自制教具在实施新课标下的独特魅力

郭志刚

自制教具活动的开展，是培养师生创新精神和实践能力的重要途径，是新课程教学改革与发展、全面实施素质教育的重大举措。自制教具活动开展得如何，将对新课程理念的全面实施和创新人才的培养产生一定影响。

一、新课标下自制教具的独特意义

新课程改革的主旨是让学生经历科学探究过程，学习科学探究方法，培养学生探究精神、实践能力以及创新意识。我校教师在教育教学改革中紧跟国家教育改革步伐，在课堂教学以及实验教学中改革以书为主、实验为辅的教学模式，提倡多样化教学模式；多措并举、因势利导地将信息技术和自制教具渗透于课程教学的每个环节中。

在新课程改革全面推进的今天，如何培养学生的探究精神和实践创新能力是当务之急，是每个教育者的首要任务。这就需要一线教师践行新课标，立足岗位，勇于创新，融多媒体与创新教具于一体，让自制教具为教学服务。

实验教学是实施素质教育的主阵地，一个学校实验教学及自制教具活动的开展情况，体现了基础教育为高一级教育输送人才的创新能力。“科教兴国”理应率先以“科教兴校”为施教目标。我校拥有一支团结、奋进、务实、向上的自制教具团队，将课堂教学和实验教学开展得有声有色，每时每刻都在潜移默化地感染着在校学生，点拨他们的创新心灵。因此，我校培养出的学生是“站起来能说”“坐下来能写”“动手能创新”的备受欢迎的新一代中学生。

我校践行“人人皆参与”“处处皆团队”“事事争创新”的思想，在历届省、市组织的自制教具评比中均取得优异成绩，展现出自制教具在新课程标准下的独特魅力。

二、自制教具在新课标下的独特功能

1.自制教具的高效性

新课程标准所设计的实验及探究活动，部分受当时科学技术的制约和时代限制，一些很易渗透现代教学手段和知识内容的实验起点较低、创意陈旧、观念落后。例如“焦耳定律演示实验”(实验所用装置获河北省第九届自制教具一等奖)，因当时科学家就身边仅有的物质条件而设计出此实验，在当时具有很大影响力及推广意义。在科学技术飞速发展的今天，实验装置不免有些落后，但又没有更好的东西取而代之，所以从设计开始一直沿用至今。笔者认为“焦耳定律演示实验”是初级中学定量实验中的一个重要实验，关系到公式Q=I2Rt中3个基本物理量的测定，任何一个量的测量都至关重要。因此通过多年实验教学尝试，对本实验做了重大改进。

(1)组成与原理

该演示仪由密闭容器(锥形瓶)、导液玻璃管、电阻丝、接线柱、四孔橡胶塞、调气阀、后背板、底座等组成。其原理是：给密闭容器的电阻丝通电，电阻丝放出热量使密闭容器内的空气受热后体积膨胀，压强增大，从而推动玻璃管指示液面上升。液面上升高度大小表明了电流通过电阻丝产生热量的多少，进而说明通电导体放出热量跟电流强度、电阻和通电时间有关。

A，B，C为3个同样构造的密闭容器。

锥形瓶、四孔橡胶塞、导线、导液管、调气阀、镍铬合金丝、染色液。

(2)使用方法

准备：实验前，先将A，B，C三个密闭容器加入约100mL染色液，塞上四孔橡胶塞，调节调气阀，使3个导液管的液面都在零刻度处。然后关闭调气阀，并将演示仪的接线柱串接起来连到电源上。

实验时，可一次性研究焦耳定律公式中三个物理量：I，R，T。也可分别演示R的大小，I的大小。

一次性验证焦耳定律

观察电流通过导体(纯电阻电路)产生的热量与电流强度、电阻和通电时间的关系。

将A，B，C三装置依次串联起来，再将C容器的电阻R3与R4并联，接通电源。

自制了“焦耳定律演示仪”，使其能在较短时间内一次性获得公式中的I，R，T的定量关系。通过自制的“焦耳定律演示仪”，解决了教科书里原实验难以达到知识点的最高境界，将本节教材的知识点、重点、难点解释得淋漓尽致，充分展示了自制教具的节时性、高效性、科学性、验理性。

