楊進(jìn)結(jié) 楊進(jìn)會(huì) 葉立芳

摘 要 物理屬于一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科，課堂教學(xué)期間會(huì)有大量實(shí)驗(yàn)需要為學(xué)生講解，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的獲知是以演示探索為主的，但實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)受到器材、場(chǎng)地、教具等的限制，要為學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示幫助學(xué)生認(rèn)知物理現(xiàn)象、學(xué)習(xí)物理知識(shí)有一定難度，故而鼓勵(lì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教具的自主創(chuàng)新，確保實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌M(jìn)行。而本文對(duì)物理教具創(chuàng)新中學(xué)生自主創(chuàng)新潛能的激發(fā)給出幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞 物理教具創(chuàng)新 自主創(chuàng)新 潛能激發(fā)

Abstract Physics is a subject mainly based on experiments. A large number of experiments will be covered in teaching materials. The experimental phenomena are learned by demonstration and exploration. However， experimental teaching is limited by equipment， venues， and teaching aids. Students perform live demonstrations to help students react to cognitive physics， and it is difficult to learn physical knowledge. Therefore， they need to encourage independent innovation of experimental teaching aids to ensure that experiments can be carried out smoothly. And this article gives some suggestions to stimulate the potential of independent innovation of middle school students in physics teaching aid innovation.

Keywords physics teaching aid innovation; independent innovation; potential stimulation

0 前言

物理屬于一門(mén)已實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)為開(kāi)展物理教學(xué)的基本形式之一，教具是物理實(shí)驗(yàn)的載體在教學(xué)過(guò)程里得到合理使用利于青少年的健康成長(zhǎng)。但受我國(guó)應(yīng)試教育影響，在具體授課時(shí)大部分教師均應(yīng)用到“記憶物理學(xué)科的實(shí)驗(yàn)原理與對(duì)一些書(shū)上給出的物理公式展開(kāi)推論”的方式展開(kāi)教學(xué)，該教學(xué)模式確實(shí)可使學(xué)生短期內(nèi)提升物理學(xué)科成績(jī)，不過(guò)對(duì)學(xué)生思維能力建構(gòu)不利。[1]實(shí)際上物理學(xué)科里大部分規(guī)律與公式均是眾多物理學(xué)家通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析后總結(jié)所得的。所以我認(rèn)為高中物理學(xué)科教學(xué)時(shí)不可脫離實(shí)驗(yàn)教具，還應(yīng)引導(dǎo)與鼓勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)新并設(shè)計(jì)一切和實(shí)驗(yàn)開(kāi)展貼合的教學(xué)模具。以下就我校教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自制教具改進(jìn)的情況展開(kāi)總結(jié)，力求能為物理學(xué)科教育工作的開(kāi)展提供參考。

1 進(jìn)行中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教具改進(jìn)和創(chuàng)新的必要性

物理實(shí)驗(yàn)教具改進(jìn)和創(chuàng)新即在物理教學(xué)時(shí)，要使學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力提升，對(duì)生活里常見(jiàn)素材給予搜集與改進(jìn)，使物理實(shí)驗(yàn)?zāi)苓M(jìn)入物理課堂，為學(xué)生提供不一樣的物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)展體驗(yàn)，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)中道具限制問(wèn)題進(jìn)行解決，實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)效果的提升。生活里的兵乓球、水瓶、注射器、吸管等成本低廉且到處可見(jiàn)的，可用來(lái)作物理實(shí)驗(yàn)教具，對(duì)原有教材實(shí)驗(yàn)展開(kāi)拓展教學(xué)，使學(xué)生平時(shí)無(wú)法理解的物理現(xiàn)象得到很好的呈現(xiàn)與解釋。故而把實(shí)驗(yàn)教具改進(jìn)與創(chuàng)新并延伸至實(shí)驗(yàn)教學(xué)里，除了是教學(xué)質(zhì)量的提升的可行舉措，還可為學(xué)生供給實(shí)踐操作平臺(tái)，對(duì)學(xué)生物理思維能力、創(chuàng)新能力培養(yǎng)更有益。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理學(xué)科教學(xué)里可否得到強(qiáng)化與突破，關(guān)鍵即是否有足夠的實(shí)驗(yàn)教具支持，但中學(xué)物理教學(xué)主要受空間、資源、經(jīng)非等的制約，實(shí)驗(yàn)教具受限，所以對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教具給予改進(jìn)創(chuàng)新，可為學(xué)生供給自由操作、自主學(xué)習(xí)空間，促學(xué)生學(xué)習(xí)興趣被激發(fā)，實(shí)現(xiàn)物理成績(jī)的提升。

