張梅

【摘 要】自制教具已經(jīng)普遍適用，其可以緩解實驗器械的緊缺，增強(qiáng)對于材料的利用率。同時也可以讓學(xué)生在制作的過程中，了解實驗教具工作的原理，擁有深層次的物理理解，提高物理修養(yǎng)。教師重視培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，讓學(xué)生的物理素養(yǎng)得到提高。文本就初中物理自制教具進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】自制教具;初中物理;演示實驗

一、現(xiàn)有實驗教學(xué)中的缺陷

實驗是初中物理中的重要組成部分，對于教學(xué)發(fā)展有好處。但是大部分教師對于實驗的進(jìn)行并不重視。學(xué)校對于實驗器械長時間不進(jìn)行更新，導(dǎo)致沒有精確的設(shè)備進(jìn)行物理實驗，實驗數(shù)據(jù)誤差較大，同時學(xué)生對于實驗也沒有積極性。但是直接進(jìn)行講課存在諸多問題，比如：學(xué)生對于實驗細(xì)節(jié)記憶并不深刻，并且也沒有進(jìn)行實驗的效果更加直接。在進(jìn)行實驗中，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)諸多的問題，這些問題就會讓他們對此重視，加深記憶。

二、初中物理演示實驗中自制教具的特點

（一）經(jīng)濟(jì)實用，成本低廉

自制的道具往往采用常見的材料，進(jìn)行粗略的加工即可得到，其只能滿足較為簡單的實驗，不能進(jìn)行高精度的實驗內(nèi)容。所以相對便宜、性價比高。制作實驗道具的過程可以幫助學(xué)生更加了解實驗，了解道具的原理，明白實驗的過程。由于有些學(xué)校的實驗器械不及時更新，器械殘缺不全，所以自制器械就顯得重要。

（二）操作方便，使用靈活

由于條件與知識的有限，自制道具通常適用于簡單的物理實驗，而不適用于高精度的實驗。所以操作較為簡單、容易上手。而且器械較為輕便，方便學(xué)生攜帶，能增強(qiáng)學(xué)生的使用效果。比如：設(shè)計簡單的測量儀器，完成粗略的測量深度?；蛘呤呛唵蔚臏y力器，對于力進(jìn)行測量。因為材料以及制作成本的有限，所以無法制作精密器械。簡單、易上手的試驗器械可以提高學(xué)生對于實驗的興趣，增強(qiáng)實驗體驗和反饋。同時器械的可塑性比較強(qiáng)，可以將其轉(zhuǎn)化成不同功能的實驗器械，最大程度的節(jié)約實驗空間與原材料。教師在設(shè)計自制器械時需要以經(jīng)典器械作為對象，可以適當(dāng)進(jìn)行改進(jìn)。

（三）現(xiàn)象直觀，效果明顯

復(fù)雜的實驗設(shè)備往往需要結(jié)合公式，才能得出相應(yīng)結(jié)果。簡單的實驗裝置可以更直觀的反應(yīng)實驗的成果，對于實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行直接的讀取。高中的實驗并不繁瑣，所以自制器具可以更好地反應(yīng)實驗現(xiàn)象。

（四）設(shè)計科學(xué)，性能可靠

由于自制教具的設(shè)計簡單，所以在實驗時其副作用較小，不會產(chǎn)生實驗危險。雖然自制教具并沒有經(jīng)過嚴(yán)密的計算以及測試，但是其具有科學(xué)性，教師在使用時需要保持科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。

三、自制教具在初中物理演示實驗中的應(yīng)用實踐

（一）仿制法

制作教具的常規(guī)方法還是以仿制為基礎(chǔ)，案例實驗道具都是前人經(jīng)過長時間的鉆研所設(shè)計出的，其實驗性已經(jīng)非常成熟，教師以之為模板，既可以保障實驗教具的科學(xué)性與安全性，同時也能節(jié)約大量時間和精力。教師選擇容易制作的教具，進(jìn)行自制。但是制作的過程并不簡單，其中需要相關(guān)的細(xì)節(jié)研究和把控，教師可以從網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行學(xué)習(xí)，在自制時注重細(xì)節(jié)，否則會導(dǎo)致自制教具的測量不準(zhǔn)確。教師以模板教具的實驗原理進(jìn)行仿制，可以針對自己所要進(jìn)行的實驗進(jìn)行整改，讓其更適合自身的實驗情況。教師以身邊的廢品或者實驗陳舊設(shè)備為原材料，進(jìn)行實驗教具的制作，可以提高廢品的利用率，達(dá)成低碳環(huán)保的目的。在進(jìn)行摩擦起電的實驗中，可以選取塑料泡沫、針、線，雖然材料簡單，但是所呈現(xiàn)的教學(xué)效果是不錯的。教師可以仿造彈簧測力計的原理，制作簡易的測力計。首先找出彈簧、示數(shù)板、鉤子等必要器具，將其組裝完成后，進(jìn)行簡單的測試，讓力與讀數(shù)相對應(yīng)，進(jìn)行力度較小的拉力測量。上述的實驗材料都是無用之物，將其進(jìn)行組合，就可以變廢為寶。

