梅增高

【摘要】新課程倡導(dǎo)“從生活走向物理，從物理走向社會”[1]的理念，貼近學(xué)生生活，以身邊的或生活中的物品，就地取材，積極開展自制教具、小實驗等課后實踐活動，意在培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).筆者借“自制滑動變阻器”教具為例，淺談教具在自制過程中的設(shè)想、制作過程、改進(jìn)與創(chuàng)新、價值評估等方面的認(rèn)識.以自制教具為學(xué)生課后實踐活動的抓手，不斷激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣與動機(jī)，驅(qū)使核心素養(yǎng)的形成.

【關(guān)鍵詞】初中物理；自制教具；實驗教學(xué)

1 引言

開展初中物理實驗教學(xué)之瓶頸是只能停留在課堂，不能延伸到課外，課外實踐活動可以用身邊易得物品做實驗，所以有必要積極開展學(xué)生實驗教具自制活動.自制教具能激發(fā)學(xué)生興趣和求知欲，該活動需要師生共同的努力與開發(fā)，實現(xiàn)教學(xué)效果的新突破.課外自制教具活動的目的是激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新精神，這正是初中物理新課改背景下的實質(zhì)所在.

自制“滑動變阻器”教具能有效解決物理實驗教學(xué)中的不足，需要教師利用自制教具活動去引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建物理儀器的模型，發(fā)揮想象力，有利于課外“小發(fā)明”活動的開展.作為教師，要求能在時間較少的課堂中，及時明了地展現(xiàn)“滑動變阻器”的本質(zhì)及原理，以提高課堂教學(xué)效益及其有效性.

2 滑動變阻器的科學(xué)原理與接線方法

如圖1所示是實驗室中常用的滑動變阻器實物.滑動變阻器的主要部件有：①支架；②滑片P；③金屬桿；④瓷管；⑤表面涂有絕緣漆、密繞在瓷管上的電阻絲[2]（電阻絲的兩端分別與接線柱A、B相連，與滑片P接觸處的電阻絲表面的絕緣漆已被刮去，金屬桿兩端的接線柱C、D都能通過滑片P與電阻絲相連接）.

滑動變阻器的原理：改變接入電路中的電阻絲長度，改變接入的電阻值，從而改變電路中的電流.

滑動變阻器的接法：接法總共有6種.滑動變阻器有4個接線柱分別為A、B（下面的2個接線柱）；C、D（上面的2個接線柱）.其中，（1）接線是接同上C、D接線柱，就相當(dāng)于接了一根導(dǎo)線；（2）接線是接同下A、B接線柱，就相當(dāng)于接了一個阻值很大的定值電阻（因為無論怎么移動滑片P，也不能改變接入電阻絲的長度，實際就是整個電阻絲接入電路）.以上同上或同下這2種接法都是錯誤的.

滑動變阻器正確的接法：“一上一下”的接法，即“接了上面一個接線柱，就必須要接下面一個接線柱；接了下面一個接線柱，就必須要接上面一個接線柱”.接線柱“一上一下”的正確接法分別為：AC、AD、BC、BD這4種接法.

問題：“一上一下”的這4種接法，滑動變阻器接入電路中是哪段電阻絲？哪段電阻絲上有通過的電流無法更直接、更直觀觀察到.為解決這個問題，必要提出設(shè)計“滑動變阻器教具”，要求“滑動變阻器教具”接入電路中能夠直觀地反映出哪段電阻絲上有電流通過，即判斷為接入電路的電阻絲.

3 “自制滑動變阻器”教具的設(shè)想與創(chuàng)新點

初步設(shè)計構(gòu)思：用“能發(fā)光LED的軟燈條”來替代滑動變阻器中電阻絲，緊密圍繞在瓷管的模型上構(gòu)造“滑動變阻器的結(jié)構(gòu)模型”.只要接上“一上一下”兩接線柱，就可以看到哪段LED軟燈條發(fā)光，即為有電流通過的電阻絲（接入電路的電阻絲）.在教學(xué)中用該模型來展示滑動變阻器的原理，能直觀反映出接入是哪段的電路電阻絲，而且又有電流發(fā)光發(fā)熱現(xiàn)象，起到事半功倍的效果.為解決問題，便想到利用該項目可以開展學(xué)生課后“小發(fā)明”“小創(chuàng)造”自制實驗的活動，從中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力.

在九年級物理教學(xué)“變阻器”新課中，用自制的“滑動變阻器”教具來展示：滑動變阻器在不同的接線下，滑動變阻器究竟是哪段的電阻絲接入電路，因為對于普通的滑動變阻器不能直觀直接觀察到哪段電阻絲中的有電流通過.因此用此教具是比較輕松、直觀形象地讓學(xué)生看到哪部分電阻絲上有電流（有發(fā)光標(biāo)記），留下深刻的印象.與此同時可以讓學(xué)生開展課后“自制活動”，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和求知欲.

創(chuàng)新點：以往很少能夠想到用自制“滑動變阻器”教具來演示說明滑動變器在不同的接線下接入電路是哪段電阻絲，而是直接將之告知學(xué)生，比較生硬灌輸學(xué)習(xí)，不夠直觀.

