陳娜

（大廠回族自治縣祁各莊鎮(zhèn)祁各莊中心學校，河北 廊坊 065300）

引言：物理實驗是物理教學中的基本方法，初中階段的物理定量和原理相對簡單，通過簡單的實驗便能為學生展示出來，將物理實驗從實驗室的專用器材轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾平叹撸芪龑W生的興趣，帶動學生認識物理規(guī)律。

一、初中物理實驗教學自制教具

自制教具就是教師或?qū)W生自己動手設計制作的教具，其強調(diào)的是由自己制作且符合自身教學風格的教具，相比較專業(yè)生產(chǎn)的儀器而言，自制教具在功能上應當相差無幾，能夠切實演示出物理實驗。從過往教學的經(jīng)驗來看，絕大部分教師都具備自制教具的能力，教師模仿或改進的教具基本都符合物理實驗教學的需求。不過在學生自制教具方面卻并不理想，雖然大部分學生對參與自制教具的活動較為積極，但是在實際自制教具方面受限于物理知識儲備、動手能力，學生自制教具往往難以滿足物理實驗的要求，在演示過程中會出現(xiàn)一些問題。不過，學生通過自制教具能夠提升自身的動手能力和物理思維，在演示實驗中遇到的問題也有助于師生探討其中的原因，激發(fā)學生物理學習興趣。

初中物理實驗教學自制教具的制作應當遵循五項基本原則，才能提高自制教具的應用。第一要為了解決學生在學習中的難點來設計教具，即便是沒有課程大綱沒有安排的演示實驗，但如果學生理解困難，教師也可以設計演示教具。第二，應當就物理教學中的重難點制作教具。第三項是帶入與物理知識有關的熱點新聞，比如航空航天新聞，教師就可以制作“火箭”模型為學生講解其中蘊含的物理知識。第四，創(chuàng)新優(yōu)化傳統(tǒng)器具，教師雖然可以完全參照別人制作的教具，但是也應當在優(yōu)秀實驗教具的基礎上分析制作方面，創(chuàng)新教具應用，從而促進自身能力。第五，實驗室中的儀器也會出現(xiàn)演示效果不佳或操作過于復雜的情況，教師可以針對已有儀器進行調(diào)整，或者直接自制教具來彌補儀器的不足之處[1]。

二、初中物理實驗教學中自制教具的作用

（一）增加實驗趣味性

相比較專業(yè)儀器的陌生感，自制教具更貼合學生的求知感受，利用自制教具進行物理實驗可以增加專業(yè)儀器所沒有的趣味性。這是因為專業(yè)儀器較為貴重，教師在使用時也需小心謹慎，致使演示實驗過程較為嚴肅，學生的代入感不強。而自制教具的使用要求較低，教師可以在實驗情景中提供新穎、奇特、多變的狀況，讓物理現(xiàn)象超出學生的想象，學生的興趣便會被吸引住，促使學生主動思考這些物理現(xiàn)象，渴望疑問得到解答。教師也可以將較為常見或是學生看過的實驗用自制教具進行改變，使其變成新的實驗，融入趣味性，來吸引學生的注意力。

（二）增強演示實驗的效果

學生在學習物理知識的過程中往往需要通過觀察、記憶和實踐來增強對知識的認識，物理教學中也擁有著諸多演示實驗，這些實驗便是為了讓學生通過觀察來加深對知識的理解。而這就需要確保演示實驗的效果和質(zhì)量能夠便于學生觀察。教師在制作教具時便可以注重并優(yōu)化相關實驗的效果，例如：多數(shù)實驗中會產(chǎn)生的白氣、白霧等很難被觀察的現(xiàn)象，教師便可以將自制教具涂黑，為實驗搭設對比背景，學生在觀察實驗時便能清晰地看到物理現(xiàn)象。

（三）解決抽象物理問題

具體的現(xiàn)象要比語言文字更容易記憶，這也是物理實驗教學的目的所在，通過自制教具，教師可以將需要物理知識轉(zhuǎn)變?yōu)檠菔緦嶒?，來增強直觀教學的占比，使大部分抽象的物理知識和問題都從實驗上呈現(xiàn)出來，幫助學生從具體的事物上了解理論知識。由于課時所限，教材中有許多知識內(nèi)容并未設置實驗。例如：在《電阻的測量》一節(jié)中，演示實驗只是了解電阻的大小與導體的各種因素有關，而沒有針對接觸不良導致電阻值增大的說明，但是在實際演示過程中常會出現(xiàn)電阻值測量不準的狀況。教師便可針對此問題設計自制教具，讓學生了解相對應的知識點，不僅解釋了之前實驗中出現(xiàn)的問題，而且也擴展了學生的知識面。

