朱壽嶺

【摘要】在“雙減”政策落地和培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的背景下，本文選取在教具制作比賽中獲獎和教學(xué)實踐中應(yīng)用較好的幾個自制教具，介紹其在提高課堂效率、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和提升教師的素養(yǎng)中的作用.

【關(guān)鍵詞】自制教具；核心素養(yǎng)；課堂教學(xué)

物理是一門實驗科學(xué)，初中物理教學(xué)中的很多物理概念是通過讓學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象獲得的.實驗教學(xué)可以創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生對物理現(xiàn)象有更直觀認識，是建立物理概念的重要途徑.中國是教育大國，有教育就會有教具，幾千年來中國產(chǎn)生了很多經(jīng)典甚至沿用至今的教具，比如“算盤”和“針灸銅人”等.近年來，隨著教育投入的不斷加大，雖然中小學(xué)的實驗條件不斷改善，各學(xué)校提供配套的教學(xué)儀器越來越豐富，但受到條件、加工技術(shù)、產(chǎn)學(xué)配套不一致等限制，配套的成品教學(xué)儀器滿足不了教師的個性化教學(xué)的需求，自制教具就成了物理有效實驗教學(xué)的重要補充.自制教具材料應(yīng)盡來源量來自于生活中學(xué)生常見、熟悉的物品，這樣去除物理學(xué)科的神秘感，學(xué)生愿意親近物理，讓學(xué)生感受到物理這門學(xué)科的實用性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)師生的創(chuàng)新能力.

1 自制教具可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

1.1 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣的重要性

美國心理學(xué)家布魯姆曾指出：“濃厚的興趣能彌補智能的不足，持久的興趣會激發(fā)創(chuàng)造”[1].對于剛接觸物理的初中學(xué)生來說，因為物理知識可以解釋生活中的很多現(xiàn)象，所以物理自帶吸引學(xué)生的光環(huán)，一旦成功激發(fā)起他們學(xué)習(xí)物理的興趣，他們就會積極主動地投入到物理學(xué)習(xí)中，教學(xué)效果自然會提升.自制教具的活動中能理論聯(lián)系實際，“做中學(xué)”“做中教”更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，從而增強科學(xué)探究的主動性.

1.2 自制教具激發(fā)學(xué)生興趣的途徑

興趣和好奇心是學(xué)生主動學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力.更好地激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心是所有教育人不懈的追求，用自制教具來創(chuàng)設(shè)物理情境，可以發(fā)掘?qū)W生的好奇心，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生從“舊知”的情境中發(fā)現(xiàn)“新知”，使學(xué)生產(chǎn)生認知沖突，從而激發(fā)起學(xué)生的強烈探究意愿，那么學(xué)生在課堂上就會積極參與課堂，積極主動地去學(xué)習(xí)，從而提高課堂效率.教師根據(jù)教學(xué)需要自制教具自帶的“新、奇、疑”的屬性，能讓學(xué)生主動去探究，自制教具讓學(xué)生課前、課中和課后去自己動手實驗甚至是實踐創(chuàng)新，會讓學(xué)生的興趣更加穩(wěn)定，從小在心中埋下科學(xué)的種子.

例如 蘇教版教材九年級十五章第三節(jié)“電流的熱效應(yīng)”，學(xué)生很難猜想電熱的影響因素是電流、電阻和通電時間，筆者自制電池生火教具，當(dāng)學(xué)生觀察到口香糖紙中間有火焰出來，學(xué)生的注意力成功被吸引過來了，通過“比較用一節(jié)電池和兩節(jié)電池觀察哪次著火快？為什么是口香糖紙中間較窄的部位先著火？為什么要通電一會紙才能被點燃？”等問題的設(shè)置，引導(dǎo)學(xué)生猜想電熱可能與電流、電阻和通電時間有關(guān)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，降低了思維的難度，激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)的探索興趣.

