自制特色教具 提升教學效能
——“畫龍點睛”的自創(chuàng)物理教具學具

李 莉費建良

(求真中學上海200431)

摘 要：物理學是一門實驗科學，在初中物理教學中，自制教具應該是中學物理教學的重要組成部分之一，它對促進教師和學生的創(chuàng)新、情感、態(tài)度、價值觀的培養(yǎng)起著重要作用.本文借助我校物理實驗室自制的部分教具，通過教學中的真實案例，對自制教具提升物理課堂教學效能一一加以闡明.

關鍵詞：自制教具提升教學效能

收稿日期：(2015-05-26)

記得一位老教師曾說過，“物理物理，由物及理”.“物”指事物、物體、現象，“理”是道理、原理、規(guī)律，先有“物”才有“理”，先見“物”才明“理”，多么簡潔又具有哲理的話?。?/p>

物理課上，教師就應該先讓學生見到“物”，而為了展現“物”一般需要準備實驗教具和學具.走進每所學校的物理實驗室，我們都能看到琳瑯滿目的實驗教具和學具，當然大多數都出自實驗器材廠.這些器材幫助教師和學生還原生活景象，展示物理現象，完成各類實驗，理解所學知識，起到了非常重要的作用.但在實際的物理教學中，我們越來越發(fā)現僅僅利用學校配置的實驗教具和學具還不能完全突破物理課堂中遇到的教學難點和重點，為了幫助學生解開心中的疑惑，自創(chuàng)適合的實驗教具和學具顯得愈發(fā)重要.

1提升效能之一 ——創(chuàng)新 滲透實驗思想和方法教育

教具學具創(chuàng)新設計與制作是利用生活材料、物品和器具等潛在資源開展的教學活動，其新穎的設計、獨到的構思，將啟發(fā)和激勵學生的創(chuàng)新性思維，另外教具、學具設計與改進中蘊含的 “等量代換”、“放大”、“借用”、“轉換”等豐富的創(chuàng)新思路，無不潛移默化地啟迪著學生.

自創(chuàng)器材雖然不容易，但是我們通過努力還是嘗試一二，收到了頗好的效果.

“平面鏡成像實驗”是初中物理光學中的重要實驗，實驗器材有玻璃板和兩支一樣的蠟燭、刻度尺等，根據物理活動卡的步驟，學生能比較容易地完成實驗，并得到平面鏡成像的規(guī)律.在實驗中，其他的器材比較容易理解，只是為什么需要兩支一樣大小的蠟燭，并且要求在實驗中點燃玻璃板前的蠟燭，將未點燃的一樣的蠟燭放置在玻璃板的后方，通過移動調節(jié)玻璃板后的蠟燭，使其從前面的不同方向看起來好像被點燃似的，就能找到平面鏡成的像的位置并能說明像與物體等大了.怎樣讓學生理解像與物等大呢？如何突破和解決“平面鏡成像實驗”這節(jié)課的難點呢？我們的秘密武器只是3個普通塑料三角形板,如圖1所示.

圖1　實驗用3個三角形板

讓我們還原一下這堂課的情景.

(外景)“叮鈴鈴”課堂鈴聲響了，學生魚貫而入實驗室，此時實驗桌上有一面大鏡子在迎接他們，大家看到自己的笑臉格外興奮，竊竊私語著.

師：在大家進入課堂時，都看到了鏡子中的自己和同學，鏡子里面真的有你和同學嗎？

生：沒有.

師：我們所看到的就是今天要和大家一起學習的“平面鏡成像”.(在平面鏡前點燃一支大蠟燭，觀察鏡子中蠟燭成的像)對“平面鏡成像”大家并不陌生，請大家想一想成的像與物體對比有什么特點？

生：正立的,等大的……

師：正立的大家都能理解，但是你如何向大家解釋你所看到的像和物體是等大的呢？

生：用尺子量鏡子中的像；將鏡子中的像用照相機拍下來，再進行對比；將前面的蠟燭拿到后面與像比較(剛移動，像也不見了，引來一片哄笑)……

師：這些方法都不可靠，還有其他方法嗎？出示兩個一紅一藍大小不同但相差不大的三角形板，請同學們仔細觀察兩個三角形板是否一樣大小呢？

生：一樣大小(不一樣大小)兩種不同的回答.

師：你怎樣才能確定兩個三角形板的大小是否一樣呢？

生：將兩個三角形板重疊，如果完全重疊，則大小一致，否則大小不同.