4 自制“滑動變阻器”教具設(shè)計與制作過程說明

初步制作教具的過程說明：所用的材料為LED軟燈條甲、乙兩根，礦泉水瓶，銅導(dǎo)線若干，硬紙盒兩個.以上材料為生活常見物品，學(xué)生容易開展仿制活動.用礦泉水瓶作為滑動變阻器的瓷管，用左右兩端通電便能發(fā)光的LED軟燈條作為滑動變阻器的電阻絲，用一定直徑的銅導(dǎo)線作為滑動變阻器的金屬桿.制作中可以使用工具塑料焊接器來固定部分位置的作用.

制作過程：如圖2所示，分別將兩段LED軟燈條甲和乙緊密纏繞在礦泉水瓶上.甲燈條從左邊繞起，乙燈條從右邊繞起，該甲、乙兩段軟燈條在中間連接處有間隙.甲燈條的兩個接線腳為“左邊上一個，下一個”接線柱；乙燈條的兩個接線腳為“右邊上一個，下一個”接線柱.用塑料焊接器將礦泉水瓶（即為滑動變阻器的瓷筒）焊接固定在兩個硬紙盒上（支架）.

在初步制作的教具基礎(chǔ)上進(jìn)行改動：如圖3所示，用標(biāo)注有A、B、C、D的四張硬卡片分別粘在“滑動變阻器”教具的四個接線柱上，便于能夠清晰地表述哪個接線柱，以及如何接線接入電路，便于觀察.

教具制作再作優(yōu)化與改進(jìn)：該教具中再增設(shè)一個B′接線柱，是為了演示說明：接線A、B′接線柱，滑動變阻器接入阻值是整個電阻絲長度（即：甲、乙兩LED軟燈條全亮）.

5 “自制滑動變阻器”教具各種接法的測試圖

由圖4中“滑動變阻器”教具直接看出：接線A、C接線柱時，A必須接“+”，C必須接“-”；接線A、D接線柱時，A必須接“+”，D必須接“-”.接線AC接線柱與接線AD接線柱是同種效果接法，是接入電路的同段電阻絲（LED軟燈條甲亮）.

接線B、C接線柱，B必須接“+”，C必須接“-”；接線B、D接線柱，B必須接“+”，D必須接“-”.接線BC接線柱與接線BD接線柱也是同種效果接法，是接入電路的同段電阻絲（LED軟燈條乙亮）.

改進(jìn)之處：如圖5所示，該教具中增設(shè)一個B′接線柱，接線A、B′接線時，A必須接“+”，B′必須接“-”.是為了演示說明：接線A、B′接線柱，滑動變阻器接入阻值是整個電阻絲長度（即：甲、乙兩LED軟燈條皆亮）

6 “自制教具”在物理教學(xué)中特有的教學(xué)功能

“自制教具”的活動開展是創(chuàng)新意識形成的課外平臺，評價與改進(jìn)是創(chuàng)新的源泉，學(xué)生的創(chuàng)新在形式上表現(xiàn)為一系列問題提出、分析和各種嘗試性解決問題的努力過程，而這些都是附加在自制教具過程中的重要環(huán)節(jié).學(xué)生對自制的教具，不斷改進(jìn)、不斷優(yōu)化、不斷創(chuàng)新，這些過程實質(zhì)為內(nèi)驅(qū)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成.

低成本教具雖然成本低，但智慧不低、價值不低.利用和制作低成本教具，對教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)要求較高，不僅自己要動手參與設(shè)計和制作，還需要指導(dǎo)和幫助學(xué)生進(jìn)行小制作、小發(fā)明；不僅需要專業(yè)知識，還需要一定的動手能力.

自制教具活動不僅是教師參與其中的項目，更是學(xué)生不可缺少的提升核心素養(yǎng)的有效途徑.自制教具活動無形中滲透著“生生互動”“師生互動”“組組互動”各種形式的交流、評估，發(fā)揮評價的育人機(jī)制，伴隨著教具的不斷完善、不斷改進(jìn)、不斷創(chuàng)新過程，最終內(nèi)驅(qū)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成.所以“自制教具活動”可成為課堂物理實驗教學(xué)的有益補(bǔ)充.積極開展“自制教具活動”給予學(xué)生自由發(fā)揮的空間，極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，獲得成功的喜悅和信心，其活動作用可以融洽師生情感，也可認(rèn)為是轉(zhuǎn)化后進(jìn)生的有效途徑.

當(dāng)然學(xué)生在教具自制中，難免出現(xiàn)自制失誤或失敗，讓學(xué)生學(xué)會坦然面對失敗，敢于正視挫折，進(jìn)行挫折教育，使德育滲透于其中.教師需鼓勵、激勵學(xué)生排查失敗的原因，排除故障，直到順利完成自制作品，從而學(xué)生心理素質(zhì)得以強(qiáng)化和提高.

7 結(jié)語

自制教具所使用的制作材料都是學(xué)生生活中易得的物品，便于學(xué)生收集、課后自制活動的順利開展.不過，自制此教具手工比較容易，學(xué)生容易操作自制，目的也是能培養(yǎng)學(xué)生愛動手、愛動腦、愛學(xué)習(xí)的習(xí)慣與核心素養(yǎng)，激發(fā)其物理學(xué)習(xí)的興趣，已經(jīng)足矣.

以上為筆者對有關(guān)“自制滑動變阻器”教具之改進(jìn)的看法和基本認(rèn)識，不足之處敬請指導(dǎo)、修正.

參考文獻(xiàn)：

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