中学物理DIY教具的探索

史江云

[摘           要]  主要对中学物理DIY教具进行探索，讨论了DIY物理教具的研究背景和研究意义，探索如何DIY物理教具，并且设计了一份DIY教具实例——玻璃瓶的妙用。

[关    键   词]  中学物理;DIY;教具

[中图分类号]  G712             [文献标志码]  A         [文章编号]  2096-0603（2020）12-0148-02

物理学是一门以实验为基础的学科。对中学物理来说，实验教学是一个非常重要的环节，物理课堂教学能够顺利并且有效开展的重要因素之一就是正确利用实验教具。但是，一方面由于有些学校的实际教学条件不理想，另一方面由于厂家生产教具在教学效果上的局限性，实验教学在教具上存在很大的不足。因此，发动师生一起DIY实验教具对实验教学有着深刻的意义。

DIY教具是师生为适应教学需要、改革教学方法而自行设计的形象化教学器具，它凝聚着一线教师丰富的教学经验，是教学科研成果的重要形式之一。

伴随着近年来基础教育课程改革和素质教育的有效推行和不断深入，DIY教具在物理日常教学中发挥着越来越重要的作用。DIY教具有利于提高物理学科的教学质量，培养学生的创新精神和实践能力。能在课堂中大力推广、使用DIY教具，重视DIY教具的作用是物理教学的一条重要指导思想。

一、DIY教具的研究背景

在中学物理教学中，最基础的就是实验教学。因为有趣的物理实验现象能激发学生的学习热情，能培养学生的观察和思维能力，从而提高学生的科学素养。但在当下的教育发展中，由于诸多原因，如资源短缺、应试教育盛行、忽视实验教学等，造成实验教学没有在实际教学中得到较好的开展，而学生则因此表现为探究与创新的意识不强。虽然随着人们对教育的不断重视，学校的教学设施逐步得到了改善，多数学校已经配备了电教设备。但在实际教学中，厂商统一生产的实验器材并不能与教师对实验教具的需求相契合。

另外，在物理实验课上，教师往往会制定相同的教学大纲，配备相同的实验教材，在教学中为了能高效完成既定的教学计划，教师会事先亲自把实验的目的、内容、详细步骤等周密地计划好，让学生只要按章办事就好，实验变得机械而无趣，这样的实验不但缺乏探索性和创新性，而且学生的实验技能并不能得到有效的锻炼。

而对偏远的农村学校而言，实验器材缺乏。若DIY教具再得不到普及，就会制约物理课堂的实验教学。DIY教具虽然有助于缓解教学设施短缺，并对锻炼学生的观察能力、动手能力、思维能力以及形成良好的科学探究习惯和创新精神发挥着重要的作用，但很多教师并没有动手做过教具，在动手制作方面往往会有诸多困难，有些教师则在教学中根本不用教具。

二、DIY教具的意义

教师在DIY教具时多会对学生的认知规律以及能否突出显现物理本质规律予以充分考虑。DIY教具常表现出结构简单、学生易理解的特点。因此，DIY教具既能使学生知其然，又能使学生知其所以然。DIY教具虽然结构简单，但往往蕴含着许多物理学思想，不仅能够启发学生思维，而且能向学生展现重要的物理原理，使学生在实验教学中能迅速抓住事物的本质，有利于培养学生的创造能力。

DIY教具注重在实际教学中的使用，具有“做以致用”的鲜明特点，故被称为“活教材”。所以，DIY教具显示其无限生命力的根源在于服务和服从于教学。

DIY教具的意义主要体现在以下几个方面：

（1）给学生提供丰富的感性材料。

（2）激发学生对物理课的兴趣，开发学生的智力和非智力因素。

（3）加强理论与实践的联系，培养观察能力，提高感知效率。

（4）开发DIY教具的教学功能，提高仪器的利用率，改善实验效果。

三、如何DIY物理教具

（一）DIY物理教具的设计思想

首先，物理教具是辅助教学的工具，是为教学内容而服务的，它应该能够准确而形象地展示物理现象或揭示物理规律。其次，教具的设计必须是切实可行的。最后，教具的设计最好要兼顾趣味性，这样容易激发学生学习物理知识的兴趣，从而更好地达到理想的教学效果。