（四）培養(yǎng)學生思維能力

自制教具不僅是培養(yǎng)學生動手能力的重要方法，也是培養(yǎng)學生思維能力的重要途徑。生動、直觀地面對教具，學生將從教具的制作過程中了解物理現(xiàn)象發(fā)生的原理，再通過形象的物理實驗獲得動手與思維的成就感。特別是在一些簡單制作的教具中，教師可以為學生講解教具制作的方法，讓學生在課后制作教具，之后在下一次課堂教學中，師生一起利用自制教具演示物理實驗，掌握物理規(guī)律，使學生深刻掌握知識和理論，知其然知其所以然。讓學生自制演示教具能夠引導學生的創(chuàng)新思維和探究精神，也是將理論與實踐相結(jié)合的重要方式。在素質(zhì)教育的背景下，教師在重視知識傳承的基礎上，也需讓學生經(jīng)歷科研的過程，了解研究的方法，才能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新、探索和實踐能力，提升學生綜合素養(yǎng)[2]。

三、初中物理實驗教學中自制教具的實際應用

（一）水沸騰實驗

水沸騰是較為常見的一種物理現(xiàn)象，學生在日常生活中也能見到。傳統(tǒng)演示實驗利用酒精燈、燒杯、溫度計和石棉網(wǎng)進行，但是傳統(tǒng)實驗也存在著一些弊端。水量少且加熱至沸騰所用時間較長，燒杯深度不夠，氣泡變化觀察不明顯，而且在停止加熱后鐵架臺和石棉網(wǎng)依然保持著較高的溫度，水會因此繼續(xù)沸騰，對實驗現(xiàn)象產(chǎn)生干擾。

傳統(tǒng)水沸騰實驗在當前教學中的應用已經(jīng)存在滯后、脫離生活實際的狀況，而且實驗本身對物理現(xiàn)象的呈現(xiàn)效果不佳，教師應當采用自制教具的方式來優(yōu)化水沸騰實驗。此實驗的優(yōu)化較為簡單，無需教師制作教具，而是直接將生活用品用于教學中。采取的教具為電熱水壺，而且水壺應當是透明的。水壺的優(yōu)點在于容器較大、較深，可以盛裝大量的水，便于氣泡現(xiàn)象的觀察，而且電加熱至沸騰的速度遠快于酒精燈，節(jié)約演示實驗的時間，在斷電后電熱壺溫度降低較快，很快時間內(nèi)就會停止沸騰，學生觀察水沸騰現(xiàn)象更為準確。不過與傳統(tǒng)實驗一樣，使用電熱水壺進行演示時也需要注意安全，避免燙傷[3]。

（二）小孔成像

小孔成像是一種很有趣的物理現(xiàn)象，而且小孔成像的教具制作簡單，學生也能夠自己制作，通過自己制作的教具觀看小孔成像，能夠加深學生對小孔成像原理的理解，培養(yǎng)學生動手能力的同時，加深學生物理現(xiàn)象的認識。在過往有關小孔成像的教學中，教師多是從理論的角度進行講解，沒有通過實驗演示小孔成像原理，不利于學生物理知識的學習，并且小孔成像不容易想象，原理較為抽象，應當遵循自制教具的原則，通過實驗的方法為學生演示和講解。

小孔成像所使用的材料較為簡單，包括黑色卡紙、蠟燭、打火機、膠帶和保鮮膜。將兩張黑色卡紙分別卷成圓筒狀，其中一個直徑要大于另一個，最好是剛好套住。然后用膠帶粘住卡紙固定好卷筒形狀。粗圓筒一端帶有小孔，細圓筒一端用保鮮膜封上。之后將兩個圓筒套在一起，小孔和保鮮膜需要處在同一側(cè)，這時便可點燃蠟燭，用圓筒觀察，在不斷調(diào)整圓筒與蠟燭的距離以及兩個圓筒的位置后，便能在保鮮膜上看到一個縮小且倒立的火焰。制作時候需要注意兩個圓筒不能透光，另外若保鮮膜成像不夠明顯，可以用半透明的塑料或是朦朧紙代替。

