[摘要]因各種客觀原因，按課程標(biāo)準(zhǔn)配置的實(shí)驗(yàn)器材仍存在一些問(wèn)題；因?qū)嶒?yàn)操作或儀器管理不善，加速了器材問(wèn)題的產(chǎn)生。針對(duì)一線教師遇到的實(shí)驗(yàn)器材存在易腐化、易潮濕、易破碎等各種問(wèn)題，提出重組廢棄器材、尋找日用品代替、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教具等自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)器材的多種方法，通過(guò)列舉多個(gè)翔實(shí)的案例，展現(xiàn)創(chuàng)新教具的功能，達(dá)到突破實(shí)驗(yàn)器材問(wèn)題瓶頸、豐富實(shí)驗(yàn)資源、填補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室器材、有效提高課堂教學(xué)效率等目的。

[關(guān)鍵詞]創(chuàng)新；器材；問(wèn)題；盲區(qū)

[基金項(xiàng)目]江西省“十三五”基礎(chǔ)教育課題“指向核心素養(yǎng)的初中物理教育教學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐與研究”研究成果之一（課題編號(hào)為RJWL2018-844）。

[作者簡(jiǎn)介]劉志標(biāo)（1971—），男，江西瑞金人，瑞金第二中學(xué)，高級(jí)教師，研究方向?yàn)槲锢斫虒W(xué)和STEM活動(dòng)。

一、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

有一次開(kāi)展片區(qū)教研活動(dòng)，來(lái)到一所鄉(xiāng)村初中聽(tīng)了一堂《升華與凝華》的新授課，施教者是個(gè)老教師，對(duì)教學(xué)內(nèi)容很熟悉，對(duì)教材實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是了如指掌。但課堂上一個(gè)實(shí)驗(yàn)也沒(méi)做，用的是碘和干冰的升華視頻實(shí)驗(yàn)，邊看視頻實(shí)驗(yàn)邊講實(shí)驗(yàn)完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，現(xiàn)象明顯，直觀有效。視頻實(shí)驗(yàn)只能是輔助實(shí)驗(yàn)作用，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)當(dāng)實(shí)際操作，讓學(xué)生觀察到實(shí)際的操作過(guò)程、現(xiàn)象，這樣才有利于提高學(xué)生的分析和動(dòng)手操作能力。課后與施教者交流此實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，施教者認(rèn)為碘有毒，且在“碘錘”中碘凝華后不便清洗，實(shí)驗(yàn)室器材存在很多問(wèn)題，不便開(kāi)展教學(xué)就不做了。

二、探析實(shí)驗(yàn)器材存在的問(wèn)題

隨著政府加強(qiáng)對(duì)教育的投入，各校按標(biāo)準(zhǔn)配置裝備了實(shí)驗(yàn)器材。但仍然常聽(tīng)到一線教師受困于實(shí)驗(yàn)器材。通過(guò)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)標(biāo)配的實(shí)驗(yàn)器材存在的問(wèn)題主要有：有的器材數(shù)量少，難以滿足同一年級(jí)多個(gè)物理教師多個(gè)班級(jí)上課的需要；有的器材易老化，有的器材易碎化，有的器材易潮化，有的器材易生銹，有的器材操作繁雜，有的器材或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象可見(jiàn)度很小。因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)往往受這些問(wèn)題的影響，難以形象、生動(dòng)地呈現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)，難以創(chuàng)設(shè)學(xué)生自主探究的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。鑒于此，需要教師因地制宜，創(chuàng)新器材，突破儀器本身存在的缺陷。

三、自主創(chuàng)新教具，解決實(shí)驗(yàn)器材問(wèn)題

（一）將廢棄的器材加以重組

實(shí)驗(yàn)室每隔幾年就要清理一些因老化、潮化、碎化而自然耗壞或操作損壞的器材，這些器材，棄之可惜，留之礙眼。如果將它們巧妙地加以重組，并拓展原實(shí)驗(yàn)器材的功能，優(yōu)化原實(shí)驗(yàn)器材的操作方法，就能收到很好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

