李毓

摘 要：高中階段的物理教學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，物理教師在設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容時(shí)要結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，尤其要注意實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的地位。在新課標(biāo)理念下，利用學(xué)生日常生活中常見的材料或是器具自制物理實(shí)驗(yàn)教具，可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生積極加入物理學(xué)習(xí)課堂中。因此教師要重視自制教具在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用。以高中物理演示實(shí)驗(yàn)中的自制教具作為研究對(duì)象，分析演示試驗(yàn)中教師自制教具的特點(diǎn)及在演示實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高中物理;演示實(shí)驗(yàn);自制教具;應(yīng)用

物理實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)和學(xué)習(xí)中的靈魂，其體現(xiàn)著物理教學(xué)的特點(diǎn)。高中物理教學(xué)中的演示實(shí)驗(yàn)更是提高學(xué)生物理核心素養(yǎng)的重要方法。因此，教師在教學(xué)時(shí)要根據(jù)課程內(nèi)容開展適宜的物理演示實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解能力、分析能力和物理實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手操作能力。但由于物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備的缺少，導(dǎo)致課堂實(shí)驗(yàn)達(dá)不到理想的效果，教師可以通過自制教具實(shí)現(xiàn)演示實(shí)驗(yàn)和課堂教學(xué)的結(jié)合，以此實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)的理想效果。

一、高中物理演示實(shí)驗(yàn)中自制教具的特點(diǎn)

在高中物理演示實(shí)驗(yàn)中使用自制教具除了可以提高課堂的趣味性外，同時(shí)也具有靈活性、經(jīng)濟(jì)性和直觀性等特點(diǎn)。

首先，自制教具具有操作方便，使用靈活的特點(diǎn)。在高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用自制教具，操作起來更加方便靈活，能夠提高物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂的效果，使學(xué)生積極地加入物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)中。教師在設(shè)計(jì)自制教具時(shí)要根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)的具體要求，同時(shí)也要引導(dǎo)學(xué)生和教師一起完成自制教具的任務(wù)，通過自己動(dòng)手制作教具可以提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生全身心地加入課堂中。自制教具的使用不僅可以幫助學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同時(shí)也能滿足學(xué)生的實(shí)際需求。對(duì)自制教具的使用，教師可以根據(jù)實(shí)踐中出現(xiàn)的漏洞對(duì)教具進(jìn)行改造，發(fā)揮其最大的價(jià)值。

其次，自制教具具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用，成本低廉的特點(diǎn)。有一部分物理教師選擇自制教具是因其經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的特點(diǎn)。高中階段的物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)與自制教具有著密切的聯(lián)系。在學(xué)習(xí)中學(xué)生需要通過各種實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)的本質(zhì)，并將其轉(zhuǎn)化為自己的知識(shí)。目前，很多學(xué)校都面臨著實(shí)驗(yàn)設(shè)備不齊全的問題，教師的自制教具正好可以彌補(bǔ)這個(gè)問題。其實(shí)課堂上的很多自制教具都源于生活，有些生活中的廢舊物品甚至可以變廢為寶，成為課堂上的用具。教師通過對(duì)這些物品的改造，讓生活中的材料更有價(jià)值，并可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的了解和掌握。

再次，自制教具具有現(xiàn)象直觀，效果明顯的特點(diǎn)。在高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師的自制教具中有一部分是對(duì)已有的儀器設(shè)備或是前人的研究成果的改造。教師將自制教具應(yīng)用在演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，能夠幫助學(xué)生更加直觀地觀察到實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的現(xiàn)象，以此對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確分析。在使用自制教具時(shí)，可以把原本模糊不清的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變得更加具體形象，這能有效地幫助教師沖破教材中的重難點(diǎn)內(nèi)容，解決物理演示實(shí)驗(yàn)中的難題，讓學(xué)生更直觀地了解物理知識(shí)的概念。

最后，自制教具具有設(shè)計(jì)科學(xué)，性能可靠的特點(diǎn)。自制教具是高中物理演示實(shí)驗(yàn)中的一種重要的輔助工具，在對(duì)教具進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作時(shí)要注意教具的科學(xué)性。尤其是將自制教具應(yīng)用在物理演示實(shí)驗(yàn)中時(shí)，更要注意自制教具的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，只有這樣才能確保實(shí)驗(yàn)最終結(jié)果的準(zhǔn)確性，讓自制教具發(fā)揮出其真正的價(jià)值。除此之外，教師也要保證自制教具使用時(shí)的安全性，避免意外的出現(xiàn)。