師：(教師按照學生所講演示)那如果將兩個三角形板分別放置在黑板的兩端，不能移動，這時該如何比較兩個三角形板的大小呢？

生：(討論)再取一個與紅色(或藍色)三角板一樣大小的三角板，讓它與另一個三角板重疊，如果重合，則3個三角板一樣大，可見原來的兩個三角板一樣大??；如果不重合，則原來的兩個三角板大小不一致.

師：現在你能解決剛才的問題了嗎？(可見要找一個第三者來進行比較.)

生：是否可用一支和鏡前蠟燭一樣大小的蠟燭，放在鏡后與鏡前的像進行比較.

師：(演示,取出一支同樣大小的蠟燭，可放在鏡子后面什么也看不到，無法比較了.這可怎么辦呢？)遇到了新的問題，怎樣既能在實驗中成像，又能看得到后面的蠟燭并進行比較呢？

生：(思考)

師：請大家轉頭觀察實驗室后排的櫥窗玻璃.

生：(在玻璃中既看到自己的笑臉又看到了里面的器材)用玻璃板換平面鏡！

師：(在學生的驚嘆中將木架子前的平面鏡取出，露出后面的茶色玻璃板.)請大家在此基礎上，按照活動卡要求，完成平面鏡成像實驗,如圖2所示.

3個普通的塑料三角形板和實驗室中的櫥窗玻璃以及裝有平面鏡和茶色玻璃的木架子就能巧妙地解決這節(jié)課的難點.“借用”了3塊三角板利用“等量代換”巧妙地解決了物像大小是否相等這一難題.可見創(chuàng)新改進實驗教具和學具并不一定需要高科技，關鍵要從學生學習角度出發(fā)，善于發(fā)現問題，提出問題并解決問題.

圖2　平面鏡成像實驗

2提高效能之二 ——適用 讓實驗更方便實用有效

有些傳統(tǒng)的實驗教具已跟不上新教材變化的需要，為積極配合、促進和搞好課程教材改革，必須自制適合實驗的教具.要開動腦筋，靈活機動地利用生活中常用的一些簡單材料，做好實驗教具的自制自籌，通過自制教具，可以讓實驗更方便、安全、實用和有效.

例如在“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗中，通常我們用蠟燭完成實驗，但是通過蠟燭所成實像只能正確地比較像與物的正、倒，而對于像的大小，左右互換卻不能更好地體現，怎樣才能更好地體現像的特點呢？這時我們想到了發(fā)光二極管.在總務處老師和大家的齊心協力下，將兩個發(fā)紅光的二極管和4個發(fā)白光的二極管以L字形固定在塑料外殼上，并且通過焊接內部線路，讓這個裝置裝上電池后變成一個L形的發(fā)光物體，如圖3所示.這個裝置給我們的實驗帶來的好處有很多.

(1)實驗中需要蠟燭和火柴，對于現在的孩子火柴的使用都成問題，何況在實驗中還需要移動蠟燭，蠟燭倒下或燭油滴到手上引起的躲閃與驚叫連連，那叫一個“亂”.

(2)蠟燭在實驗中因為燃燒，或過長或過短，學生需要不斷地調節(jié)凸透鏡和光屏的高度，使三者的中心在同一高度，特別在蠟燭過短時，在調節(jié)凸透鏡和光屏的高度時會受到支撐桿和桌子間的相互阻礙，而利用這個裝置就不存在這樣的麻煩.

(3)利用發(fā)光二極管，可以通過顏色和字形比較，得到像的正倒、左右互換等信息，不僅如此，我們還在光屏上設置了測量像的高度測量紙，學生很容易通過光屏紙測量出像的具體高度值，便于與物體的高度進行比較及進一步的分析.該學具的創(chuàng)新增加了實驗的安全性，有利于學生在實驗過程中通過比較發(fā)現凸透鏡成像規(guī)律.

圖3　用發(fā)光二極管制作的L形發(fā)光物體

自制教具一般都取材簡便，制作容易，雖沒有華麗的外表，但適用，實驗的全部物理過程都能明顯地觀察到，從而使學生能更好地認識物理現象的本質.可見自制創(chuàng)新教具和學具都來源于我們對提高實驗效果的不斷追求.

3提高效能之三 ——放大 讓課堂活起來

有些現象雖不能看見，但又確實存在，如果我們想辦法對一些現象用較明顯的實驗加以說明，則效果將會更好.