2.自制教具的科学性

科学来不得半点马虎，必须脚踏实地，熟知实验原理、方法、操作。在新课标初中化学课本，拓展知识H2爆炸实验的操作中，按照教科书介绍的方法去完成，会对施教者及学生产生恐惧心理，并且操作成功率也很难把握。为改变此教学实验的不足，通过多年实验教学摸索，自行设计制作了“氢气爆鸣演示仪”[获邢台市第十届(教学成果)自制教具一等奖]。该教具能控制爆鸣室的通气量，同时改用高压点火方式，使本实验操作起来安全易行。运用新工艺、新方法，充分展示了新课程理念在素质教育课堂中的实施。该教具设计科学合理，揭示科学知识正确、操作简便、现象明显，最大限度地激发学生的探究欲望。自制教具的使用，使学生对重难点概念的理解变得容易得多。

3.自制教具的环保性

新课程标准下的《物理》教科书中，在讲授气体扩散教学内容时，使用了能观察到分子运动的NO2气体，该气体在实验教学中使用频率较高。但NO2气体是有毒的，危害人体健康，污染环境，所以很多学校把物理、化学教学中使用较广泛的NO2实验，改为理论讲解或播放视频，而不去真正实验，这样就失去了实验原有的主旨。针对这一现象，我校教师多年一直深思并研究，对此实验进行创新设计，经反复探索设计制作了“分子运动演示仪”(获邢台市第十一届自制教具一等奖)。该教具设计科学、制作简单、验理准确，巧妙地将气体扩散的知识点呈现给学生，大大弥补了以上不足，并且科学环保，从实验室制备NO2到演示NO2的分子运动，再到NO2的回收，始终在一个密闭容器内进行。运用新工艺、新方法，操作简单，安全可行，节时高效，绿色环保，具有可复制性、可操作性强的特点。

4.自制教具的多功能性

新课程标准人教版九年级《化学》教材(上册)，在空气成分的测定及质量守恒定律演示实验中，其设计存在不足。教科书所展示的实验，一是对环境有污染，二是量化不够严密，三是易造成错误认识。针对以上不足，创新设计制作了“空气成分测定及质量守恒定律演示仪”(获邢台市第十届自制教具一等奖)。

(1)实验步骤

①取红磷适量(足以把容器内O2耗完还有剩余)；

②塞上五孔塞，连好电路；

③连接好装置，检验好气密性；

④闭合电键，反应开始；

⑤反应停止，冷却后，慢慢打开水止，烧杯中的水就会吸到发生器内。

(2)实验特点

整个反应在密闭容器中进行，无任何污染物泄露，不会对环境造成污染，有利于对学生进行环保教育。具有操作简单、安全可靠、现象明显的特点。

一仪多用，可以用来做质量守恒定律实验，只要把水止处的橡皮管与直角导管断开，用水止夹夹住橡胶管即可。

“空气成分的测定”及“质量守恒定律”是教科书中的重点也是难点，为解决教学仪器的不足和教学重难点的突破，创新设计的自制教具必须符合基础教育课程改革的基本理念，有利于推进素质教育，培养创新精神和实践能力，有利于实验教学，体现科学知识和科学过程相统一的原则。有利于学生学习科学知识，树立科学意识，有利于引发学生思考，适于探究式教学。该教具设计巧妙、构思新颖、操作方便、制作简单，稍微改动既可做“空气成分的测定”又可做“质量守恒定律”实验，充分体现了这款自制教具的多功能性。

5.自制教具的创新性

自制教具在符合科学性和教学的适用性的前提下，要不断创新，使其更科学、更合理。这就要求我们工作在各个战线上的教师以及科学探究人员不断地丰富和更新知识，加强理论研究，积极学习和探索。随着时代发展，学习新工艺、新技术，应用新工艺、新技术，勇于实践研制新教具，填补教具的不足。

