中學(xué)物理教具的設(shè)計(jì)與制作 摘要：在傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂中，很多教師以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，極大地限制了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，不利于教師個(gè)人素質(zhì)的提高。隨著新課程改革的不斷推進(jìn)，教師利用自制實(shí)驗(yàn)教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為必要，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)成為物理課堂的一部分。結(jié)合自制水鏡的案例，闡述了對(duì)中學(xué)物理自制教具的認(rèn)識(shí)以及制作教具的基本方法，讓更多的教師了解到初中物理自制教具的必要性，同時(shí)為物理教學(xué)提供更多的自制教具資料參考。 關(guān)鍵詞：中學(xué)物理；自制教具；案例演示 物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用不言而喻。在英國，科學(xué)教學(xué)受到高度重視，“科學(xué)探究”是其在科學(xué)教學(xué)中的首要特征； 在美國中學(xué)物理教學(xué)中，只要教師能用實(shí)驗(yàn)講解，一般不需要用文字解釋；在德國物理教學(xué)界，有這樣一句話：“沒有演示實(shí)驗(yàn)的課堂是不可想象的”；在日本，有一個(gè)由中學(xué)教師自愿組織的“山貓”社團(tuán)。他們致力于用現(xiàn)成的材料研制實(shí)驗(yàn)裝置，千方百計(jì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造熱情，使教學(xué)充滿樂趣，從而成功吸引了大批學(xué)生。在我國，《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》也明確指出：“利用日常生活用品進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，不僅可以拉近物理與生活的距離，讓學(xué)生深刻感受到科學(xué)的真實(shí)性，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)課程資源，還有利于增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。”
“教師除了利用已有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)外，還應(yīng)大力提倡利用身邊的實(shí)物，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)豐富多彩的活動(dòng)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。”作者通過查閱大量文獻(xiàn)資料和相關(guān)書籍，總結(jié)了對(duì)自制教具的認(rèn)識(shí)，制作中學(xué)物理教具的意義和必要性，制作教具的基本方法，并結(jié)合自己的親身經(jīng)歷初中物理儀器圖片，介紹了如何制作水透鏡。希望能為教師提供更多可以參考的自制教具資料，有效豐富初中物理課堂。1、對(duì)自制教具的認(rèn)識(shí)自制教具是指教師根據(jù)教學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，利用現(xiàn)成的物品，構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制作的一類手工工具，可以解決問題，滿足教學(xué)需要。這樣的手工工具可以讓學(xué)生深刻體會(huì)到物理就在我們身邊，感受到物理與社會(huì)、生活的緊密聯(lián)系。自制教具是在創(chuàng)造性思維的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。 創(chuàng)造性思維的實(shí)現(xiàn)方式一般有幾種：創(chuàng)造性建構(gòu)、推理改進(jìn)、綜合歸納、科技創(chuàng)新等。自制教具的設(shè)計(jì)要符合科學(xué)性、教育性、簡(jiǎn)便性、直觀性、實(shí)用性等要求，符合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但不簡(jiǎn)陋的原則，突出為教育教學(xué)服務(wù)的宗旨。2、制作中學(xué)物理教具的意義和必要性不同的教師對(duì)自制教具的必要性有不同的看法，有的教師認(rèn)為，教具制作是廠家的責(zé)任，他們制作的教具制作精美、配套齊全，作為一線教師只要好好教書就行了，沒必要花精力去制作教具。
眾所周知，沒有最好的實(shí)驗(yàn)教具，而是需要在教學(xué)實(shí)踐中不斷改進(jìn)和創(chuàng)新。例如，在探究?jī)煞N電荷相互作用的實(shí)驗(yàn)中，教材給出的實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖1所示，但早在2014年，郭衛(wèi)東老師就指出了實(shí)驗(yàn)的不足，并設(shè)計(jì)了更為靈敏的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖2所示。學(xué)生基于此實(shí)驗(yàn)教具完成課堂小組實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生對(duì)“電荷相互作用規(guī)律與電荷類型”實(shí)驗(yàn)的自主探索，實(shí)驗(yàn)過程可控性強(qiáng)，效果明顯，這樣的例子并不鮮見。只有在教學(xué)實(shí)踐中使用和驗(yàn)證成品儀器時(shí)，才會(huì)發(fā)現(xiàn)有些成品儀器因?yàn)閷?shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯或操作復(fù)雜，并不適合我們的教學(xué)工作。