二、高中物理演示實(shí)驗(yàn)中自制教具的應(yīng)用

1.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理演示實(shí)驗(yàn)的積極性

在高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，加入自制教具的使用，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和動(dòng)腦分析能力。自制物理實(shí)驗(yàn)教具，很多材料都源自我們的生活，這能讓學(xué)生感到物理就在我們身旁，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性。例如：在學(xué)習(xí)“氣體定律”相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可以利用生活中的注射器進(jìn)行試驗(yàn)，讓學(xué)生從簡單的實(shí)驗(yàn)中感受到一定質(zhì)量的氣體在體積變化時(shí)壓強(qiáng)是如何改變的相關(guān)問題。這個(gè)實(shí)驗(yàn)只需要生活中簡單的材料來完成，最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也非常明顯。除了在課堂上，學(xué)生在家中也可以進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)，這就為每個(gè)學(xué)生都提供了親身實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性。又例如：在學(xué)習(xí)壓力能使物體發(fā)生變形的相關(guān)教學(xué)中，可以制作一個(gè)“微小形變演示器”，這個(gè)教具需要用到生活中常見的激光筆，并用平面鏡作反射面，最后把墻當(dāng)作觀察點(diǎn)。在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要把裝置放在桌子上，仔細(xì)觀察經(jīng)過平面鏡反射之后的光點(diǎn)在哪個(gè)位置，之后用力壓放置平面鏡的桌面，再次觀察光點(diǎn)所在的位置。經(jīng)過不斷實(shí)驗(yàn)會(huì)發(fā)現(xiàn)，所用力大小的不同，光點(diǎn)所在的位置改變程度也就不同，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以更加直觀地看出桌面受力之后的形變。在完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)之后，教師也可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)，讓學(xué)生思考采用其他方法可不可以顯示微小形變。對(duì)于想法合理的學(xué)生，教師可以讓他說出想法并準(zhǔn)備自制教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如：有的學(xué)生認(rèn)為可以用瓶子演示微小形變。實(shí)驗(yàn)操作是準(zhǔn)備一個(gè)四棱柱狀的玻璃瓶，在玻璃瓶中加滿水并用膠塞塞住，在膠塞上插入一根吸管。之后用力擠壓玻璃瓶，這時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)吸管內(nèi)的水位發(fā)生了變化。通過教師所制作的教學(xué)器具，能夠幫助學(xué)生更好地理解物理知識(shí)，同時(shí)通過教師的引導(dǎo)，讓學(xué)生想出不同的驗(yàn)證方法，也能提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力和動(dòng)腦能力，以此促進(jìn)學(xué)生物理綜合素養(yǎng)的提升。

2.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力

在高中階段的物理學(xué)習(xí)中，教材中有很多演示實(shí)驗(yàn)并且有很多實(shí)驗(yàn)的通用性極強(qiáng)。由于很多學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備不完善，教師就可以結(jié)合實(shí)際情況根據(jù)書中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教具，以此來完成物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)。教師通過不斷地完善演示實(shí)驗(yàn)和自制教具，能夠激發(fā)學(xué)生的自主探究意識(shí)，促進(jìn)學(xué)生物理創(chuàng)新思維能力和物理實(shí)驗(yàn)綜合素養(yǎng)的提升。例如：在學(xué)習(xí)“薄膜干涉”相關(guān)問題時(shí)，如果按照書中的實(shí)驗(yàn)做法，會(huì)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)所需的外部條件、實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)人數(shù)等原因的限制，致使這個(gè)實(shí)驗(yàn)很難完成，即使實(shí)驗(yàn)可以成功，實(shí)驗(yàn)的效果也不會(huì)理想。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)過程中會(huì)有一部分學(xué)生無法看清實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，這就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)之后也不能理解“薄膜干涉”的概念。為了可以解決這一問題，學(xué)生可以和教師一起通過上網(wǎng)查閱資料或是通過查閱物理實(shí)驗(yàn)書籍的方法，并結(jié)合自己的想法和時(shí)間情況，對(duì)“薄膜干涉”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，以此提高實(shí)驗(yàn)的效果。具體的實(shí)驗(yàn)方法是：“將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置放在一個(gè)大的塑料瓶中展開實(shí)驗(yàn)，在這種方式下可以有效地避免在外部進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)不可避免的干擾，如人的呼吸和風(fēng)所帶來的干擾。除此之外，也要將實(shí)驗(yàn)中的肥皂液換成洗衣粉溶液，同時(shí)要在洗衣粉溶液中加入一些食糖水或者是甘油，這是為了使實(shí)驗(yàn)達(dá)到更好的效果。在用酒精燈加熱時(shí)，也可以撒少量的食鹽，在這樣的操作下酒精燈火焰的顏色就會(huì)變?yōu)辄S色，會(huì)使實(shí)驗(yàn)的效果更加直觀。”通過這樣的改進(jìn)方式，讓學(xué)生清晰地看到了“薄膜干涉”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，更加直觀地了解到了這個(gè)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，還可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的理解和認(rèn)知，以此提高學(xué)生在學(xué)習(xí)物理演示實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性思維。

