高永品

摘要：當(dāng)前的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還存在著諸多的問題，這種狀況將影響學(xué)生的知識(shí)能力結(jié)構(gòu)和非智力因素的發(fā)展。教師可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自制教具，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和培養(yǎng)學(xué)生的自主探究的精神，使學(xué)生各方面的能力都有提高，使他們得到全面的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)教學(xué) 自制教育 創(chuàng)新

一、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究的背景和意義

（一）研究背景

1.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的地位和作用都非常重要。在物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)起著非常重要的作用。實(shí)驗(yàn)是物理現(xiàn)象的情景再現(xiàn)，能使教學(xué)直觀，刺激學(xué)生，讓學(xué)生感官思維更為活躍，更有利于使學(xué)生由感性認(rèn)識(shí)遞進(jìn)為理論層次，幫助學(xué)生形成了正確的物理概念。教師要在平時(shí)的教學(xué)過程中重視對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ腻憻挕?/p>

2.當(dāng)前中學(xué)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀令人擔(dān)憂。（1）心有余而力不足。實(shí)驗(yàn)器材大部分是國家統(tǒng)一配置的，有些器材因自身的設(shè)計(jì)不足，或者實(shí)際教學(xué)條件的局限，效果不佳，會(huì)讓我們放棄實(shí)驗(yàn)。（2）教材中一些章節(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)量過少，不能讓學(xué)生從對(duì)比中歸納總結(jié)，很難得出普遍性的規(guī)律。（3）新課改更注重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作、數(shù)據(jù)處理的分析與思考以及歸納整理等實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，而有的教師只注重了結(jié)果，忽視了這一點(diǎn)。由此可見，當(dāng)前的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還存在著諸多的問題，這種狀況將影響學(xué)生的知識(shí)能力結(jié)構(gòu)和非智力因素的發(fā)展。因此，教師應(yīng)從中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題現(xiàn)狀出發(fā)，運(yùn)用科學(xué)合理的教學(xué)方式進(jìn)行改革和創(chuàng)新。

（二）研究意義

1.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中必不可少，它是完成教學(xué)活動(dòng)和培養(yǎng)學(xué)生觀察、動(dòng)手、思維能力很重要的方法和手段，有助于學(xué)生理解物理概念，掌握物理規(guī)律。

2.實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新可以帶動(dòng)自制教具的制作。新課程改革要求充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，在教學(xué)中逐步培養(yǎng)讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)、自己去體驗(yàn)。關(guān)注物理實(shí)驗(yàn)，可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和培養(yǎng)學(xué)生的自主探究的精神，使學(xué)生各方面的能力都有提高，使他們得到全面的發(fā)展。

3.實(shí)驗(yàn)?zāi)芊襁_(dá)到最佳效果，關(guān)鍵在于實(shí)驗(yàn)是否生動(dòng)有趣和富有魅力。這樣才能激發(fā)學(xué)生的求知欲，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

4.物理學(xué)是一門建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的科學(xué)，在教學(xué)中只有根據(jù)教學(xué)實(shí)際進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，才能充分實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)除了其實(shí)驗(yàn)動(dòng)手的價(jià)值以外，這種創(chuàng)新還體現(xiàn)在學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的腦力運(yùn)動(dòng)。

二、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究的基本內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)

（一）研究基本內(nèi)容

1.深入挖掘物理教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。深入研究教材中的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，了解每一個(gè)實(shí)驗(yàn)器材在實(shí)驗(yàn)中的作用途。針對(duì)一些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的缺陷要進(jìn)行改進(jìn)，不斷地完善使實(shí)驗(yàn)效果更顯著、更富趣味性，更加突出新課標(biāo)要求，更具探究性和啟發(fā)性。

2.開發(fā)利用日常物品進(jìn)行相關(guān)物理實(shí)驗(yàn)。物理實(shí)驗(yàn)是和我們的生活息息相關(guān)的，因此，我們要引導(dǎo)學(xué)生了解日常物品的物理性能，通過自己的動(dòng)手改造使其運(yùn)用到我們的物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。這種開發(fā)利用日常物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方式，不僅將物理課堂與日常生活二者有機(jī)結(jié)合，又鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。

3.正確認(rèn)識(shí)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)豐富的內(nèi)涵。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都包含創(chuàng)新的內(nèi)容。它要以原有實(shí)驗(yàn)的不足或教學(xué)中的新問題為突破口，以突出教學(xué)重點(diǎn)、突破教學(xué)難點(diǎn)為目的，以提高學(xué)生能力素質(zhì)、提高教學(xué)效率為宗旨。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)更要求教師有良好的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)和靈活的思維，在解決問題時(shí)打破常規(guī)，多方位思考，大膽提出各種創(chuàng)造性設(shè)想。

（二）研究重點(diǎn)

開發(fā)利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)資源，充分挖掘生活中的物品，使得實(shí)驗(yàn)更具有趣味性和實(shí)用性，成為激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生探究的切入點(diǎn)。

（三）研究難點(diǎn)

