摘 要：物理學(xué)的發(fā)展是理論和實(shí)驗(yàn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的機(jī)會(huì)是有限的，并且有些實(shí)驗(yàn)效果不佳、現(xiàn)象不明顯。面對(duì)這一現(xiàn)實(shí)，教師可以根據(jù)需要自制演示實(shí)驗(yàn)來(lái)彌補(bǔ)，合理利用演示實(shí)驗(yàn)，也能很好地激發(fā)學(xué)生的探究熱情，促進(jìn)學(xué)生思考，提升教學(xué)質(zhì)量。本文以筆者在教學(xué)過(guò)程中的3個(gè)自制演示實(shí)驗(yàn)為例談?wù)劤浞掷醚菔緦?shí)驗(yàn)提升教學(xué)質(zhì)量的一點(diǎn)心得體會(huì)。

關(guān)鍵詞：自制教具；演示實(shí)驗(yàn)；教學(xué)質(zhì)量；實(shí)驗(yàn)方案

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2016）6-0056-2

1 放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，激發(fā)探究欲望

“授人以魚(yú)不如授人以漁，授人以漁不如授人以欲”，在物理教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)?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(gè)小的電風(fēng)扇，導(dǎo)入新課。打開(kāi)電風(fēng)扇吹動(dòng)放在桌子上的紙片，說(shuō)明風(fēng)扇給空氣一個(gè)向前的推力，然后提出一個(gè)讓學(xué)生將信將疑的問(wèn)題“空氣會(huì)不會(huì)給風(fēng)扇一個(gè)力的作用呢？”在學(xué)生的疑惑中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)展示，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

將一個(gè)可充電的小電風(fēng)扇固定在小車(chē)上，小車(chē)放在軌道上。打開(kāi)電風(fēng)扇開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電風(fēng)扇和小車(chē)一起向相反方向運(yùn)動(dòng)，利用這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)把空氣對(duì)電風(fēng)扇的微小作用力放大。據(jù)此一方面讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到力的作用是相互的，另一方面也提高了學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的熱情。

2 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，引發(fā)深度學(xué)習(xí)

實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中具有舉足輕重的作用，通過(guò)小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案使學(xué)生對(duì)所探究的問(wèn)題認(rèn)識(shí)更加深刻，思維的發(fā)展也更具深刻性。尤其對(duì)于自制的實(shí)驗(yàn)裝置，教師可以將自己在實(shí)驗(yàn)制作過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題以及體會(huì)融入到實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，能更好地幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

案例 在牛頓第三定律的實(shí)驗(yàn)探究環(huán)節(jié)，當(dāng)老師利用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)探究完運(yùn)動(dòng)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?jī)蓚€(gè)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(huà)出方案設(shè)計(jì)圖。

在各小組完成設(shè)計(jì)后，進(jìn)行展示交流。選幾個(gè)小組派出代表介紹自己小組的設(shè)計(jì)思路，然后讓其他各個(gè)小組對(duì)其提出改進(jìn)意見(jiàn)，經(jīng)過(guò)不斷的討論與修正，最終大家推選出最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)方案，如圖2所示。這與筆者在課前自制的實(shí)驗(yàn)裝置圖不謀而合，如圖3所示。

將一根長(zhǎng)鐵棒固定在兩個(gè)鐵架臺(tái)的正上端，將兩個(gè)質(zhì)量不同的條形磁鐵通過(guò)細(xì)線懸掛起來(lái)，細(xì)線呈豎直狀態(tài)，目的是讓磁鐵的重力與細(xì)線對(duì)磁鐵的拉力二力平衡。兩個(gè)條形磁鐵各自的一端N、S極正對(duì)，另一端通過(guò)細(xì)線與固定在鐵架臺(tái)上的力傳感器相連，力傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)連接。兩個(gè)力傳感器與兩個(gè)條形磁鐵在同一水平面內(nèi)，這樣兩個(gè)力傳感器通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示出來(lái)的讀數(shù)就是兩個(gè)條形磁鐵彼此受到對(duì)方的吸引力大小。

3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方案雖然理論上看起來(lái)不存在任何問(wèn)題，但是存在可行性的問(wèn)題，實(shí)際操作中遇到一些不可逾越的困難，需要老師在教學(xué)實(shí)踐中不斷摸索，不斷改進(jìn)，做到科學(xué)性與可行性相統(tǒng)一。然后，再用改進(jìn)后的自制實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行科學(xué)探究。

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

針對(duì)上述問(wèn)題，改進(jìn)后的自制實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示：①用一個(gè)寬度為2 cm，長(zhǎng)為6 cm，厚度0.2 cm的鋼片作為擋光片代替小球，這樣改進(jìn)的的好處：不需要維持兩光電門(mén)的小孔完全在同一條豎直線上，即使錯(cuò)開(kāi)一點(diǎn)也沒(méi)關(guān)系，由于它的長(zhǎng)度為6 cm，在鋼片下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)兩光電門(mén)的擋光寬度可以保證始終為2 cm；②鋼片釋放時(shí)用一個(gè)夾子來(lái)代替手動(dòng)控制，這樣可以保證鋼片在下落過(guò)程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，減少實(shí)驗(yàn)誤差。

利用此裝置，實(shí)驗(yàn)誤差為3%左右，可見(jiàn)在經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)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(jì)，它具有取材容易、價(jià)格低廉、原理直觀、現(xiàn)象明顯等特點(diǎn)，在中學(xué)物理教學(xué)中有著廣闊的應(yīng)用空間和開(kāi)發(fā)價(jià)值。它的使用極大地?cái)U(kuò)展了教學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提升了物理教學(xué)的廣度和深度，為有效問(wèn)題的設(shè)計(jì)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(xiàn)：

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

[2]任虎虎.對(duì)基于DIS平臺(tái)三個(gè)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J]，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2014（9）：39—40.

（欄目編輯 王柏廬）