3.利用現(xiàn)代裝備的小模型自制教具

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，很多新型的設(shè)備和不同的工具走進(jìn)了我們的生活。因此在課堂上教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生利用課堂上學(xué)習(xí)到的知識(shí)進(jìn)行模擬制作，在設(shè)計(jì)和制作自制教具時(shí)，如果遇到困難可以上網(wǎng)查閱資料、與同學(xué)溝通解決或是向教師請(qǐng)教，使用科學(xué)的原理解決在實(shí)驗(yàn)探究中出現(xiàn)的問題，以此提高學(xué)生的實(shí)踐運(yùn)用能力。例如：在學(xué)習(xí)“磁懸浮”的相關(guān)知識(shí)時(shí)，學(xué)生可以以磁懸浮小模型為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，首先需要通過上網(wǎng)查閱資料對(duì)模型進(jìn)行改進(jìn)，并進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)試，使磁懸浮現(xiàn)象更加直觀地展現(xiàn)在大家面前，運(yùn)用更加科學(xué)合理的手段揭示磁懸浮的原理。在這種方式下成功地完成磁懸浮實(shí)驗(yàn)的演示任務(wù)，深入了解磁懸浮的相關(guān)知識(shí)，以此提高學(xué)生對(duì)演示實(shí)驗(yàn)器具的實(shí)踐運(yùn)用能力。

4.加強(qiáng)自制教具之間組合的效果

在物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，使用組合法進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)就是將不同的自制教具進(jìn)行組合，根據(jù)每一個(gè)自制教具的不同用途設(shè)計(jì)出一個(gè)全新的教具用于實(shí)驗(yàn)。自制教具之間的組合可以最大程度地發(fā)揮每個(gè)教具在實(shí)驗(yàn)中的作用。在教具的組合中，教師也要注意保持自制教具具體化、形象化的特點(diǎn)，以此保證物理演示實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。例如：在學(xué)“向心力”的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，想要讓學(xué)生直觀地了解到向心力與質(zhì)量、角速度與半徑之間的關(guān)系，但由于學(xué)校沒有該實(shí)驗(yàn)的設(shè)備，這種情況下教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用機(jī)械的守恒公式，將對(duì)速度大小的測量改為高度的測量。教師拿出教具將其放在桌面上，校準(zhǔn)儀器，再開始探究這四個(gè)物理量之間的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要先跟學(xué)生確定每一個(gè)物理量的單位，其中向心力為F，高度為h，小球的質(zhì)量為m，圓的運(yùn)動(dòng)半徑為r。由于教師使用的是組合型的自制教具，沒有精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，所以要通過多次的反復(fù)實(shí)驗(yàn)來證明實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果。經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)，在m與r相等時(shí)，F(xiàn)與h成正比;m與h相等時(shí)，F(xiàn)與r成反比;r與h相等時(shí)，F(xiàn)與m成正比，以此通過對(duì)各個(gè)物理量的總結(jié)計(jì)算，得出向心力的大小公式。

總而言之，實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，也是實(shí)現(xiàn)高中物理教學(xué)目標(biāo)，全面提高高中生物理綜合素養(yǎng)的重要途徑。教師要認(rèn)識(shí)到在高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用自制教具的意義。作為物理教師要仔細(xì)研究并學(xué)會(huì)開發(fā)利用自制教具資源，也要讓學(xué)生參與到自制教具的過程中，以此提高學(xué)生的自主探究能力，同時(shí)也能提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、同學(xué)之間的合作意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，促進(jìn)學(xué)生的成長發(fā)展。

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