江瀚

【摘要】在高中物理教學(xué)中，自制教具作為一種低成本的教學(xué)資源，因其易操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯而備受關(guān)注.在教學(xué)實(shí)踐中，如何充分發(fā)揮這一資源的潛力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂效率成為教育工作者需要面對(duì)的重要問題.本文通過深入分析具體案例，探討自制教具在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用方式.通過這些案例，展示自制教具如何在教育實(shí)踐中促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的深入理解，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)思維.通過對(duì)自制教具應(yīng)用的深入研究，旨在為高中物理教學(xué)提供創(chuàng)新性的方法和實(shí)用性的經(jīng)驗(yàn)，以期促進(jìn)物理學(xué)科教育的發(fā)展.

【關(guān)鍵詞】自制教具;高中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

自制教具具有低成本、易操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯等特點(diǎn)，成為高中物理教學(xué)中不可或缺的資源.同時(shí)，教師在運(yùn)用自制教具時(shí)需運(yùn)用其豐富的教育智慧，通過巧妙設(shè)計(jì)和應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)科興趣，使之更好地理解和掌握物理知識(shí).本文通過對(duì)自制教具在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究，旨在為教育工作者提供更多關(guān)于教學(xué)資源合理運(yùn)用的實(shí)用性經(jīng)驗(yàn)，為創(chuàng)設(shè)更富有啟發(fā)性的物理課堂環(huán)境提供借鑒.在教學(xué)實(shí)踐中，合理運(yùn)用自制教具，將為學(xué)生帶來更豐富、更生動(dòng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，以提升整體教學(xué)效果.

1 自制低成本教具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.1 經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、成本低

當(dāng)前一些學(xué)校存在實(shí)驗(yàn)儀器短缺且老舊，無法有效激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的順利展開提供了重要障礙.自制教具因其經(jīng)濟(jì)實(shí)用和價(jià)格低廉的特點(diǎn)備受教育從業(yè)者推崇.生活中的日常用品、廢舊物品以及工業(yè)邊角料等都可成為教具的素材.通過巧妙地設(shè)計(jì)和制作，將這些資源轉(zhuǎn)化為實(shí)用的自制教具，有力地緩解了學(xué)校實(shí)驗(yàn)器材短缺的問題［1］.自制教具經(jīng)濟(jì)實(shí)惠和成本低的特征使得教育者能夠更靈活地應(yīng)對(duì)教學(xué)資源有限的問題.教育者可以通過充分利用周圍的資源，將廢棄物品巧妙地轉(zhuǎn)化為具有特定功能的教學(xué)工具，提供更實(shí)惠具有效的教育資源.這一靈活性和經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)不僅降低了學(xué)校對(duì)昂貴實(shí)驗(yàn)設(shè)備的依賴，也增加了教育資源的可獲得性.

在物理學(xué)習(xí)中，這種自制教具的設(shè)計(jì)可以為學(xué)生提供更加具體、生動(dòng)的實(shí)踐體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)的濃厚興趣.通過巧妙地運(yùn)用廢棄物品、常見用品和工業(yè)副產(chǎn)品等資源，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠地制作自制教具，有望在教育實(shí)踐中取得顯著效果.這種創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方式有助于提升教學(xué)的實(shí)效性，為學(xué)校在有限預(yù)算下提供更多的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源.

1.2 操作方便靈活

自制教具通常適用于簡(jiǎn)單的物理實(shí)驗(yàn)，因此具有易操作、上手快的特點(diǎn).其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作性強(qiáng)，使學(xué)生更容易理解實(shí)驗(yàn)原理，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能.由于自制教具一般較小且輕便，便于攜帶，這有助于學(xué)生在課堂內(nèi)外進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，從而使學(xué)生可以更加深入地參與學(xué)科學(xué)習(xí).在教學(xué)實(shí)踐中，教育者需要將自制教具與實(shí)際教學(xué)需求相結(jié)合，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)和靈活應(yīng)用.從設(shè)計(jì)構(gòu)思到取材制作，都需要教師的參與，這種個(gè)性化教具更加靈活，更易于實(shí)驗(yàn)的實(shí)施.此外，教師還能夠?qū)ψ灾平叹哌M(jìn)行微調(diào)或優(yōu)化，以達(dá)到理想的驗(yàn)證效果.

自制低成本教具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì).首先，其易操作性使得學(xué)生能夠迅速上手，不浪費(fèi)時(shí)間在復(fù)雜的操作步驟上，更專注于實(shí)驗(yàn)的觀察和分析.其次，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而強(qiáng)調(diào)操作性，有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，使其更具實(shí)踐經(jīng)驗(yàn).操作方便、靈活的特點(diǎn)使學(xué)生能夠更主動(dòng)地參與實(shí)驗(yàn)，從而提高實(shí)驗(yàn)的參與度和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性.教育者在使用自制教具時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際教學(xué)需求巧妙設(shè)計(jì)和精心制作.這需要教師有一定的創(chuàng)造性思維和動(dòng)手能力，能夠根據(jù)課程內(nèi)容和學(xué)生水平進(jìn)行個(gè)性化的設(shè)計(jì).此外，教師還應(yīng)對(duì)自制教具進(jìn)行不斷的改進(jìn)和優(yōu)化，以確保其在教學(xué)中能夠達(dá)到預(yù)期的效果.