2 自制教具可以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)

2.1 自制教具的制作過程可以培養(yǎng)學(xué)生動手能力

自制教具是對學(xué)校配套器材的有效補充，便于教師創(chuàng)設(shè)物理情境，展示物理現(xiàn)象，總結(jié)物理規(guī)律.有效降低物理學(xué)習(xí)的難度，拉近學(xué)生和物理學(xué)習(xí)的距離.自制教具的主體既可以是教師也可以是學(xué)生.當(dāng)學(xué)生剛開始制作教具時，教師應(yīng)給予較為詳細的講解和指導(dǎo)，學(xué)生熟悉制作教具的流程以后，教師應(yīng)選擇放手，讓學(xué)生自己去制作，閱讀教材，尋找材料，效果很好.

例如 八年級上學(xué)期學(xué)生剛接觸物理，還沒有自制教具的經(jīng)歷.通常在學(xué)習(xí)第一章“聲現(xiàn)象”時讓學(xué)生制作土電話，學(xué)習(xí)第二章光現(xiàn)象制作小孔成像裝置，這些自制教具都比較簡單，但是學(xué)生剛開始嘗試自制教具，對材料的選擇，自制教具的制作細節(jié)做詳細指導(dǎo)，提高自制器材成功率，增強了學(xué)生成功使用自制教具的成就感.但是到了八年級下學(xué)期，主要介紹實驗原理和教具自制成功的標(biāo)準(zhǔn)，然后放手讓學(xué)生去做，學(xué)生交出來的優(yōu)秀作品令人驚嘆，比如說浮沉子實驗裝置，從塑料瓶和小瓶的選擇，預(yù)裝水量的多少，讓學(xué)生去嘗試，效果很好，很多單純地靠“講實驗”很難理解的實驗細節(jié)，通過學(xué)生自己實踐就迎刃而解了.既降低了教學(xué)的難度又提升了學(xué)生的動手能力.

2.2 自制教具的制作過程可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神

一切創(chuàng)新都是從學(xué)生自己動手開始，自制教具活動對實現(xiàn)這個目標(biāo)的獨特優(yōu)勢，也越來越為大家接受.教學(xué)實踐中，用生活中常見的材料和物品自制的教具用于課堂教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)和突破重難點時，學(xué)生自然能感受到物理課堂的創(chuàng)新精神.自制教具能減輕學(xué)生對物理實驗器材的神秘感，使學(xué)生懷著興趣和信心參與到課堂學(xué)習(xí)中.課后學(xué)生在設(shè)計和制作教具過程中，學(xué)習(xí)小組互相討論不同設(shè)計方案的科學(xué)性，不斷改進制作方法都在潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.通過開展自制教具活動不僅可以讓學(xué)生更喜歡物理，而且可以促進學(xué)生的全面發(fā)展，符合新時期核心素養(yǎng)的要求.特別是在“雙減”背景下，學(xué)生有著大量開展綜合實踐的機會和時間，自制教具應(yīng)該是初中物理實驗教學(xué)的重要組成部分之一.

例如 在制作密度計的過程中，大部分學(xué)生配重方案采用繞銅絲、裝鐵釘、夾鐵夾，甚至用膠粘玻璃，都取得了成功.有位學(xué)生利用一個比吸管稍大一些的不銹鋼滾珠，既是合適的配重，又不需要用蠟或者膠水密封，構(gòu)思精妙、制作簡單、測量準(zhǔn)確；還有一位學(xué)生密度計表刻度的處理非常精準(zhǔn)，甚至與他爺爺釀酒用專業(yè)的密度計比較，不落下風(fēng).近幾年，筆者一直堅持讓學(xué)生制作一些簡單教具，這些教具的制作可能會在學(xué)生的心里面埋下一枚枚科學(xué)探究的種子，破土而出時就能為社會培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型人才.