（三）大氣壓強

大氣壓強的概念是物理教學中學生較難理解的內(nèi)容，不知道它為何存在，又有何種影響，是很抽象的物理概念。在課堂教學中教師應當優(yōu)化有關大氣壓強的演示實驗，教材中的實驗內(nèi)容以覆杯實驗、瓶吞實驗、馬德堡半球?qū)嶒灋橹?。覆杯實驗最為簡單只需要水杯和紙便可以完成，但在實際教學效果中并不明顯，也很容易受到學生的質(zhì)疑。馬德堡半球?qū)嶒炇峭ㄟ^專業(yè)儀器進行的，很難優(yōu)化調(diào)整。因此選擇對瓶吞實驗進行優(yōu)化，來增強學生對于大氣壓強概念的理解。

傳統(tǒng)的瓶吞實驗教學效果雖然最好，簡單而且實驗現(xiàn)象明顯，但是也存在一些缺點需要改良，比如實驗準備時間長，雞蛋被瓶吞進去后難以取出，幾乎無法重復實驗。為了克服這些問題，自制教具中可采用果凍來替代雞蛋，果凍的柔軟性可以有效解決雞蛋存在的問題，不過也需要教師注意果凍的大小，避免果凍出現(xiàn)滑進瓶口的情況。第一步將適量的熱水導入瓶中并搖晃，迅速倒掉，然后將果凍放在瓶口，會看到果凍被緩慢吸入瓶內(nèi)的現(xiàn)象。這時的學生便會被吸引，從之前學習的：力能改變物體的運動狀態(tài)入手進行講解，證明果凍受力發(fā)生了改變。為學生證明瓶內(nèi)氣體受熱脹冷縮原理被排出，致使果凍受內(nèi)外大氣壓力出現(xiàn)變化，受到向內(nèi)的壓力差，從而使果凍被吸入瓶內(nèi)。第二步，豐富演示實驗，除了排氣法減少瓶內(nèi)氣體壓強外，教師可利用注射器穿過果凍抽走瓶內(nèi)部分氣體并迅速封堵缺口，也能使果凍被吸入瓶內(nèi)，再次證明實驗原理的同時，提高了演示實驗的趣味性。第三步，拓展演示實驗，根據(jù)學習到的原理，教師可以提出如何將果凍如何讓瓶子將果凍吐出，向外吐出。給學生鞏固學習知識以及自主思考的時間，加深學生對物理知識的有效運用，并培養(yǎng)學生知識遷移的能力[4]。

（四）電磁感應

電磁感應的教學目標是讓學生能夠理解電磁感應原理，懂得感應電流概念，區(qū)分出電生磁和磁生電，教學中的難點在于發(fā)電機的原理掌握。自制教具用小馬達、燈泡、電機、齒輪、電阻、活動手柄制成手搖式發(fā)電機，利用手搖帶動線圈轉(zhuǎn)動，線圈處在磁場中燈泡便會發(fā)光，而且用不同手搖速度所呈現(xiàn)的燈泡亮度也有所不同。教師在講授過程中先引入發(fā)電機的知識，大多數(shù)學生都不清楚發(fā)電機的工作原理，以此調(diào)動學生興趣。然后為學生展示自制教具，學生對于實驗充滿期待和熱情。之后演示實驗，燈泡在手搖發(fā)電機的作用下發(fā)光，演示了實驗現(xiàn)象，教師便可以引導學生思考為什么搖動手柄燈牌就會發(fā)亮，學生能夠想到產(chǎn)生電流，從而使燈泡變亮。教師就可以接著延伸線圈在磁場中切割磁感應線產(chǎn)生出感應電流這一原理。并繼續(xù)提出加快搖動，燈牌的亮度是否會更亮的疑問，再加以演示。學生便能深刻地認識實驗原理。

教師可以針對此次實驗或者其他試驗布置課后課前自制教具的作業(yè)，一些簡單的自制教具就可以讓學生在課前制作完成，在課堂上加以應用，而一些較為復雜的自制教具或原理則可以鼓勵學生在課后嘗試，繼續(xù)思考產(chǎn)生物理現(xiàn)象的情況。比如水沸騰一類在生活中較為常見的物理現(xiàn)象就可以讓學生在日常生活中自行或者與家長一同制作教具。

結(jié)論：物理實驗是初中物理教學中重要的環(huán)節(jié)，自制演示實驗教具可以擴展物理教學中缺乏的實驗內(nèi)容，能夠優(yōu)化調(diào)整教材實驗的缺陷，使物理實驗教學更貼近學生生活實際。通過增加實驗數(shù)量來為學生帶來更為直觀的物理現(xiàn)象，激發(fā)學生求知欲和興趣，引導學生自己制作教具更能培養(yǎng)學生的實踐和創(chuàng)新能力，全面促進學生物理素養(yǎng)的提升。