效果不明顯，現(xiàn)象不直觀是很多實(shí)驗(yàn)存在的缺點(diǎn)，學(xué)生觀察之后看不懂。一方面，我們要努力做到使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變得簡(jiǎn)單直觀，生動(dòng)有趣，這樣才能抓住學(xué)生的心。另一方面，我們還要集思廣益，尋找更好的身邊物品進(jìn)行替換實(shí)驗(yàn)，從而使得實(shí)驗(yàn)效果更加明顯。

三、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的方法與實(shí)例

（一）挖掘?qū)嶒?yàn)的新用途，進(jìn)行創(chuàng)新

設(shè)法找出原有實(shí)驗(yàn)的新用途，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。例如，用臺(tái)式測(cè)力計(jì)演示物體對(duì)接觸面的壓力，當(dāng)物體在水平面上時(shí)，壓力大小等于重力，這就使得學(xué)生對(duì)壓力和重力有了以下錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)：壓力的大小一定等于物體重力的大小；靜止于水平面上的物體對(duì)水平面的壓力就是物體的重力；壓力是由于物體的重力而產(chǎn)生的。如果我們將測(cè)力計(jì)稍稍傾斜，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它的示數(shù)就變小了，這說明物體在斜面上時(shí)，壓力雖與重力有關(guān)，但小于重力；如果讓物體在豎直平面上，則壓力就與重力無關(guān)了。也就是說：壓力的大小有時(shí)與物體重力的大小有關(guān)，有時(shí)與物體重力的大小無關(guān)。

（二）通過模仿達(dá)到創(chuàng)新

可以考慮已有的實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)象與要做的實(shí)驗(yàn)是否有相似之處從而進(jìn)行模仿，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。例如，很多人都看過“氣功大師”胸口碎大石的節(jié)目表演。表演者躺在地上，身上壓一塊大石板，石板上放一塊石頭，助手掄起大錘將石頭砸碎，“氣功師”卻安然無恙。其實(shí)這個(gè)節(jié)目利用的物理學(xué)原理是沖量。外力作用到石頭的時(shí)候，作用時(shí)間短、力量大，所以石頭碎了；通過石頭傳導(dǎo)到下面的石板、身體的時(shí)候，作用的時(shí)間變長了，力量變小了，因此，胸口不會(huì)受傷。我們可以通過模仿，在課堂上演示“硬氣功”實(shí)驗(yàn)，做法如下：將手掌平放在桌上，上面壓一較重的鐵塊，鐵塊上再放一塊磚，用錘子將磚砸碎，手卻無任何損傷。

（三）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的某個(gè)方面，進(jìn)行創(chuàng)新

例如，傳統(tǒng)的“超重失重演示儀”的弊端是利用彈簧秤示數(shù)變化顯示物體的超重與失重，但變化太快無法進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察。我們可以用聲光信號(hào)代替彈簧秤的示數(shù)變化，利用演示儀處于超重、失重狀態(tài)時(shí)彈簧的伸縮控制電路的通斷，從而控制聲光的產(chǎn)生。

（四）通過組合實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新

采用組合的方法，用其他實(shí)驗(yàn)中的優(yōu)點(diǎn)取代該實(shí)驗(yàn)中的不足，就能實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。例如，電路連接是教學(xué)中的難點(diǎn)，常用的方法有板畫教學(xué)和實(shí)物教學(xué)，但二者都有缺點(diǎn)不足。如果我們把兩種方法組合起來，揚(yáng)長避短，設(shè)計(jì)一套“電路連接投影裝置”，即將元件的實(shí)物圖畫在膠片上，用大頭針作接線柱，用黑棉線兩端各扎一個(gè)小圈套作導(dǎo)線，將電路連接過程投影出來，就能有效地解決改線與觀察間的矛盾。又如自制教具《傳感器演示板》將六種傳感器集中在一個(gè)演示板上，利用場(chǎng)效管易驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)作為放大推動(dòng)管，通過發(fā)光二極管的明滅顯示各種傳感器的傳感作用。

（五）利用高科技新材料進(jìn)行創(chuàng)新

例如，自制教具《渦流的探究》就是利用新材料強(qiáng)磁鐵來演示渦流的存在、驅(qū)動(dòng)、阻尼。自制教具《直流輸電與整流數(shù)字探究》就是利用新的電腦軟件‘虛擬示波器來演示整流后的波形。

（六）利用聯(lián)想和移值創(chuàng)造法、希望點(diǎn)列舉法、替代法等方法進(jìn)行創(chuàng)新

例如，我們獲河北省自制教具一等獎(jiǎng)的《電磁波系列實(shí)驗(yàn)演示儀》制作過程就用到了多種：該教具最初是受無線充電的啟發(fā)而制作的，把無線充電的電磁波發(fā)射和接收電路改造后移植到了這里，我們用有源晶振和場(chǎng)效應(yīng)管組成的震蕩電路代替了以前的電子管電路，用發(fā)光二極管代替了原來的指示燈，演示電磁波的發(fā)射接收和電磁屏蔽等幾個(gè)基本實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過運(yùn)用希望點(diǎn)列舉法，我們又開發(fā)出了電磁波的反射，渦流等一系列實(shí)驗(yàn)，成了一件綜合性教具。

本文系河北省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃立項(xiàng)課題《新課程背景下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中自制教具校本開發(fā)和利用研究》研究成果。課題編號(hào)13040279。

（責(zé)編 張景賢）