2 物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行教具自主創(chuàng)新

2.1 以激發(fā)興趣為主的實(shí)驗(yàn)教具創(chuàng)新

物理屬于一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科，思維能力與動(dòng)手能力是物理學(xué)習(xí)應(yīng)有的基本能力。高中物理為物理學(xué)習(xí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，接觸的物理現(xiàn)象和初中相比已較復(fù)雜，故而物理知識(shí)理解起來(lái)也較困難，有些實(shí)驗(yàn)操作起來(lái)較困難，故而需通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示來(lái)幫助學(xué)生理解，不過(guò)因受實(shí)驗(yàn)教具的影響，無(wú)法確保實(shí)驗(yàn)操作順利進(jìn)行。[2]故而需對(duì)實(shí)驗(yàn)教具進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，但前提是做好學(xué)生興趣的維持。如在《牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)，庫(kù)侖定律演示儀的制作》中，具體步驟即：

第一步：組織課題老師和興趣小組的學(xué)生學(xué)習(xí)物理教具制作知識(shí)，營(yíng)造物理教具制作氛圍。學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)楊光旺校長(zhǎng)做了重要指導(dǎo)，科教室主任李瑞國(guó)對(duì)自制物理教具的重要性以及國(guó)內(nèi)外對(duì)物理教具制作情況進(jìn)行了闡述。我強(qiáng)調(diào)了制作要求和組織紀(jì)律要求。通過(guò)培訓(xùn)引發(fā)了學(xué)生們制作物理教具的興趣和決心，達(dá)到培訓(xùn)效果。

第二步：課題組老師帶領(lǐng)學(xué)生興趣小組進(jìn)一步理解牛頓第二定律演示裝置的工作原理和使用方法，理解教材中的庫(kù)倫定律定性演示實(shí)驗(yàn)原理，在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生不斷提出問(wèn)題，不斷討論問(wèn)題確定創(chuàng)新點(diǎn)。

第三步：討論牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置和庫(kù)倫定律定性演示儀的制作方案。

第四步：準(zhǔn)備材料，對(duì)材料進(jìn)行加工和制作。小組的各個(gè)同學(xué)積極參與，同學(xué)們都動(dòng)手動(dòng)腦，有的同學(xué)邊制作邊提出自己的想法，有的還通過(guò)網(wǎng)上查找資料，有的同學(xué)還請(qǐng)老師指點(diǎn)等各種方式方法來(lái)逐步完成物理教具的制作。

第五步：對(duì)加工制作的牛頓第二定律演示實(shí)驗(yàn)裝置和庫(kù)倫定律定性演示儀進(jìn)行調(diào)試，最后得到了滿(mǎn)意的作品。

2.2 以基礎(chǔ)知識(shí)傳授為主的實(shí)驗(yàn)教具創(chuàng)新

物理實(shí)驗(yàn)教具的改進(jìn)創(chuàng)新并非是越難越好，而不注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)講授，如此可能會(huì)使教學(xué)本末倒置，故而教師在實(shí)驗(yàn)教具創(chuàng)新時(shí)需注重引導(dǎo)學(xué)生依靠一些簡(jiǎn)單的原理進(jìn)行有趣教學(xué)教具制作，使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣被激發(fā)，也利于教學(xué)效率的提升。[3]

