初中物理实验教学中自制教具的开发与应用

翁志鹏

摘   要：实验是物理学科开展教学活动的基础，通过实验可以使学生的观察分析能力以及学习兴趣等都得到激发。新课程改革中指出要让物理更加生活化，让实验器材生活化。自制教具主要是利用身边的一些废弃材料，采用简单的方法来制作实验教具，让学生可以通过生活中常见的事物来了解一些比较深奥的物理现象及原理，加深他们对于物理知识的理解。本文以制作的物理实验教具为例阐述分析自制教具在初中物理实验教学过程中所起到的作用。

关键词：物理实验教学;自制教具;开发;应用

随着我国新课程改革进程的加速，不少学科教学受到新的教学理念的影响。初中物理实验教学过程中就要积极利用身边随处可得的原材料开展物理实验，在将物理生活化的同时也让学生可以切实感受到物理的实用性[ 1 ]。这就需要物理教师在教学过程中树立起应用自制教具的理念，还可以让学生与教师一起制作一些教具，这样不仅会让他们学习到物理知识，还可以提升他们的创新能力与动手能力。

1  自制教具的特点

1.1  直观性

对于教学过程中遇到的一些重难点及其急需要解决的问题制作专门的教具，这样可以方便学生观察，以更形象具体的方式把所想要传达的内容传递给学生，以此来为学生创造更多动手的机会，使学生的学习兴趣得到提高。比如在讲到温度与电阻的关系时，可以利用一些废旧白炽灯的钨丝，将其连接在有小灯泡的电路当中，再使用酒精灯来进行加热，让学生观察小灯泡的亮度，小灯泡所表现出亮度的变化情况就生动形象的表明了温度与电阻之间的关系。

1.2  廉价性

教具是教师开展教学活动的重要手段之一，对于“教”和“学”都有着重要的意义。自制教具必须要考虑材料的经济性，即尽可能使用身边的原材料，发动更多学生从自己的身边收集材料，比如一些饮料瓶、乒乓球、绳子等[ 2 ]。在课堂上向学生们展示他们熟悉的材料，可能会比那些实验室中的教具更加具有吸引力。也可以使学生的参与积极性被充分调动起来，培养他们勤俭的好习惯。

1.3  针对性

自制教具一般都是针对教学当中的重难点问题，这样也弥补了已有教具的不足之处，同时为学生提供更多亲自动手制作教具的机会，培养他们的创新能力，对传统的教学方法起到了促进的作用。

2  自制教具在初中物理实验教学中的作用

2.1  弥补已有仪器设备不足

初中物理知识体系在不断更新的过程中，而教具似乎永远也无法满足教学的实际需求。虽然我国也逐渐在完善已有的教学仪器生产体系，但是器材的供给与实验需求仍然存在差距。比如一些教具在数量和品种方面都存在问题。厂家在生产教具的过程中基本上是有选择性的生产一些产品，尤其是一些十分简单的教具，是布置的批量生产的。但是为了满足教学需要，还需要学校的教师与学生根据实际的课程目标与任务来自制教具，以此来弥补传统教具的不足之处。

2.2  拉近与生活的距离

厂制仪器虽然比较规范而且也可以使物理现象得到较好的展现，但总是会让学生产生一种陌生感，这主要是因为学生在实际生活当中无法接触到这些产品，只能在特定的实验室才可以接触到[ 3 ]。久而久之学生就会认为物理只存在于实验室和课本当中，对物理学科的认识也会存在偏差。但是实际情况却是，生活中处处都是物理知识。自制教具的材料来自于日常生活，也都是学生们可以经常接触到的物品，所以他们如果在物理实验当中接触到这些物品时会激发他们的好奇心，好奇这些在生活中已经被扔掉的東西还能有什么应用价值。比如可以使用吃完的薯片筒制作小孔成像仪器，用生活中的物品来解释物理规律及现象，会让学生养成观察身边物品的习惯。