教學(xué)案例1用來(lái)“探究電流發(fā)熱與哪些因素有關(guān)”的配套器材是J2375型演示器，使用這種標(biāo)配的帶“U”管的“焦耳定律演示器”時(shí)，不方便往u型細(xì)管中注水，實(shí)驗(yàn)做完后清理也麻煩，而且易使發(fā)熱電阻受潮生銹；時(shí)間一長(zhǎng)，連接u型管的橡膠極易老化腐蝕，更換橡膠也極不方便；U型玻璃管也是易碎品。因此，這個(gè)演示器通常兩年后基本就要報(bào)廢處理。為解決標(biāo)配的“焦耳定律演示器”這些問(wèn)題，可以將若干個(gè)廢舊的J2375型器材中仍有用的電阻和密封塑料殼拆下來(lái)，用電子溫度計(jì)代替U型管，從而實(shí)現(xiàn)重組使用。

1.具體的制作方法是：取4個(gè)電阻，R1阻值為5Ω，R2、R3、R4阻值均為10Ω，將R3、R4兩個(gè)10Ω的電阻并聯(lián)起來(lái)后，再依次與R1、R2兩個(gè)電阻串聯(lián)；將三支電子溫度計(jì)直接用塑料扎絲分別固定在電阻R1、R2、R3上，最后將三個(gè)密封塑料殼蓋在電阻R1、R2、R3上。

2.使用方法：先記錄三個(gè)電子溫度計(jì)的初溫，通電1min時(shí)，再比較三個(gè)溫度計(jì)的變化示數(shù)，可以分別得到的結(jié)論是——通過(guò)導(dǎo)體的電流一定時(shí)，通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻有關(guān)；導(dǎo)體阻值一定時(shí)，通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流有關(guān)。再通電1min，還可以得到導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間有關(guān)的結(jié)論。再進(jìn)一步深入分析，R1的阻值比R3的阻值小，但通過(guò)R1的電流是通過(guò)R3電流的兩倍，比較R1與R3的發(fā)熱升溫情況，發(fā)現(xiàn)電阻R1比R3升溫高，因此，還能發(fā)現(xiàn)在通電時(shí)間相等的情況下，電流比電阻對(duì)導(dǎo)體發(fā)熱的影響程度更大。

這個(gè)重組的“新型焦耳定律演示器”，比原器材操作更簡(jiǎn)單，現(xiàn)象更明顯，節(jié)約了教學(xué)前的準(zhǔn)備時(shí)間，也節(jié)約了課堂實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并增加了一個(gè)探究功能，教學(xué)效果更顯著。與此同時(shí)，充分合理利用廢棄材料，也是倡導(dǎo)了環(huán)保節(jié)能的理念，間接對(duì)學(xué)生做了正能量教育。

（二）巧用日常用品代替實(shí)驗(yàn)室器材

有些實(shí)驗(yàn)易做，但實(shí)驗(yàn)后難于清洗，甚至有刺激性氣味。對(duì)這種實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)教師和儀器管理員都是敬而遠(yuǎn)之，避而不做。如果用日常用品來(lái)代替原實(shí)驗(yàn)室的玻璃容器，可當(dāng)作一次性實(shí)驗(yàn)器材處置，避免清洗之勞苦。

教學(xué)案例2物態(tài)變化中的“升華與凝華”實(shí)驗(yàn)，因“碘”在常溫下易升華且有紫色氣體生成，稍加熱現(xiàn)象更加突出，所以，教材中常用“碘”來(lái)做“升華與凝華”。教材中選擇的燒杯或試管做容器，甚至還推介了專用器材——“碘錘”（玻璃制品）做容器，但實(shí)驗(yàn)后難以清洗。如果用“保鮮袋”裝一些碘顆粒，扎緊袋口后，常溫下仔細(xì)觀察，可以發(fā)現(xiàn)淡淡的紫色氣體慢慢地出現(xiàn)；將盛有點(diǎn)顆粒的“保鮮袋”袋底浸入熱水后，一股濃濃的紫色氣體飄然升起——這是碘的升華現(xiàn)象。從熱水中取出“保鮮袋”一會(huì)兒，“保鮮袋”內(nèi)壁上有紫色粉末物出現(xiàn)——這是碘蒸氣凝華現(xiàn)象。此實(shí)驗(yàn)時(shí)間短，效果明顯，防止了碘的刺激性氣味的影響，實(shí)驗(yàn)后不必清洗也不必回收，直接將塑料袋當(dāng)作特殊垃圾處置就可。此實(shí)驗(yàn)器材還可分組進(jìn)行，解決“碘錘”的數(shù)量不足不便分組的問(wèn)題，讓學(xué)生通過(guò)積極主動(dòng)仔細(xì)觀察這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的，再經(jīng)歷概括總結(jié)，很容易建立起“升華和凝華”的概念。