在素质教育的进程中，通过多年实验教学探索、尝试、实践研究，有关液体压强的仪器有很多，如“液体压强演示仪”“帕斯卡球”等，但唯独没有“气体压强演示仪”。怎样证明气体与液体同性？教科书只能借助“墙壁衣钩”“热桶冷封”实验突破本节难点，很难说服学生。笔者设计了“气体压强演示仪”(获河北省第十届自制教具二等奖)，这项自制教具填补了“气体压强演示仪”的空白。

“气体压强演示仪”在实验教学中得以广泛运用，验证准确，操作简单，现象明显，生动形象，将密闭容器内气体向各个方向都有压强一一展示。大气压强实验清楚明了，将知识与智慧融为一体。该教具设计新颖，构思巧妙，充分体验了科学实验的方式、方法和内容。

6.自制教具的探索性

自制教具对丰富教学内容，培养师生创新精神和实践能力，提高教学质量，推动基础教育课程改革起到了积极的作用。

我校教师设计制作了“有毒气体制备及性质探究仪”(获河北省第十届自制教具三等奖)，初中化学硫的燃烧，酸雨危害的模拟实验，高中化学H2S，SO2，NO2的制备及性质实验，都涉及有毒、有污染的气体。这些实验按教科书中的介绍去完成，或多或少会对探究者带来危害，对环境产生污染。经过多次尝试，不断改进，我们制得了具有探索性的“有毒气体制备及性质探究仪”，使此类实验在密闭容器中进行，并可以吸收、处理尾气，最大限度地减少了对实验者和环境的污染。该探究仪节能、环保、快捷，符合未来化学自制教具的走向—管道化、封闭化、仪器化，且容纳实验多，还可进行分子运动、空气成分测定、燃烧条件探究等，将诸多知识点、重点、难点，借助创新教具化整为零。

实验做得好、做得巧，可以起到四两拨千斤的作用。我们的教学不仅仅是要“教给学生知识”，更重要的是启迪智慧、点拨灵性，埋下一颗颗爱科学、探究科学的种子。一直以来，我们通过一系列自制教具的探索及巧妙的实验来激发学生学习科学的热情，找准学生学习的切入点，最大程度地发挥和挖掘教学仪器及自制教具的特有功能。

三、自制教具的展望

我省自制教具在国家举办的一系列自制教具活动中都走在全国前列，为实验教学改革做出了贡献。在全国自制教具评比活动中取得七连冠，成为我省普教事业的亮点。

1.自制教具的研究没有止境

教育是一项事业，办好学校有三大支柱：教材、教师、教具，三者缺一不可。当教材、教师具备后，教具就成了提高教学质量的关键所在。教育事业的创新、发展对教学仪器的需求没有止境，所以自制教具的研究也没有止境。教育改革的发展离不开教具，只会对自制教具提出更高的要求，而自制教具的发展没有最好，只有更好。

2.自制教具有广泛的群众基础

实验技术人员、广大教师、教育界的领导和工作人员把自制教具活动当成一项事业去完成，他们不惜体力、精力和财力，为这项工作的开展坚持不懈，忘我工作，为自制教具研究提供了强有力的后盾和保障。

3.自制教具要有完整的评价机制

自制教具的制作对制作者来说也是一个知识内化再吸收，并且再将知识外化应用的过程，坚持正确的研究方向和理论指导，及时总结经验提出改进意见，在今后自制教具活动中少走弯路，不断前进。在各级领导的重视下，自制教具活动形成一套完整的选拔、讲解、交流体制。过去的成绩只能说明过去，如何认识自制教具的现状、发现问题，对我们来说更为重要。

四、结束语

随着社会的发展、科技的进步，新设备和新工具的应用，一定会促进高、精、尖自制教具的设计和制作，一定会有更多的创新教具不断推出，一定会在新课程教育教学实践中展现其独特的魅力。