（二）改造法

有些常見的實驗器具不一定適合自身的實驗條件，學(xué)生無法通過現(xiàn)有教具完成對應(yīng)的實驗，對于找不到相關(guān)的適合實驗教具，教師可以自行改進(jìn)。可以將實驗教具的相關(guān)細(xì)節(jié)修改，方便自身實驗。也可以加大改進(jìn)力度。比如：在電學(xué)的實驗中，目前僅有一電壓表，而教師需要測電流，就可以將其改成電流表。為了方便學(xué)生對于實驗過程的觀察，可以將教具改的更加直觀，加入聲音或者將示數(shù)進(jìn)行放大。在進(jìn)行平拋實驗的教學(xué)中，為了讓學(xué)生對于平拋運(yùn)動的軌跡更加了解，需要用到精密的記錄儀器。但是并無法讓學(xué)生對于實驗結(jié)果有深刻的記憶，為了讓學(xué)生加深對于實驗的理解，教師選擇自制教具。首先思考，如何讓物體持續(xù)做平拋運(yùn)動。一次平拋運(yùn)動是短暫的，學(xué)生對于落地的瞬間無法用肉眼捕捉到。可以聯(lián)想到水流，讓水流持續(xù)呈平拋運(yùn)動流出，就會一直落于一點，方便學(xué)生觀察。所以，學(xué)生需要讓水流的軌跡持續(xù)不變。水流的軌跡與水中的壓強(qiáng)有關(guān)，就是保證水中的壓強(qiáng)不變?？紤]到水的流出，為了維持壓強(qiáng)，需要流出與流入的量相平衡，可以將掛點滴與之聯(lián)系。具體的實驗如下：首先，去除塑料瓶，在瓶的外側(cè)開口，讓水流出，水流的軌跡以坐標(biāo)紙為參照，進(jìn)行觀察。以坐標(biāo)紙為參照，記錄水流軌跡的數(shù)據(jù)，在黑板上進(jìn)行描繪。為了保證水流軌跡不變，學(xué)生需要利用點滴控制器控制壓強(qiáng)，讓學(xué)生對于水流進(jìn)行持續(xù)觀察。通過對應(yīng)的坐標(biāo)軸，計算出軌跡對應(yīng)的平拋運(yùn)動的二次函數(shù)，從而計算出系列示數(shù)，了解平拋運(yùn)動。如果不進(jìn)行教具改裝，學(xué)校實驗室是不具備此類實驗器械的。將器械進(jìn)行改裝，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，加強(qiáng)學(xué)生對于物理的興趣愛好，了解知識點之中的聯(lián)系。

（三）組合法

在進(jìn)行實驗時會出現(xiàn)以下這種情況，需要多種實驗器材進(jìn)行組合才能完成實驗。比如：在測量電路中的數(shù)據(jù)時，需要電流表與電壓表相互配合使用。組合法也是物理實驗中常見的試驗方法，教師可以將自制的教具相組合，將不同的教具的用途進(jìn)行發(fā)揮。如果將所有的教具用途都?xì)w結(jié)到一種教具中，就會顯得繁瑣不堪。學(xué)生可以通過運(yùn)動學(xué)的公式將速度與高度進(jìn)行轉(zhuǎn)化。首先，將道具以及教具準(zhǔn)備完成，將道具放在實驗展臺上。將小球放于固定高度，測量此時小球的高。同時記錄小球的質(zhì)量以及線的長度。在小球做擺動時，測量小球的拉力。將實驗數(shù)據(jù)記錄下來。可以進(jìn)行多次實驗，減小誤差。學(xué)生也可以采用控制變量的思維，改變小球的高或者半徑長度，最后利用所得的數(shù)據(jù)求出拉力。

