自制物理演示实验器材，提升学生对大学物理实验课堂兴趣

钟兴梁 毛雪丽 马婷婷

【摘要】从一个复杂的原理或现象通过简单的演示，让同学们能直观的看出其中的奥妙。自制趣味物理演示器材不仅能提高制作演示器材学生的思考与动手能力，还能激发学生对物理的兴趣，使老师的教学更加轻松。

【关键词】自制教具 大学物理 演示实验

【基金项目】西南科技大学实验技术研究项目（17syjs-09）；西南科技大学教育教学改革与研究项目（16xn0046）。

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）45-0182-02

根据调查发现，国外多数知名高校都十分重视大学物理演示实验在教学和培养学生创新能力方面的作用，他们的演示实验设施完善，内容丰富[1]。但由于经费原因或者是演示器材过于复杂，国内大多数学校在物理教学中并没有演示器材可以使用。我校就严重缺乏实验演示的相关设备，教师在实验教学时就按照实验过程告知同学如何使用仪器进行数据的测量，同学们只关心测出数据，一场实验下来谈不上兴趣。对于基础实验面临的问题，自制演示实验器材的作用就至关重要，不仅能丰富物理实验课堂趣味性，也能使教师的教学更具有说服力。

一、自制演示器材设计与演示

1.电磁感应

电磁感应的原理广泛的运用于生活，当我们把铁锅放上电磁炉，不用生火也能做出美味的饭菜。电磁感应广泛的应用于生活，但是很多同学并没有去了解其原理，因此通过实验演示让学生认识什么是电磁感应现象。演示开始时，先将两个螺线管缠绕在一根铁芯上，将螺线管的一端接电源，并在另一端接出两根导线与一LED小灯相连接，并在透明的塑料板上均匀的洒上细小的铁屑，接通电源，发生的现象：铁屑的变化反应了在通电的螺线管周围会产生磁场，并可清晰的看见磁场的分布，同时变化的磁场，使得在其变化的磁场内的螺线管产生了感生电流，使LED小灯发光，将一万用表接在LED灯的两端可清楚的看见有电流的有读数显示（如图1）。

2.分光计

我们依稀还记得那雨后挂在天边绚丽的彩虹，阳光照射下的彩色气泡。那么通过光的色散原理来制作演示器材。演示开始时，选择光束集中且强度大的光源，把光源固定在一个位置。打开光源，一束白光垂直入射四棱镜，白光经过四棱镜时，由于各色光的波长不同而发生色散现象，从而在不同的方向会产生不同的色散光，找出七种不同光的出射位置，选择发生色散的光强度最强光束将其用光纤引出，光纤作为一个光的接收装置能通体发出所接收的光，增加观赏性。并且在背景屏上也能看到不同颜色光的光路（如图2）。绚丽的光产生一种美感，虽然装置简单，但是看起来很有科技感，能引起学生的兴趣。

3.薄透镜焦距测定

薄透镜在我们日常生活中运用非常广，薄透镜在照相机，望远镜等产品中是必不可少的部分。搜集资料后发现，日本几年前就设计出来了一种衣服，从后边能穿过身体看到前面的景物。这一现象很有趣，只需要改变透镜组的焦距就可以达到这样的效果，利用经打磨的光学透镜来把光线折射从而造成隐形的错觉。先准备两组焦距不同的薄透镜，第一和第二个透镜间距为两个不同透镜的焦距之和；第三和四透镜间距也为两个不同透镜的焦距之和；第二三个透镜间距为2·f2·（f1+f2）÷（f1-f2）。演示开始时，设定好的位罝摆放两组透镜，就可以把穿过中间的光线扭曲至绕过金属棒，看起来金属棒变得隐形了。当用手指放在第四个透镜后，从侧面看发现金属棒和手指在同一直线上，从前方看到了手指但依旧看不到金属棒（在焦距处），就感觉像是手指透过了金属棒（如图3）。

二、演示器材配套的演示视频的录制

多媒体教学是指在教学过程中运用系统科学的观察和方法，组织多媒体信息，形成合理的教学结构，以实现教学优化，使学生真正体会到物理学科的学习方法，提高学生观察及分析问题的能力[2]。在加入实验演示这一环节后，一部分演示实验在演示时可能占用的时间较长，但学时依旧没有变，从而压缩后面的内容的时间，导致教学质量不佳。面对这一情况我们可以选择用简短的插入动画和模型的视频，在课前进行演示，既不占用实验课堂时间，又能使课堂气氛变得活跃。

三、自制物理演示器材用于教学的作用

大学物理演示实验具有把复杂的物理理论用简单的物理演示实验诠释出来的独特优势。演示实验能将学生以往的记忆性知识和生活中的所感所见相结合，从而有效地缩短学生理解抽象理论的时间，达到缩短课时，提高教学质量的目的，更好的激发学生学习物理的兴趣，给学生更多的学习動力。

1.对学生的作用

首先可以用简单直观的演示实验来锻炼学生的观察和分析能力，进一步锻炼思维能力。通过锻炼后再增加演示实验的复杂度，让学生自己去观察分析物理现象和过程。同时创造条件，使学生参与到演示实验的展示、制作、维护、改进等创新实践活动中，充分发挥学生的主观能动性。通过自制与大学物理实验教学配套演示实验设备和视频，教师在课堂上演示，突破现有教师讲解实验内容，学生填鸭式记录实验步骤，测试实验数据的沉闷的教学方式。通过演示生活相关物理现象，把来源于生活的趣味物理实验在基础物理实验课堂中演示出来，使学生了解物理实验与生活息息相关，不仅能够提高学生对实验课的兴趣和主动动手参与度，还能改变以往学生认为大学物理实验课无用论的思想。使学生充分参与到物理现象的思考中，并能够清晰的明确本次实验课程的目的，真正实现学生从被动填鸭式实验课程转换为自觉主动的动手验证的实验过程。

2.对学校的作用

对于大多数高校实验演示器材的短缺，通过自制演示实验器材这条路能帮助学校完善演示设备，还能帮助学校培养这方面的人才。由于演示器材的短缺，很多本科生都表现出对物理实验不感兴趣的态度，他们认为实验就是单纯的去完成学业要求，并不去反思做这个实验到底有什么用，往往是做过就忘了。对于这些学生，并不能培养到他们的创新和实践能力，这就意味着和有着这些能力的人存在着差距。若是学校足够重视演示实验对教学的作用，把演示实验加入课堂，开设相应的实验室开放基金或者比赛，鼓励学生自制演示实验器材，这样不仅有利于提高学生的动手能力和创新能力，还有利于学校培养物理方面的人才。

结束语

物理实验课堂可以充分利用演示器材来增加学生的兴趣，鼓励学生自主开发演示器材。使学生从观看演示者变成演示者，让学生培养出自主探究能力和实践创新能力，这就是课堂演示实验的意义所在。

参考文献：

[1]刘慧，乔月凤.大学物理演示实验教学现状及本校开展情况.物理通报，2014（11）：81-83.

[2]陈璐畅，邓有鸿.如何让演示实验在物理教学中发挥真正的作用[J].物理通报，2017（07）：96-99.

作者简介：

钟兴梁， 西南科技大学理学院应用物理学1503级本科生。

马婷婷，西南科技大学理学院讲师，从事大学物理实验教学及仪器开发工作。