一線教師可以根據(jù)需要改進(jìn)或創(chuàng)造新的自制教具，服務(wù)于教學(xué)。通常自制教具更貼近生活，更能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的好奇心。 此外，設(shè)計(jì)制作教具還有利于培養(yǎng)教師的創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力，對(duì)提高教師個(gè)人業(yè)務(wù)水平有很大的幫助。因此，有教師提出，應(yīng)將中小學(xué)教師自制教具的獎(jiǎng)勵(lì)作為崗位評(píng)比的業(yè)績(jī)條件之一。3、制作教具的基本方法與案例演示結(jié)合物理學(xué)科的特點(diǎn)，自制教具的設(shè)計(jì)方法一般有以下幾種：功能改造法、比較法、模擬演示法、效率提升法等。下面是我自己用功能改造法制作的一個(gè)水透鏡，筆者講解了制作過程及其在教學(xué)中的應(yīng)用。我針對(duì)的題目是人教版八年級(jí)第五章第一節(jié)《透鏡》。
有這樣一個(gè)知識(shí)點(diǎn)：“凸透鏡的焦距越小，透鏡對(duì)光的匯聚作用越強(qiáng)。”至于如何讓學(xué)生深刻理解凸透鏡的凸度會(huì)影響其匯聚光能力的強(qiáng)弱，進(jìn)而改變凸透鏡的焦距，經(jīng)過多次思考和嘗試，最終決定用水透鏡（如圖3所示）來突破這個(gè)知識(shí)點(diǎn)。制作材料：礦泉水瓶、氣球、502膠水、剪刀、小刀、一塊70cm*15cm的泡沫。制作過程：用剪刀將礦泉水瓶中段剪掉，高約7cm，將剪掉的部分修整平整。瓶子剪掉的斷面一定不能有花紋，否則后面的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就不明顯了。剪出一個(gè)面積大于礦泉水瓶底部面積的氣球。這些任務(wù)都可以由學(xué)生提前完成，并提交半成品。 然后用502膠水將氣球粘在瓶子切面的一側(cè)（考慮到使用502的危險(xiǎn)性，老師會(huì)親自完成此環(huán)節(jié)）。另外初中物理儀器圖片，為了固定水鏡，需要選取木板或者泡沫板，切出凹槽固定，由于泡沫板更容易切出凹槽，所以本教具使用泡沫板在其上表面切出一個(gè)比水鏡底部面積略大、深度約2厘米的凹槽。使用過程：將水鏡固定在泡沫凹槽中，在水鏡中加入純凈水，向水鏡射出一束平行光線，穿過水鏡后的光線清晰地顯示在泡沫白板上（如圖4所示）。學(xué)生可以利用此水鏡完成小組實(shí)驗(yàn)，突破凸透鏡的以下三個(gè)知識(shí)點(diǎn)：（1）透鏡光心較薄時(shí)光的傳播方向不變；（2）凸透鏡對(duì)光有聚光作用； （3）凸透鏡越凸，對(duì)光線的聚光作用越強(qiáng)，相應(yīng)的焦距越小。
在本節(jié)的最后總結(jié)中，筆者還展示了另一種自制的水透鏡（如圖5所示）。這種水透鏡不僅焦距可變焦，還可以通過用注射器注水、吸水的方式，在凸透鏡或凹透鏡上進(jìn)行變換。值得一提的是，筆者借助這兩種自制教具，在一次省級(jí)比賽中獲得了初中組一等獎(jiǎng)。近年來，在郭衛(wèi)東、黃淑清等老師的帶領(lǐng)下，涌現(xiàn)出一小批熱衷于自制教具的物理教師，他們利用廢棄的圓珠筆芯、礦泉水瓶、注射器等，制作出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的演示教具和學(xué)生課堂實(shí)驗(yàn)教具，得到了同行的一致好評(píng)，也為一線教師提供了非常好的教學(xué)素材。然而物理教師那么多，又有多少人還在照本宣科，年復(fù)一年埋頭于常規(guī)教學(xué)和重復(fù)的實(shí)驗(yàn)工作中呢？ 作者用自己的親身經(jīng)歷倡導(dǎo)更多的一線物理教師能夠突破自我，共同創(chuàng)新，給學(xué)生上一堂更加精彩、更具創(chuàng)新性的物理課。參考文獻(xiàn)：[1]范亞英，陸牧之，李飛躍.初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與自制教具研究述評(píng)[J].物理之友，2014(11):26-28。[2]張世剛.自制教具是初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)不可缺少的一部分[J].物理之友，2014(12):34-37。[3]郭衛(wèi)東.靜電系列實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)[J].物理教學(xué)探討，2014(6):71-73。[4]喬亞光，蔡長(zhǎng)菁，張麗霞，等.對(duì)自制教具的重新認(rèn)識(shí):中小學(xué)教師自制教具獎(jiǎng)勵(lì)應(yīng)作為崗位評(píng)定的績(jī)效條件之一[J]. 教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2007:63-64。[5]郭衛(wèi)東.低成本物理實(shí)驗(yàn)的巧妙設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].物理教學(xué)討論，2012(7):1-3。[6]黃淑清.中學(xué)物理自制教具設(shè)計(jì)制作的研究與實(shí)踐[J].物理學(xué)報(bào)，2001(10):37-39。[7]周平均.如何在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用低成本實(shí)驗(yàn)教具[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2010(S1):40-41。[8]張世剛.自制教具是初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不可缺少的一部分[J]. 物理之友，2014（12）：34，37。作者簡(jiǎn)介：蔡淑寬（1982-），女，廈門市第一中學(xué)，一級(jí)教師，碩士學(xué)位，研究方向：物理教育、信息化教學(xué)。李志陽（1981-），男，廈門華夏學(xué)院，副教授，碩士學(xué)位，研究方向：電子信息技術(shù)、信息化教學(xué)、大學(xué)物理教學(xué)。編輯 張真真 5