瓶瓶罐罐皆儀器。用來(lái)源于生活中的“器材”可以代替許多實(shí)驗(yàn)室的器材，只要用得恰當(dāng)，符合科學(xué)，常讓學(xué)生感覺(jué)似乎意外又不意外。學(xué)生感到意外的是：教師所選器材超越課本，身邊這么多東西可以用來(lái)做物理實(shí)驗(yàn)；學(xué)生感到不意外的是：這些器材的實(shí)驗(yàn)效果、結(jié)論與教材上的相同。這樣，將學(xué)生身邊的事物與學(xué)習(xí)的內(nèi)容緊密結(jié)合，使學(xué)生在自己熟悉的環(huán)境中進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)、把握新知，讓學(xué)生體會(huì)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)并不是那樣的空洞，而是實(shí)實(shí)在在，深刻體會(huì)身邊就是物理。

（三）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，規(guī)避學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)的盲區(qū)

教師演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，因?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象微小或觀察角度等原因，教室中有某幾排或某幾列的學(xué)生觀察不到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這個(gè)幾排或幾列的區(qū)域便稱為“學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)的盲區(qū)”。教學(xué)時(shí)，需要教師創(chuàng)新教具，規(guī)避這些學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)的盲區(qū)，讓全體同學(xué)都能看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

教學(xué)案例3學(xué)習(xí)平面鏡成像特點(diǎn)，學(xué)生通過(guò)分組探究觀察，能理解到平面鏡所成的像與物體大小相等的特點(diǎn)。但當(dāng)問(wèn)及“人遠(yuǎn)離穿衣鏡時(shí)，所成的像有什么變化”時(shí)，大多數(shù)同學(xué)認(rèn)為“像變小”，這是因?yàn)榇蠹以谄綍r(shí)觀察到的“人遠(yuǎn)離穿衣鏡時(shí)”，所成的像確實(shí)是在變小。為了克服這一定勢(shì)思維的影響，教師有必要再演示平面鏡成像，如果教師用一塊透明玻璃板豎立在水平臺(tái)面的白紙上，教室中只有坐在中間的幾列學(xué)生容易觀察到，而坐在兩側(cè)邊的學(xué)生難以看到。此時(shí)，教師可制作三個(gè)透明玻璃板連體的“平面鏡”，讓教室內(nèi)左中右的同學(xué)都能觀察到像。

1.制作方法：取一塊40cm×30cm的薄透明玻璃板，放在平整的桌面上，用透明膠將兩塊20cm×30cm的薄透明玻璃板分別粘到長(zhǎng)玻璃板兩側(cè)，注意玻璃塊之間要留有1mm的間隔。

2.使用方法：將“平面鏡”豎直立在平整木板上，調(diào)整大玻璃板兩側(cè)的小玻璃板的角度，使其夾角為120°左右；在三個(gè)玻璃板圍成的區(qū)域內(nèi)取合適的點(diǎn)A，分別找到三個(gè)豎立的玻璃板的對(duì)稱點(diǎn)B、C、D。取4支相同的蠟燭，點(diǎn)燃3個(gè)，分別放在B、C、D三點(diǎn)上，教師手持未點(diǎn)燃的蠟燭到A處，讓學(xué)生觀察到虛像后，再將此裝置遠(yuǎn)離學(xué)生1-2米，學(xué)生看到的虛像變小了，但虛像仍與A處蠟燭重合等大，而A處蠟燭并沒(méi)有變??！從而確定虛像大小并沒(méi)有改變。

教師針對(duì)學(xué)生易受思維式勢(shì)的影響，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，造成強(qiáng)有力的視覺(jué)沖擊引發(fā)強(qiáng)大的認(rèn)知沖突，破解思維定式的束縛，打破原有思維定式的那部分錯(cuò)誤內(nèi)容，從而構(gòu)建正確的認(rèn)識(shí)。

盡管實(shí)驗(yàn)室器材有專門(mén)的維護(hù)與保潔制度，但因客觀因素導(dǎo)致的器材問(wèn)題是無(wú)法避免的。而物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)教學(xué)中有著舉足輕重的作用，針對(duì)實(shí)驗(yàn)教具、方式、操作的不斷改進(jìn)，教師巧用創(chuàng)新教具，開(kāi)發(fā)新型實(shí)驗(yàn)，既能解決器材問(wèn)題，豐富實(shí)驗(yàn)資源，又能啟迪學(xué)生智慧，提高課堂教學(xué)效率，開(kāi)闊學(xué)生的創(chuàng)新視野！

參考文獻(xiàn)

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