3 自制教具可以提高物理課堂的教學(xué)效果

3.1 自制教具豐富實驗資源，有利于突破教材中的重難點

許多學(xué)校統(tǒng)一配備的教具陳舊老化，以前的設(shè)計同現(xiàn)在的教學(xué)要求不匹配，達不到教學(xué)需要的實驗效果，或者操作步驟繁瑣，浪費探究的時間，降低教學(xué)效果.自制教具為解決這一難題提供了很好的個性化解決方案.

例如 在探究蘇科版教材十二章第四節(jié)“機械能和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化”時，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的“點火爆炸裝置”，課本中的塑料膠卷小盒市場上已經(jīng)沒有了，筆者利用口香糖瓶（將瓶和蓋分離）和酒精自制點火爆炸裝置，可以盡可能地模仿課本上實驗，電火花發(fā)生器點火以后，可以看到盒蓋飛出，可以聽到較大的爆炸聲，可以看到噴出火焰，實驗效果非常好，便于學(xué)生理解將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，引出熱機的概念.為了保證實驗效果更好，每次實驗筆者都會調(diào)整一下盒蓋與瓶口的松緊程度，加幾滴酒精后反復(fù)搖晃幾下，這些實驗操作能生成新的問題，拓展了學(xué)生的思路，培養(yǎng)了學(xué)生的思維.

3.2 自制教具可以增強課堂教學(xué)的直觀性和形象性

前蘇聯(lián)教育學(xué)家維果茨基“最近發(fā)展區(qū)”理論認為：教學(xué)內(nèi)容的選擇應(yīng)著眼于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，為學(xué)生提供略有難度的內(nèi)容，才能調(diào)動學(xué)生的積極性，發(fā)揮其潛力[2].因此自制教具不能過于復(fù)雜，過于復(fù)雜的實驗器材會分散學(xué)生課堂上的注意力，不能抓住學(xué)習(xí)的重點.電磁學(xué)之父英國物理學(xué)家麥克斯韋說：“一次演示實驗所使用的材料越簡單，學(xué)生越熟悉，就越想透徹地獲得所驗證的結(jié)果”[3].為了培養(yǎng)學(xué)生思維、觀察和推理能力，教師就可以利用身邊熟悉的物品材料制作有效的教具，化抽象為直觀.

例如 做題時筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生很難直觀感受“氣體對外做功內(nèi)能會減小”，所以錯誤率很高，為解決這一難題，筆者用大號色拉油瓶、橡膠密封墊圈和氣閥制作了“酒精霧化演示器”學(xué)生能清晰地觀察到酒精蒸氣對外做功、內(nèi)能減小、溫度降低、酒精蒸氣大量液化的現(xiàn)象.該自制教具讓這節(jié)課堂精彩紛呈，高潮迭起，學(xué)生印象深刻，實驗?zāi)繕?biāo)達成度高.

3.3 自制教具縮短實驗時間，提高課堂效率

高效課堂要求演示實驗在關(guān)鍵時刻能迅速的讓學(xué)生們觀察到實驗現(xiàn)象，進而發(fā)現(xiàn)規(guī)律.如果實驗的時間較長，現(xiàn)象又不明顯，學(xué)生的注意力就會分散，從而影響教學(xué)效果.

例如 在蘇科版教材八年級下冊第十章的綜合實踐中，很多學(xué)生對于密度計刻度為何“上小下大，上疏下密”不是很理解.筆者在講解了相關(guān)原理后，讓每個同學(xué)制作一個密度計，85％的同學(xué)都成功了，通過密度計的制作過程，同學(xué)們基本明白了上述的規(guī)律，比教師在課堂上反復(fù)講解理論省時省力.很多同學(xué)課后同筆者交流時都提到看起來很簡單的一件事，動手做的時候并不容易.通過自制教具在“做中學(xué)”，讓學(xué)生真真切切體會了科學(xué)先輩們在科學(xué)探究過程中付出的艱辛.