如在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒”“物體由摩擦力產(chǎn)生的加速度與動(dòng)摩擦因素之間關(guān)系”的學(xué)習(xí)中進(jìn)行了一套實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)，這套實(shí)驗(yàn)可以說(shuō)是對(duì)“斜面實(shí)驗(yàn)”的創(chuàng)新利用，力求能讓學(xué)生得到實(shí)驗(yàn)裝置里應(yīng)用到的材料的動(dòng)摩擦因素，并應(yīng)用先前所學(xué)的機(jī)械能守恒定律中已掌握的力的做功模型，進(jìn)行“物體的重力勢(shì)能，動(dòng)能以及摩擦力做功之間的關(guān)系”探索，經(jīng)以上研究，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能守恒的教學(xué)目標(biāo)。[4]而這章節(jié)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)所用教具器材為：探究物體勻加速運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)器材里的斜坡和光電門(mén)，但斜坡上層的研究材料是固定的，而這套實(shí)驗(yàn)裝置里我們會(huì)在斜坡上安裝不同的材料，并且還將用到小車(chē)（有遮光片），刻度尺，天平等器材。所需驗(yàn)證公式為：f摩L+mv2=mgh。實(shí)驗(yàn)前鼓勵(lì)學(xué)生先將小車(chē)相對(duì)于不同斜面材料的動(dòng)摩擦因素求出，再借助三角函數(shù)知識(shí)求得物體在斜面需受的摩擦力，則得出：f摩L+mv2=mgh。具體步驟為：

第一、學(xué)生需做的即對(duì)以上公式里所提的相關(guān)物理量進(jìn)行測(cè)量，因在中學(xué)階段無(wú)需考慮不確定度所致的誤差，故而僅需把實(shí)驗(yàn)里所得的數(shù)據(jù)精確至小數(shù)點(diǎn)后兩位。

第二、鼓勵(lì)學(xué)生準(zhǔn)確測(cè)量出以上所提的動(dòng)摩擦因素，此處應(yīng)提及的即物體對(duì)不同材料的動(dòng)摩擦因素均有差異，故而學(xué)生應(yīng)分組測(cè)量。

第三、根據(jù)要求將實(shí)驗(yàn)教具裝置妥善擺放，實(shí)驗(yàn)原理圖需參考物理加速度斜面實(shí)驗(yàn)的研究。存在差異的一點(diǎn)即在兩個(gè)斜面的底端安裝一個(gè)能夠測(cè)時(shí)間的光電門(mén)，同時(shí)小車(chē)尾部需安裝遮光片。

第四、經(jīng)光電門(mén)計(jì)算得到小車(chē)到達(dá)斜面底部的速度，再求得小車(chē)到達(dá)底部的功能，以計(jì)算的形式對(duì)以上所提的公式進(jìn)行驗(yàn)證。

2.3 以動(dòng)手實(shí)踐鼓勵(lì)學(xué)生大膽構(gòu)思

教具的設(shè)計(jì)主要是依靠科技知識(shí)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)而開(kāi)展的創(chuàng)造性活動(dòng)，任何一件教具的設(shè)計(jì)均是通過(guò)一系列謹(jǐn)慎思考，后在產(chǎn)生創(chuàng)意、構(gòu)思與設(shè)計(jì)。[5]只要不單純模仿，則會(huì)有創(chuàng)新，該創(chuàng)新的實(shí)踐過(guò)程滲透了制作者的創(chuàng)造精神，讓學(xué)生意識(shí)到參與教具制作的過(guò)程實(shí)質(zhì)也是知識(shí)點(diǎn)分析與思索的過(guò)程，期間需要通過(guò)進(jìn)行教具設(shè)計(jì)制作來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)里所遇問(wèn)題的解決，或?qū)⒉焕硐氲慕叹吒淖骼硐虢叹?，?jīng)改造后促其變得更適用，在知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)中發(fā)揮更大作用。[6]