1.3 現(xiàn)象直接，效果顯著

在高中物理教學(xué)中，一些自制教具是在以往的研究基礎(chǔ)上對(duì)已有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行改良與創(chuàng)新的產(chǎn)物.這種創(chuàng)新不僅體現(xiàn)在對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的改進(jìn)上，更注重在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的直觀呈現(xiàn)上，以提高學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的理解和學(xué)科應(yīng)用能力.運(yùn)用自制教具可以使學(xué)生更清晰、更直觀地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而更好地分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

通過教師的精心設(shè)計(jì)和改進(jìn)，自制教具能夠放大一些不太明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，使其更易于觀察和理解.這種直觀呈現(xiàn)的效果有助于學(xué)生深入理解物理原理，減少他們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中遇到的困難.當(dāng)教師巧妙運(yùn)用自制教具時(shí)，能夠在教學(xué)中將一些微小或難以察覺的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直接呈現(xiàn)給學(xué)生，從而提高實(shí)驗(yàn)的直觀性和可感知性.在自制教具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)中，現(xiàn)象直接，效果顯著是一個(gè)關(guān)鍵特征.這意味著通過自制教具進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠直接觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而無需依賴復(fù)雜的儀器或設(shè)備.這種直觀性的設(shè)計(jì)有助于學(xué)生更深入地理解物理概念，提升他們的實(shí)驗(yàn)感知能力.這樣的自制教具設(shè)計(jì)旨在讓學(xué)生更直觀地體驗(yàn)物理現(xiàn)象，從而增強(qiáng)他們的學(xué)科應(yīng)用能力.

1.4 科學(xué)的設(shè)計(jì)，具有安全性和可靠性

自制教具是物理實(shí)驗(yàn)輔助工具，其設(shè)計(jì)與制作并非憑空構(gòu)想，而是基于科學(xué)原理進(jìn)行系統(tǒng)研發(fā)并經(jīng)過驗(yàn)證.所有用于實(shí)踐的自制教具都必須具備科學(xué)性，若有?？茖W(xué)，教具將失去使用的價(jià)值.此外，自制教具必須具備安全性，安全是進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的首要前提.所選用的材料應(yīng)當(dāng)是無毒、無味、環(huán)保且安全的［2］.在教具設(shè)計(jì)階段，需要盡量避免采用鋒利的形狀，以消除潛在的安全隱患.

科學(xué)的設(shè)計(jì)不僅要確保教具符合實(shí)驗(yàn)需求，還要保證其具備高度安全性和可靠性.在自制教具的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該嚴(yán)格按照科學(xué)原理選擇合適的材料和結(jié)構(gòu)，確保教具在使用過程中不會(huì)威脅到學(xué)生的安全.科學(xué)的教具設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)在滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求的同時(shí)，注重安全性和可靠性，為學(xué)生提供一個(gè)安全、有益的實(shí)驗(yàn)環(huán)境.通過科學(xué)的教具設(shè)計(jì)，可以更好地促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的理解和掌握，提高實(shí)踐操作的效果.

2 自制低成本教具在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 巧妙運(yùn)用自制教具，使實(shí)驗(yàn)變得有趣

在高中物理教學(xué)中，巧妙運(yùn)用自制教具是一種有效的教學(xué)手段，不僅能夠降低教學(xué)成本，還能激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣.

例如 空氣熱脹冷縮實(shí)驗(yàn)裝置是一種簡(jiǎn)單而富有趣味性的自制教具.這一教具的制作原理基于氣體的熱脹冷縮原理.通過使用廢棄物品，教師可以引導(dǎo)學(xué)生親手制作這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置.學(xué)生在制作的過程中，不僅能夠了解氣體的熱脹冷縮原理，還培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)造力.

著名物理教育家朱正元教授指出，通過使用身邊常見的物品進(jìn)行探究活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)，可以拉近物理學(xué)與生活的距離，使學(xué)生更深刻地感受到科學(xué)的真實(shí)性.自制教具正是貼近生活、簡(jiǎn)單實(shí)用的代表，能夠讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中直觀地體驗(yàn)科學(xué)原理，激發(fā)對(duì)物理學(xué)的濃厚興趣.此外，學(xué)生在自行組裝和調(diào)試實(shí)驗(yàn)裝置的過程中，需要?jiǎng)佑妙^腦，發(fā)揮想象力，培養(yǎng)解決問題的能力［3］.更為重要的是，自制教具的運(yùn)用有助于環(huán)保.在廢棄物品中尋找制作材料，既能夠有效利用資源，又能夠減少對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān).通過這種方式，教學(xué)不僅是知識(shí)的傳遞，還包含著對(duì)社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)，使學(xué)生在實(shí)踐中樹立環(huán)保意識(shí).