4 自制教具提高教師的綜合素養(yǎng)

4.1 自制教具夯實教師的理論基礎(chǔ)

近年來國家、省、市、縣各層級都大力開展自制教具評比活動，這些活動的開展可以提高一線教師自制教具的熱情，找準(zhǔn)自制教具的方向，提高自制教具隊伍素質(zhì).優(yōu)秀教具的成功創(chuàng)作，需要教師擁有較深厚的理論知識，積累豐富的教學(xué)經(jīng)驗，平時注意從生活、教學(xué)、試題中觀察、收集素材，在實際使用的基礎(chǔ)上，多次改進完善后，才能制作成功，教具制作過程中凝聚教師的智慧和汗水，通過深入剖析教材、融合多學(xué)科的知識體系，提高自身的綜合素養(yǎng).

4.2 自制教具提高教師動手能力和科研能力

教師在自制教具的過程中，每一張設(shè)計草圖，每一個細小部件，從選材到加工，每一步都要涉及多學(xué)科的知識融合、生活經(jīng)驗、細致地觀察和制作技巧.因此每一件教具的成功制作都能提高教師多方面綜合素養(yǎng).好的作品肯定不是一蹴而就的，需要教師在長期教學(xué)實踐中不斷打磨、改進，即教師具備追求卓越，好中求優(yōu)的精神.正因為自制教具過程是多學(xué)科知識融合的過程，必定會提升教師的科研能力.例如：教師自制教具能力培養(yǎng)需要查閱其它學(xué)科資料、與同行探討，這些努力都有利于教師科研能力的提高.大多數(shù)好的自制教具絕不是簡單的仿制，而是在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)問題進而為了解決實際問題，需要長時間積累素材，通過構(gòu)思和設(shè)計的智慧結(jié)晶.教師自制教具的能力不是與生俱來的，而是孜孜不倦地探求，銳意進取地創(chuàng)新，長期積累改進的結(jié)果.從無到有，從簡到精，從改進到原創(chuàng)，從模仿到革新；這就是創(chuàng)新精神，同時教師也在言傳身教、潛移默化中感染和影響著自己的學(xué)生.播下一顆顆創(chuàng)新的種子為我國的科技強國自主創(chuàng)之路培養(yǎng)時代新人.

5 優(yōu)秀自制教具的特色

自制教具是傳統(tǒng)實驗器材的重要補充，是拉進學(xué)生與物理知識的關(guān)鍵橋梁，是培養(yǎng)師生創(chuàng)新能力的必由之路.因此自制教具在物理教學(xué)中的廣泛應(yīng)用應(yīng)做到以下幾點.取材容易，制作簡單，現(xiàn)象明顯.自制教具的材料應(yīng)該主要來自于生活中常見的物品：生活中的日用品，舊設(shè)備的零部件，常見的工具等.自制教具應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡單耐用，不宜有超過中學(xué)生能力的復(fù)雜精細的加工手段，或者需要特殊設(shè)備的加工工具，不然會打擊大部分學(xué)生的制作熱情.使用自制教具的目的就是為了更好地展示物理現(xiàn)象，因此自制教具的實驗現(xiàn)象應(yīng)該直觀易懂，簡潔清晰，不然會讓學(xué)生懷疑自制教具的實用性.

6 結(jié)語

總之，在教育改革深入推進的新形勢下，自制教具的使用提高了初中物理實驗的實效，自制教具的使用能更清晰的觀察實驗現(xiàn)象，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，加深對物理知識的理解，從而更好的培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。教師主導(dǎo)自制教具的開發(fā)和設(shè)計，也提升了教師的科研能力，師生共同參與自制教具在教學(xué)中的全過程，有利于構(gòu)建和諧共生的師生關(guān)系。

參考文獻：

[1]姜琴.如何在物理教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[J].中學(xué)生數(shù)理化，2014（5）：49.

[2]楊茂秀.探究與反思，引導(dǎo)學(xué)生在“最近發(fā)展區(qū)”發(fā)展[J].考試周刊，2012（12）：139.

[3]呂朝陽，韋葉平.物理教學(xué)中創(chuàng)新小實驗的設(shè)計與思考[J].中學(xué)教學(xué)參考，2012（9）：76-77.