如超重和失重屬于高中物理教學(xué)的組成部分之一，為牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用的典型案例。新課程標(biāo)準(zhǔn)要求依靠實(shí)驗(yàn)來(lái)幫助學(xué)生了解超重與失重現(xiàn)象，從而更好的進(jìn)行牛頓運(yùn)動(dòng)定律中相關(guān)問(wèn)題的解決。故而在教學(xué)中我們應(yīng)用了簡(jiǎn)單的材料設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)“超重和失重演示儀”的制作，經(jīng)改進(jìn)后指針示數(shù)變化明顯，可將不同位置示數(shù)準(zhǔn)確讀出，確保學(xué)生更好理解超重與失重現(xiàn)象?！冻睾褪е匮菔緝x》需要的器材包括：長(zhǎng)彈簧兩根（勁度系數(shù)小）、家用小臺(tái)稱(chēng)、木架（1.5m）、重物（質(zhì)量偏大）。實(shí)驗(yàn)操作流程為：

第一、在講桌上將儀器擺好，讓重物靜止于0處，查看臺(tái)秤示數(shù)，做好記錄;第二、把重物拉到A，進(jìn)行臺(tái)秤示數(shù)觀察，做好記錄，松手讓重物做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，查看重物從A處運(yùn)動(dòng)至0處的臺(tái)秤示數(shù)變化;第三、重物運(yùn)動(dòng)至B處后，對(duì)臺(tái)秤示數(shù)進(jìn)行查看，做好記錄，查看從B處運(yùn)動(dòng)至0處的臺(tái)秤示數(shù)變化情況;第四、再引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所記錄的數(shù)據(jù)給予觀察分析，以彈簧測(cè)力計(jì)將重物重力測(cè)出，得出物體在A處時(shí)上面彈簧拉力與下面彈簧拉力，得出物體在B處時(shí)上面彈簧拉力以及下面彈簧拉力，經(jīng)受力分析得到A、B處物體加速度，把F=ma和臺(tái)秤示數(shù)變化量展開(kāi)對(duì)比（具體情況見(jiàn)圖1），該實(shí)驗(yàn)裝置器材簡(jiǎn)單，有一定的可操作性，可使學(xué)生觀察能力、動(dòng)手能力、分析能力得到培養(yǎng)，又可讓學(xué)生更全面的了解超重與失重現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)課堂效率的提升。

3 小結(jié)

中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教具改進(jìn)和創(chuàng)新對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力、分析能力以及思維能力的培養(yǎng)有益，可促學(xué)生綜合素養(yǎng)得到全面發(fā)展。物理為一門(mén)抽象性、理論性均較強(qiáng)的學(xué)科，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)較吃力，也會(huì)感覺(jué)很枯燥，學(xué)生在知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)時(shí)遇到阻礙就會(huì)對(duì)這門(mén)學(xué)科喪失興趣，故而教師在物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)時(shí)需引導(dǎo)學(xué)生積極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教具改進(jìn)，使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作來(lái)進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)探索，而非一味的對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行死記硬背，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)。以上只是本人總結(jié)的幾點(diǎn)常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)教具改進(jìn)方法，在后續(xù)教學(xué)工作中將進(jìn)一步與學(xué)生共同探索出可行有效的實(shí)驗(yàn)教具優(yōu)化改進(jìn)策略，幫助學(xué)生輕松掌握物理知識(shí)，促其學(xué)習(xí)成績(jī)提升。

來(lái)自湖南省十三五教育科學(xué)規(guī)劃課題，題目：農(nóng)村中學(xué)在物理教具創(chuàng)新中提升學(xué)生創(chuàng)造力的研究。課題批準(zhǔn)號(hào)：XJK18CJ015

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