摘 要：物理學(xué)的發(fā)展是理論和實驗兩條腿在走路，但是由于條件的限制，高中階段讓學(xué)生自己進行實驗探究的機會是有限的，并且有些實驗效果不佳、現(xiàn)象不明顯。面對這一現(xiàn)實，教師可以根據(jù)需要自制演示實驗來彌補，合理利用演示實驗，也能很好地激發(fā)學(xué)生的探究熱情，促進學(xué)生思考，提升教學(xué)質(zhì)量。本文以筆者在教學(xué)過程中的3個自制演示實驗為例談?wù)劤浞掷醚菔緦嶒炋嵘虒W(xué)質(zhì)量的一點心得體會。

關(guān)鍵詞：自制教具；演示實驗；教學(xué)質(zhì)量；實驗方案

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）6-0056-2

1 放大實驗現(xiàn)象，激發(fā)探究欲望

“授人以魚不如授人以漁，授人以漁不如授人以欲”，在物理教學(xué)過程中，實驗往往能極大地吸引學(xué)生的注意力，引發(fā)探究的熱情和欲望，尤其是在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)，利用一些教師自制的、能把微小變化放大、現(xiàn)象明顯的演示實驗?zāi)芎芎玫匾龑?dǎo)學(xué)生積極思考。

案例 在牛頓第三定律的新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)，筆者利用一個小的電風(fēng)扇，導(dǎo)入新課。打開電風(fēng)扇吹動放在桌子上的紙片，說明風(fēng)扇給空氣一個向前的推力，然后提出一個讓學(xué)生將信將疑的問題“空氣會不會給風(fēng)扇一個力的作用呢？”在學(xué)生的疑惑中進行實驗展示，實驗裝置如圖1所示。

將一個可充電的小電風(fēng)扇固定在小車上，小車放在軌道上。打開電風(fēng)扇開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電風(fēng)扇和小車一起向相反方向運動，利用這個演示實驗把空氣對電風(fēng)扇的微小作用力放大。據(jù)此一方面讓學(xué)生認識到力的作用是相互的，另一方面也提高了學(xué)生進一步學(xué)習(xí)的熱情。

2 設(shè)計實驗方案，引發(fā)深度學(xué)習(xí)

實驗方案的設(shè)計環(huán)節(jié)在實驗探究過程中具有舉足輕重的作用，通過小組合作設(shè)計實驗方案使學(xué)生對所探究的問題認識更加深刻，思維的發(fā)展也更具深刻性。尤其對于自制的實驗裝置，教師可以將自己在實驗制作過程中遇到的一些問題以及體會融入到實驗方案設(shè)計過程中，能更好地幫助學(xué)生實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

案例 在牛頓第三定律的實驗探究環(huán)節(jié)，當老師利用DIS實驗系統(tǒng)探究完運動物體之間作用力和反作用力的關(guān)系后，筆者增加了讓學(xué)生探究磁鐵之間非接觸力作用力和反作用力的關(guān)系。

小組合作利用力傳感器研究兩個磁鐵之間作用力和反作用力的關(guān)系（質(zhì)量和磁性都不同），畫出方案設(shè)計圖。

在各小組完成設(shè)計后，進行展示交流。選幾個小組派出代表介紹自己小組的設(shè)計思路，然后讓其他各個小組對其提出改進意見，經(jīng)過不斷的討論與修正，最終大家推選出最優(yōu)的實驗方案，如圖2所示。這與筆者在課前自制的實驗裝置圖不謀而合，如圖3所示。

將一根長鐵棒固定在兩個鐵架臺的正上端，將兩個質(zhì)量不同的條形磁鐵通過細線懸掛起來，細線呈豎直狀態(tài)，目的是讓磁鐵的重力與細線對磁鐵的拉力二力平衡。兩個條形磁鐵各自的一端N、S極正對，另一端通過細線與固定在鐵架臺上的力傳感器相連，力傳感器通過數(shù)據(jù)采集器與計算機連接。兩個力傳感器與兩個條形磁鐵在同一水平面內(nèi)，這樣兩個力傳感器通過計算機顯示出來的讀數(shù)就是兩個條形磁鐵彼此受到對方的吸引力大小。

3 改進實驗裝置，科學(xué)性與可行性相統(tǒng)一

現(xiàn)在教材中或試卷上介紹的實驗方案雖然理論上看起來不存在任何問題，但是存在可行性的問題，實際操作中遇到一些不可逾越的困難，需要老師在教學(xué)實踐中不斷摸索，不斷改進，做到科學(xué)性與可行性相統(tǒng)一。然后，再用改進后的自制實驗裝置進行科學(xué)探究。

案例 如圖4所示為很多DIS說明書上或試卷上經(jīng)常介紹的實驗裝置圖，讓小球做自由落體運動驗證機械能守恒。如果按照此裝置，實驗誤差在30%左右。筆者在調(diào)節(jié)實驗裝置的過程中發(fā)現(xiàn)兩個不可避免的難題：①要保持兩光電門傳感器的小孔在同一條豎直線上很困難，鐵架臺的豎直桿本身就無法調(diào)節(jié)到正好豎直，這樣就不能保證小球在下落過程中經(jīng)過光電門傳感器時擋光的寬度都是直徑，尤其下面的傳感器測量的時間誤差很大；②小球由靜止釋放時，是手動控制的，只是通過肉眼觀察小球直徑差不多能通過光電門的小孔，但是小球?qū)嶋H運動過程中擋光的寬度很可能比直徑小，存在很大誤差。

針對上述問題，改進后的自制實驗裝置如圖5所示：①用一個寬度為2 cm，長為6 cm，厚度0.2 cm的鋼片作為擋光片代替小球，這樣改進的的好處：不需要維持兩光電門的小孔完全在同一條豎直線上，即使錯開一點也沒關(guān)系，由于它的長度為6 cm，在鋼片下落過程中經(jīng)過兩光電門的擋光寬度可以保證始終為2 cm；②鋼片釋放時用一個夾子來代替手動控制，這樣可以保證鋼片在下落過程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動，減少實驗誤差。

利用此裝置，實驗誤差為3%左右，可見在經(jīng)過實驗改進后，精度大大提高，是可行的。

自制教具可以根據(jù)教學(xué)的需要靈活多變的設(shè)計，它具有取材容易、價格低廉、原理直觀、現(xiàn)象明顯等特點，在中學(xué)物理教學(xué)中有著廣闊的應(yīng)用空間和開發(fā)價值。它的使用極大地擴展了教學(xué)的實驗內(nèi)容，提升了物理教學(xué)的廣度和深度，為有效問題的設(shè)計提供肥沃的土壤，給予學(xué)生更大的學(xué)習(xí)空間，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，使學(xué)生思維的發(fā)展更具深刻性。

參考文獻：

[1]金生華，李志方. 自制教具在中學(xué)物理實驗教學(xué)中的優(yōu)勢[J].中國教育技術(shù)裝備，2009（5）：149—151.

[2]任虎虎.對基于DIS平臺三個傳統(tǒng)實驗的創(chuàng)新設(shè)計[J]，實驗教學(xué)與儀器，2014（9）：39—40.

（欄目編輯 王柏廬）