（二）DIY物理教具的设计要求

关于物理教具制作的设计，主要有以下几个方面的要求：

（1）制作的物理教具结构应该简单，使用应该方便，尽量使学生容易看清楚教具的各个部件。

（2）制作的物理教具所演示的物理现象应该明显和突出，能够揭示物理现象的本质和规律。

（3）制作的物理教具稳定性要好，实验成功率要高，一个教具尽量具有多种功能。

（4）制作的物理教具要就地取材、因陋就简，同时应该注意保管方便和使用安全。

四、DIY物理教具案例——妙用玻璃瓶

（一）DIY玻璃瓶演示器

300ml玻璃瓶一个，毛细玻璃管一根，橡皮塞一块。将毛细玻璃管穿插在橡皮塞中，并将橡皮塞紧紧地塞入玻璃瓶中。该设计的优点在于简单、巧妙、可一物多用。

（二）演示

1.演示微小形变

在该玻璃瓶中盛装有色液体，调节毛细管中液柱的高度，使之刚好到达管中间的位置，然后稍微用力挤压玻璃瓶，可观察到液柱上升的现象。

2.演示汽化吸热现象

用一块布蘸取酒精包住玻璃瓶，之后可观察到毛细管中液柱在下降，这个现象说明酒精汽化的时候会吸热，并使瓶中液体的温度降低而冷缩。

3.演示热胀冷缩

在玻璃瓶中盛装有色液体。调节毛细管中液柱高度刚好置于管中部，然后将玻璃瓶置于盛有热水的水槽中，可观察到玻璃管中的液面逐渐上升，说明玻璃瓶中的液体受热膨胀;再将玻璃瓶置于盛有冷水的水槽中，可观察到玻璃管中的液面下降，此现象说明玻璃瓶中的液体遇冷体积缩小。

4.演示颜色与吸热

用同规格的玻璃瓶、毛细管和橡皮塞做两套演示器，在两个玻璃瓶中盛等量的有色液体。将其中一瓶外壁用墨水涂成黑色，把两个毛细管中的液面调节到相同高度，再用辐射加热灯同时照射加热，可观察到毛细管液面上升快的为黑瓶。如果将这两个瓶子涂成不同的颜色，也能观察到以上相同的现象。这就说明物体的颜色越深对光热的吸收能力就越强。

5.演示液体内部压强特性

在演示器中放—个小气球，用细线系住并穿入毛细管中，气球下系一小金属棒，向玻璃瓶中注入透明液体，在毛细管上方拉动细线使气球在玻璃瓶中上下移动，此时可观察到气球的体积随着其在玻璃瓶中的深度变化而变化，说明液体内部压强随着深度变化而变化。

（三）演示效果

热胀冷缩、汽化吸热、微小型变等物理现象，在中学物理的教学中一直被列为教学难点。因为这些现象在生活中不易观察到，在学生的主观意识里，它们是模糊不清的。就算是在教师讲解后，学生也只能死记结论。而通过这些日常生活中能接触到的材料来演示这些现象，将物理与生活联系起来，不仅能使學生从根本上理解物理规律、突破教学难点，还能激发学生对物理的学习兴趣。

DIY物理教具在使用的过程中呈现的许多物理现象，能很好地引起学生浓厚的学习兴趣，激发学生的探究心理。制作DIY物理教具是一项创新性、探索性的活动，具有较高的教育价值和较好的教学功能。在新的教育形势下，物理教具的设计和制作凸显了时代的特色，也成为很多学校教学教育工作的一项重要的内容。

DIY物理教具既可以拓展学生的思维，培养师生的创造能力，也可以补充目前物理实验仪器的一些不足之处，同时能提高物理课堂的教学效果。所以，在物理教学过程中，增加物理教具的研究与制作环节，对物理教学工作大有裨益，这也是一个优秀物理教师的必备能力。

◎编辑 郑晓燕