2.2 完善裝備，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)

在高中物理課堂中，教師們發(fā)現(xiàn)部遭到分物理實(shí)驗(yàn)裝置由于長(zhǎng)時(shí)間使用而遭到損壞，或者因設(shè)備老化而失去原有的物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)功能.這導(dǎo)致學(xué)生在物理教學(xué)和實(shí)踐課堂上無法順利進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究.為了解決這一問題，教師們根據(jù)自身物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生完成了一些簡(jiǎn)易的物理自制教具，為學(xué)校引入了新的物理實(shí)踐器材，促進(jìn)學(xué)生更好地進(jìn)行實(shí)踐研究和教學(xué)活動(dòng)，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)感.

例如 以高一物理必修1第五章第五節(jié)“超重與失重”為例，教師利用自制教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有效提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn).實(shí)驗(yàn)器材包括紅線、5kg重物、水桶、礦泉水瓶、紅墨水和自來水.在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生通過觀察紅線被拉斷的現(xiàn)象和瓶中水不流出的現(xiàn)象，深入研究了超重和完全失重的知識(shí)［4］.超重實(shí)驗(yàn)中，通過紅線拴住重物，緩慢或猛烈地將其提起，學(xué)生觀察到紅線被拉斷的現(xiàn)象，引發(fā)了對(duì)超重的深入思考.在完全失重實(shí)驗(yàn)中，通過觀察水從瓶中的小孔流出和瓶子從一定高度釋放時(shí)水未流出的現(xiàn)象，學(xué)生對(duì)完全失重有了直觀的感受.

實(shí)驗(yàn)原理方面，超重實(shí)驗(yàn)中，紅線受到的拉力與自身重力平衡，而猛然提起時(shí)發(fā)生超重現(xiàn)象.完全失重實(shí)驗(yàn)中，瓶子對(duì)水的擠壓和水本身的重力作用使水從小孔流出，而釋放或拋向水桶時(shí)，瓶中的水未流出，發(fā)生了完全失重現(xiàn)象.在反思中，教師注意到在超重實(shí)驗(yàn)中要確保被拉重物掉到地上不會(huì)損壞，可以在地面上墊一層保護(hù)物.此外，完全失重實(shí)驗(yàn)的感染力強(qiáng)，但也可能因其新奇性而難以控制，因此，教師需要在授課中更加注重控制，創(chuàng)造輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境.

2.3 改善自制教具，解決物理問題上的應(yīng)用

在“重力”一節(jié)中，我們進(jìn)行了一個(gè)示范試驗(yàn)來解決兩個(gè)問題：首先是關(guān)于傾倒物體的條件.我們使用了鋁罐作為教具，傾斜的鋁罐并沒有特殊的能力，但實(shí)際上，它要求中心的活動(dòng)線不會(huì)超出支撐表面［5］.通過仔細(xì)觀察罐子的底部結(jié)構(gòu)和殘留在罐子里的液體的數(shù)量，學(xué)生可以更好地理解傾倒物體的條件（見圖1）.

其次，我們探討了重心與穩(wěn)定度的關(guān)系，使用了一元硬幣、一把刀和兩把叉子作為教具.為了解釋重心低穩(wěn)定性大的知識(shí)點(diǎn)，教科書上展示了一幅插圖，描繪了一位雜技演員手持一根長(zhǎng)木棍，通過平衡保持穩(wěn)定.在課堂上，我們模仿了這種技巧（見圖2），讓一枚硬幣輕松站在刀尖上，完成了一項(xiàng)看似不可能的任務(wù).

這兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)器材不僅解決了物理問題，而且與生活緊密相關(guān)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)無處不在，培養(yǎng)了學(xué)生觀察和思考的習(xí)慣.在進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)不一定要復(fù)雜高深，但應(yīng)該貼近生活，利用身邊的物品.這不僅啟發(fā)學(xué)生提問，激發(fā)他們的想象力，而且注重對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的自我評(píng)估，提供充足的信息支持.同時(shí)，實(shí)驗(yàn)還促進(jìn)了學(xué)生之間的時(shí)空協(xié)作與溝通，創(chuàng)造了信息化和生活化的學(xué)習(xí)環(huán)境.我們強(qiáng)調(diào)技術(shù)規(guī)范與思維創(chuàng)新的融合，以及滲透科學(xué)方法、態(tài)度和精神的重要性.通過改善自制教具，不僅解決了物理問題上的應(yīng)用，還培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力、觀察力和批判性思維.

3 結(jié)語

在高中物理教學(xué)中，教師通過巧妙地利用自制的教具進(jìn)行演示，為學(xué)生提供了一個(gè)創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)環(huán)境，有效促進(jìn)了學(xué)生的創(chuàng)造力.這些自制的教具來自生活，讓物理與學(xué)生的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)更為貼近，使學(xué)科內(nèi)容更具實(shí)用性.通過這種貼近生活的教學(xué)方式，學(xué)生深刻感受到物理無處不在，從而提升了對(duì)物理的興趣.

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