2.3  提高学生动手能力

在传统应试教育阶段，学校的物理实验基本上都是停留在形式上，教师负责操作，学生负责看，学生参与到实验中的机会很少，这也使得学生的学习方式受到限制，同时也使他们的创造性被扼杀。在实际制作教具的过程中，教师可以让学生参与其中，也可以让学生单独制作相关的教具。学生在制作教具的过程中可以将自己丰富的经验与材料有机结合起来，进行交互活动。

2.4  培养科技创新意识

教具的制作需要通过多个环节才可以完成，比如构思、设计、材料选择、具体制作以及后期的调试等，而且还需要进行多次的修改，经过这不同的环节可以为学生创造更多锻炼与实践的机会。如果是厂制仪器，一般都比较贵重，在使用的过程中教师会担心学生损害仪器，因此要求与规定都很多，也会限制学生的操作。但是自制教具，不仅材料获取容易，而且也使学生的主动性与积极性得到提高。教师也不用担心学生在具体实验的过程中弄坏器材而不放心他们去做实验。学生有更多动手实践的机会，同时能及时地发现和解决问题。

3  初中物理实验教学中自制教具的具体应用

3.1  自制机翼模型的应用

当前在初中物理所采用的人教版教材当中，在八年级下册第九章“压强”当中第4节的“流体压强与流速关系”学习的过程中需要借助于课本当中的“机翼模型”实验让学生明确机翼上下表面的流速不同。但是课本上所设置的这个实验无法让学生详细的观察到机翼的实际受压原理及情况，只是让学生借助于机翼向上翘起来明白机翼上表面的压强要比下表面受到的压强更小。这样有些抽象的实验对于一些学习程度比较好的学生可以明白实验所想要让学生明白的原理，但是对于一些学习程度比较差以及领悟能力比较差的学生，想要理解难度就会很大。

针对该实验存在的问题，我设计了一个教具，通过这个教具的演示让不同程度的学生都可以明白机翼的压强原理。主要设计如图1。

笔者所设计制作的这个“机翼模型”是由废旧的泡沫板与小风车制作而成，取材容易，制作过程更是十分简单，学生通过观察“机翼”上下风车的转速情况可以明确其上下表面流速所存在的差异。

3.2  自制数字温度记录仪的应用

数字温度记录仪主要是为了解决物理教学过程中自动测量温度并且记录相关数据的问题，并且让得到的数据进行实时的记录，从而可以更快速准确的得到在热现象当中所呈现出的温度变化规律。将其应用在热现象的相关实验当中来探寻物态变化的规律，具备了观察直观方便，精度高的优点，而且还可以实时测量并进行自动化演示，不仅使数字化实验系统低成本目标得以实现，而且也使得实验教学效率得到提升。图2为笔者设计的数字温度记录仪示意图。

所制作教具有以下特点及用途：

特点：本教具应用Arduino控制器负责数据采集和实施显示，并通过蓝牙发送数据到手机端进行同步处理，绘制温度变化曲线，在学习热现象的物态变化规律中，可以用其来研究水沸腾，冰块熔化等过程中的温度变化曲线，具有小巧节能，简单易用，高效等特点。

用途：本教具可以实时读取温度数据，精度达0.01℃，并可以在手机App上实时绘制温度变化曲线。

4  总结

实验是物理教学的重要构成环节，传统的实验教学过程中使用的厂制仪器价格昂贵，教师对学生参与实验要求较高，导致学生对物理学科形成一种片面的认识。自制教具借助于日常生活中常见的材料，通过师生合作制作或者学生独立制作提高学生的参与积极性，符合新课程的理念，更能培养学生的物理核心素养。

参考文献：

[1]吴庆安.自制教具在初中物理教学中的作用及应用[J]. 新课程导学，2016（8）：12.

[2]郭素华.自制教具在初中物理实验教学中的应用[J]. 中国校外教育，2015（14）：123.

[3]陈行东.自制教具在初中物理实验教学中的应用[J]. 新课程（上），2012（3）：132.