在大氣壓強的學習中，由于每個人生來就置身于大氣壓強中，且人體內外大氣壓強相平衡，學生的身體對大氣壓的體驗非常有限.如何讓學生感受到大氣壓的存在呢？在原有的一些實驗中，我們也做了改進，讓學生體會更深刻.例如：“瓶吞雞蛋”的實驗可以反映大氣壓的存在，但雞蛋易碎，而且每班都要用掉一個雞蛋，浪費也大.因此我們就用泡沫塑料磨出雞蛋的模樣，用它堵住錐形瓶口，為了增大氣密性，我們還在“泡沫雞蛋”表面涂一些凡士林，如圖4所示.

在實驗時用抽氣筒將瓶內的空氣抽出，依靠外界大氣壓將“泡沫雞蛋”壓入瓶中，在實驗中體現了大氣壓強的存在，通過抽氣的過程也體現了要利用大氣壓強必須要營造一個低壓區(qū).不僅如此，該實驗裝置還能給學生展示瓶子內部壓強大于外部的效果，方法是：把“泡沫雞蛋”塞入瓶口中，將瓶口堵住，利用兩用氣筒往瓶子里打氣，增大瓶內氣體的壓強，當瓶內氣體的壓強大于外界大氣壓強時，“泡沫雞蛋”就會沖出瓶子，沖向天花板，發(fā)出很大的聲響.學生對增大瓶內氣壓將雞蛋沖出的過程更加興趣盎然，課堂氣氛非?；钴S，巨大的動靜給學生留下了深刻的印象，從中可知利用氣壓的關鍵是營造低壓區(qū)或高壓區(qū).這個實驗通過創(chuàng)新改進教具后“放大”了原來的實驗效果，可以使學生思維更加活躍，有利于學生對物理知識的接受和掌握.自制教具的運用能充分調動學生的積極性，增加他們對物理知識的直觀性認識，有利于提高初中物理課堂效能.

圖4　改進教具,感受大氣壓的變化

4提高效能之四 ——提升 自制教具有助于提升教師業(yè)務水平

教師自制教具是在深入理解教材，充分了解學生，精心備課的過程中，發(fā)現現有實驗儀器的不足，從而萌發(fā)的一種教學方法的轉變.教師在自制教具的過程中需要考慮很多因素,比如設計、取材及教具結構等等.制作、思考過程中可提高、完善教師的專業(yè)素養(yǎng)，體現出教師的創(chuàng)造性和主動性.

圖5的這個看似簡陋的器材，它的作用是很大的.首先，在電學實驗中，我們經常會提到白熾燈，但由于時代的進步，生活的改善，對于城市孩子見到白熾燈的機會真的很少，利用這個器材他們可以仔細觀察一番；同時在電功率的學習中，知道燈泡的亮暗與用電器的工作情況不僅僅與電壓或電流有關，而是取決于燈泡或用電器的實際電功率，利用這個裝置可以向學生展示同樣的白熾燈在不同的電路連接中，發(fā)光情況的不同.在教學中我們裝上兩個電功率相差很大的白熾燈，如25 W和100 W，當燈泡并聯時，100 W的燈泡發(fā)出明亮的光，反映了電壓相同時，通過的電流越大，電功率越大，燈泡越亮；然后將兩個燈泡串聯，此時100 W的燈泡暗得幾乎看不出在發(fā)光，只能從燈絲處看到一點點紅色而已，可見當電流相同時，燈泡兩端電壓越大，燈泡發(fā)光越亮；聯系這兩個實驗，可見燈泡的發(fā)光與實際電流與實際電壓都有關系，取決于實際電功率的大小，即實際電流與實際電壓的乘積.這個教具有效解決了燈的亮暗不是由燈的電壓和電流決定，而是由它們的乘積決定.教師用自制的教具來授課，針對性強，能有效突破教學上的重難點，把知識點講透，學生也容易理解.所以教師經常制作教具可提高自身業(yè)務水平，實現師生素質和諧同步發(fā)展.

圖5

也許一些自制的器材還不夠成熟，外觀也不光鮮亮麗，但是如果它能幫助我們解決課堂中的難點，讓學生看了之后豁然開朗，那它就是最為合適的實驗教具和學具.而教具、學具的自創(chuàng)與改進非常利于創(chuàng)新性思維的啟發(fā)和激勵，這不僅因為教具、學具大部分有巧妙獨到的設計與構思，而且其不完美、不理想之處又非常利于學生產生“如何才能做得更好”的創(chuàng)新動機，所以中學物理教具與學具的自創(chuàng)和改進是一塊非常有利于實施創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的載體，對提高物理教學效能起著十分顯著的作用.

參 考 文 獻

1如何利用自制教具進行“創(chuàng)新教育”.上外附屬大境中學：方成亞