（四）巧用自制教具，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度

上述所說的是教師進(jìn)行教具的制作，學(xué)生也可以完成教具制作。通過制作教具，可以幫助學(xué)生更加了解實驗的原理，以及實驗材料的屬性，加深對于物理學(xué)習(xí)的理解。動手實踐可以增強(qiáng)自身的實踐能力。學(xué)生完成自制，可以幫助教師減少教學(xué)壓力，讓學(xué)生更加嶄新的應(yīng)對備課，提高上課效率。

（五）小組合作，積極探究

學(xué)生的物理經(jīng)驗仍不豐富，缺乏一定的設(shè)計實驗教具能力。所以教師可以讓學(xué)生進(jìn)行合作，多人完成實驗教具的制作。在進(jìn)行合作時，學(xué)生可以把自身的想法提出來，提高大家對于細(xì)節(jié)的注意，同時，合作學(xué)習(xí)可以使得好的思維進(jìn)行碰撞，優(yōu)中取優(yōu)，讓教具的設(shè)計更加出色，培養(yǎng)學(xué)生的想象力，加深對于物理知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生的探究力。比如在探究導(dǎo)體與絕緣體的性質(zhì)中，提出這兩者之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化，沒有絕對的絕緣體。學(xué)生需要對假設(shè)進(jìn)行驗證。首先選取絕緣體玻璃，理論中讓玻璃加熱到一定程度就可以變成導(dǎo)體。學(xué)生取來酒精燈、電路、玻璃、小燈泡。學(xué)生需要連接電路，將除酒精燈外的實驗材料等進(jìn)行串聯(lián)，此時閉合開關(guān)，由于絕緣體的性質(zhì)，小燈泡不亮。之后保持電路閉合，利用酒精燈對玻璃進(jìn)行加熱。由于玻璃的熔點較低，很快便會融化。玻璃是否變成導(dǎo)體，可以通過觀察小燈泡是否發(fā)亮來判斷，燈泡發(fā)亮證明電路已通。

（六）自主實驗，拓寬視野

物理較為抽象，需要學(xué)生具有一定的抽象能力和空間想象力。教師需要重點培養(yǎng)學(xué)生的相關(guān)能力，通過完成實驗，可以讓學(xué)生的思維更加豐富。比如：在進(jìn)行“摩擦起電”的教學(xué)中，這是易于完成的實驗，其實驗材料容易獲得。學(xué)生進(jìn)行毛皮與橡膠摩擦之后，可以用橡膠棒吸引質(zhì)量較小的物體，可以發(fā)現(xiàn)對于物體的吸引力明顯變強(qiáng)。讓學(xué)生在了解物理知識的同時感受物理樂趣。學(xué)生也可以自主完成滑輪組的實驗。為了驗證滑輪組中不同組合方式的滑輪組的特點，學(xué)生準(zhǔn)備一個定滑輪、一個動滑輪、若干砝碼。以自制的角度，可以準(zhǔn)備兩個小輪以及重量相同的重物若干。首先，將裝置安裝完成，先了解三段繩子進(jìn)行做功，可以發(fā)現(xiàn)雖然省力，但是重物上升的速度較慢。再用兩段繩子進(jìn)行做功，發(fā)現(xiàn)上升的速度變快但是費(fèi)力。由此幫助學(xué)生更加了解動滑輪與定滑輪的特點。定滑輪只是改變力的方向，不改變大小，而動滑輪可以改變力的大小。讓學(xué)生自制教具、自主實驗，可以充實學(xué)生的物理經(jīng)驗，對物理的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極性。同時也能更好地運(yùn)用物理知識，對于身邊的事進(jìn)行解釋說明，了解物理在生活中的應(yīng)用。

四、結(jié)束語

如今，自制教具已經(jīng)非常常見。對教師而言，可以緩解學(xué)校的資源危機(jī)，提高材料的利用率，真正做到將物理與生活結(jié)合，為學(xué)生樹立榜樣。對學(xué)生而言，可以讓學(xué)生更加了解物理實驗的原理，以及實驗器材工作的原理，在自制教具的過程中，不僅鍛煉自身的動手能力，也可以了解自身物理的不足，加強(qiáng)對于細(xì)節(jié)的把握，增強(qiáng)物理學(xué)習(xí)的信心和動力。教師需要培養(yǎng)學(xué)生的自制能力，讓學(xué)生可以綜合發(fā)展，提高物理素養(yǎng)。

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【本文系江蘇省南通市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題（鄉(xiāng)村教師專項）《初中物理自制教（學(xué)）具在教學(xué)中有效應(yīng)用的研究》成果之一;編號：xc2020046】