自制教具是对学校教育技术装备的有益补充

张友华

1 物理实验的本质探源

物理学是建立在科学实验中发展起来的自然科学，是一门以观察和实验为基础的科学，从伽利略创立实验方法研究物理现象以来，物理学得到了飞速的发展。所谓伽利略创立的实验方法也就是数学与实验相结合的研究方法，在科学实验的基础上把数学、天文学和物理学三门学科融会贯通，改变了人类对物质运动和宇宙的认识，以其系统的观察与实验方法彻底推翻了亚里士多德纯思辨的传统自然观，开创了以实验事实为依据并有严谨逻辑体系的近代科学，为牛顿的理论体系的确立奠定了基础。伽利略创立的实验方法说白了就是我们现在要研究的科学实验，就是人们根据研究的目的，利用科学仪器设备人为地控制、模拟、创造或纯化某种自然现象（过程），排除干扰、突出主要因素，在有利的条件下去研究自然规律的一种科学活动。新的物理课程标准提出科学探究，不仅强调观察和实验的重要，而且同时强调理性与经验的同等重要，就是要在经验的基础上，通过理性的数学建构来达到对客观自然的认识。

就中学物理实验教学来说，中学物理实验是学生认识物理概念、规律的基础，实验对培养学生良好的素质、科学作风和各种能力有重要作用。

随着教学改革的深化和新课程标准提出科学探究这一概念，物理实验在物理教学特别是中学物理教学中的作用和地位显得更加突出。然而教与学双方要真正做好物理实验、使之对提高教学质量发挥出独特的作用，却不是一个简单的问题。因为它需要的既有物理学理论和实验知识，又有教育学、心理学和教学法的知识，还要有充分的动手实践的能力。因此，能否在教学中有效地、恰到好处地运用和做好物理实验，实际上可以反映一个中学物理教师教学能力的综合水平。理论的东西人人会讲，实验却不一定人人会做。

笔者多年来致力于中学物理教学和实验教学工作，针对新的课程标准对物理实验教学，自制了一批实验教具。这里将一些不太容易做或难以做成功的实验归于疑难实验一类，进行一些分析和研究，并结合本人为解决这些疑难实验所制作的一些教具谈一点看法。

2 什么是疑难实验

什么是疑难实验？目前还没有一个权威的说法。究竟是做不了的实验是疑难实验、做不好的实验是疑难实验，还是没有条件做的实验是疑难实验呢？就中学物理实验来说，笔者认为那些原理上看似简单，却难做成功的实验或者大部分教师都不愿意做的实验就是疑难实验。中学物理教师都有这样的体会：新的物理课程标准实施后，强调了科学探究，总体上来看，课本知识的难度有所降低，但实验数却有所增加，这无疑是一种进步。但通过这么多年的教学实践，我们也发现，新课标后的中学物理课本中有不少实验，看似简单，真正操作起来，往往会发现并非想象中的那么容易。

例如，初中八年级上册引言“奇妙的物理现象”有这样一个实验，按课本所述：给你玻璃板、课本、搪瓷盘、塑料板等物品，试一试，分别隔着上述物品如图1所示，条形磁体对铁质回形针的吸引会变化吗？

“奇妙的物理现象”是学生学习物理的启蒙课。向学生们打开物理世界的大门，展示五彩缤纷、充满神奇的物理世界。通过学习让学生们初步了解有趣的物理现象、学会观察生活和提出科学问题等，以便使学生们对物理世界有一种新奇感、求知欲，产生学习物理的浓厚兴趣。引言体现了义务教育阶段物理教育的培养目标：提高全体学生的科学素质。从引言可见，本教材的主要目的不仅要从知识与技能方面培养学生，而且还将注重从过程与方法、情感态度与价值观等多方面培养学生，培养学生终身的探索兴趣，良好的思维习惯，有根据的怀疑精神和一定的创新意识。

根据初中物理教学大纲的要求和本节教材的特点，以及学生的实际情况，我们的目的要达到以下几点：通过观察、实验活动，初步感受物理现象的奇妙，激发对科学的好奇心和求知欲；经历观察物理现象的过程，初步体验观察的方法，能根据观察到的物理现象提出简单的科学问题；让学生了解物理课本各项教学设计的意图。

但在实际教学过程中，据笔者调查，有相当一部分教师根本就不做这个实验，即便做了，整个实验过程也不是很完美。为什么一个看似非常简单的实验却不好做呢？其实原因很简单，就是这个实验在设计上有问题，不便于教师灵活从容地操作，加之我们不去深入地进行分析和研究，使得这个实验成为了一个疑难实验。

物理实验教学问题很多，但对实验或者说对疑难实验进行研究，进而对实验做改进，是中学物理实验教学的首要问题，进行更深入的研究就很有必要。

3 一个典型疑难实验释疑

隔物吸钉实验 如前所述，隔物吸钉实验是初中八年级上册引言“奇妙的物理现象”中的一个实验，作为学生学习物理的起始课，这个实验的重要性不言而喻。这个实验之所以成为一个疑难实验，是因为课本中以图示的方式给出的实验方法存在问题，加之课本对这个实验又没有更多的具体说明，有些教师依样学样地去做，结果发现两只手好像无法灵活地对实验进行操作，或者磁体对铁质物质发生吸引，这使得你的实验过程难以流畅地完成，关键显然是我们没有一个能完美完成这个实验的装置。针对存在的问题，笔者制作了一个如图2所示的隔物吸钉实验装置。用这个装置，只需将纸板塑料板铁板等物品依次放入到双层玻璃间隙中即可。它的特点就是使整个实验过程方便、简洁、完美。

4 如何提高解决疑难实验问题的能力

从事任何学习与研究，不存在投机取巧的捷径可走，疑难实验的学习与研究也不例外。要求我们在学习和研究的过程中，不仅要针对教学的需要，一个一个地解决问题、积累知识和经验，而且要善于透过具体的疑难实验的研究，发现共同的、规律性的东西。具体来说，研究疑难实验，了解和掌握尽可能多的有关前人研究的资料信息是很有必要的，但一定要特别注重从众多的表面差别甚大的实验装置中发掘和把握其中蕴含的实验方法，深入不到实验方法的层次就驾驭不了疑难实验。许多便捷的实验方法不仅提供给我们化解疑难实验所需的知识和技术要领，而且更重要的是可以给予我们智慧的启迪和激励。必须以科学的态度对待疑难实验的学习与研究。

学校教育技术装备与自制教具两者相辅相成，相得益彰。为了更加有效地、科学地开展物理实验教学，在提升教师对实验教学的重视度与能力的同时，也需要研制出更多更好的自制教具，促进实验教学的发展。endprint