是不现实的。所以，无论是条件好的还是条件差的学校都应大力提倡教师和学生自制教具以辅助实验教学。
　　三、研究自制教具的认识
　　教具即一切辅助课堂教学的设施、器材。它的范围非常宽泛，特别是信息技术飞速发展的今天，无论是先进的多媒体电教设备还是传统的粉笔黑板都是教具：小到一颗螺丝钉，大到几公里长的离子对撞机都可以作为教具。物理作为一门基于实验的科学，其教学的辅助工具更是多不胜举，唾手可得，正如著名物理教育家朱正元教授说过；“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”。例如，把空矿泉水瓶子倒入70℃的热水，然后再把热水倒出来，盖上瓶盖，一会塑料瓶会变瘪，说明瓶子里气体的压力比瓶子外空气的压力小；又比如，往一个装有清水的矿泉水瓶罩滴入几滴红墨水就可以清晰演示扩散现象。因此，凡是可以运用于教学的事物我们都可以称之为教具。既然教具成千上万、效果不一，那么师生就需要从中去筛选、组合甚至重新设计适合自己教学风格的教具，进而实现知识建构以及智力和非智力因素的发展，我们称这一过程为自制教具的过程，那些凝聚了师生劳动的教具就可以称为自制教具。然而，工厂批量生产的仪器也是凝聚了人类劳动，但不能称之为自制教具。自制教具必须强调自己制作为自己所用。尽管决大多数仪器的前身都是自制教具，在通过教学检验后加以推广，可是它们不再是自制教具，因为制造者和使用者已经分离了。
　　四、制作自制教具的要求
　　说起来容易做起来难，真要动手时，又不知从何处着手。自制教具之前首先要设计一下。设计时应注意：(1)不要脱离物理教材。脱离了物理教材，任何具有深奥物理原理的仪器，都会在课堂上失去光辉、失去意义。(2)不要放弃一点一滴的改进。前人已经有了许多这方面的研究，各种资料都有许多介绍，但是只要我们抓住某一点或某一个方面进行改进，也可以得到收获。 (3)不要超出自己制作能力的范围。一切从实际出发，量力而行。否则一旦动手之后，难以为继。
　　其次，教具创新设计的出发点有：(1)变原理。改变教具制作原理往往能给教具带来创新，特别是在电学实验方面。随着科技的进步，各类新电子元件相继诞生，恰当的运用会使以前的电路得到简化并且使性能得到提高。因此，我们可以改变设计原理，在新设计中加入新科技产品达到创新的目的。 (2)变元件。在教具创新设计中，我们可以从改变元件方面出发，引进新科技力量，降低制作成本、改善演示效果。 (3)变方法。同一个物理原理通常可以通过不同的方法演示或者模拟出来，只要我们细心研究，就可以设计出不同的教具。 (4)变大小。对自制教具尺寸要严格要求，通常要求教具足够大，才能使得演示效果显著。因此，我们可以摸索新方法，通过改变教具大小使之得到创新。
　　总之，在新课程标准中，明确要求教师根据实际教学情况开展自制教具活动，进行丰富多彩的实验教学。我国传统的实验教学以考试为目标，磨灭了学生学习物理的兴趣，扼杀了他们探究及创新的激情。经过长期的教育改革，教育者们逐渐认识到实验教学在培养学生能力方面的重要作用。但由于教育设施不完善、对电教设备的过度依赖，对自制教具功能的认识不足等原因，造成了实验教学没能有效地开展起来。自制教具的确可以缓解教学设施短缺的状况，还可以辅助教师开展丰富多彩的实验教学。自制教具在激发学生探究性思维、创新意识以及培养学生学习物理的兴趣方面有着不可替代的作用。