高中物理电磁学部分自制教具的开发与应用

乔海蓉

山西省孝义市第四中学校 山西 孝义 032300

引言：

在高中物理中，有一些知识较抽象，而且有很多物理现象和变化无法直观地捕捉到，限制了学生对于这些物理知识的理解，这就可以通过自制的教具，将相关知识直观地展现出来，帮助学生理解知识。师生共同自制教具的过程能很好地调动学生学习的积极性、主动性，会大大提高学习效果。在自制教具时往往需要尊重经济、简便以及灵活多用的原则，常见的教具开发方法也很多，最基本的就是仿制法和模拟法。

一、自制教具的原则

第一，经济实惠、取材便捷是自制教具过程中需要考虑的问题。我们可以充分利用生活中的废旧物品来自制教具。例如在《电荷及其守恒定律》的教学中，我们可以用废弃塑料瓶、铁钉、气球等来制作演示静电现象的教具；在《电容器的电容》的教学中，我们可以用易拉罐、过期的生理盐水瓶(未开封)、锡箔纸等来制作莱顿瓶；电磁感应中的线圈可以借助于废旧的网线；制作左手定定则演示仪可以用三块硬纸板(纸板上开出凹槽)分别表示磁感应强度、通电直导线和安培力的方向；小孩子的废旧电动玩具中的电动机也可以被我们用来制作电磁学中的教具。

第二，自制的教具要具有足够的直观性。制作教具的首要目的就是强化教学效果，将复杂的知识加以直观地呈现，所以在教具制作中要尽量简化教具的外观，避免过于繁杂。

第三，自制的教具要方便操作。例如，人教版高中物理选修3－1《通电导线在磁场中受到的力》这一节的“做一做”中用到的实验装置，从理论上讲比较好，但是在课堂上演示时就显示出了它的弊端——当我将实验装置放在实物展台上投影时，蹄形磁铁的S极将下面的容器遮挡住了，学生从屏幕上根本看不到旋转的液体。我们可以用废弃易拉罐，截取底部约5厘米左右高度，制成容器，用废弃的漆包线绕在容器外侧壁，将漆包线与实验室的滑动变阻器和电源、开关连接，容器中注入盐水，通电后，盐水旋转起来，如果在盐水中放一片红色小花瓣，那效果更明显且更美观。这样用通电导线产生的磁场代替蹄形磁铁产生的磁场，一方面帮助学生巩固了电流的磁效应，另一方面实验效果更易于演示、效果明显、操作方便。

第四，平衡好自制教具的教学价值与趣味性。自制教具的主要目的是为了强化教学，所以在制作中要以教学需求为出发点，但同时也应考虑教具的趣味性，以激发学生的学习兴趣。在制作过程中需要把握好二者的平衡点，在更好地服务教学的基础上适当地增添教具的趣味性。

二、自制教具的方法

(一)仿制法。在高中物理的教材或者练习册中有大量展示原型实验的资源，我们可以通过分析这些实验的原理、观察实验器材的结构，然后借助于生活中常见的材料将其制作出来，这样的制作过程就称之为仿制。比如通过观察感应电动机的结构，以及分析其运行的原理，就可以仿制出直观的教具，这个过程需要用到铁芯和磁铁等材料，在生活中都较为常见。关于仿制法的应用关键是要仔细摸索和分析教材中插图的结构以及相关的原理，而且为了强化自制教具的实用性，在仿制教具的过程中也可以适当地改进与创新。

(二)模拟法。学生在物理学习中，若遇到无法直观地观察到的实验现象，理解时就会遭遇思维障碍，为了解决这个问题，教师可以利用模拟法来为学生提供直观的感性材料，也就是将难以捕捉的现象通过自制教具呈现出来。相比较于观看视频演示实验，模拟教具更能真实地反映物理变化背后的知识与原理，比如在磁场的教学中，为了让学生掌握不同磁体产生的磁场的分布特征，教师可以采取铁屑来模拟磁感线，不仅直观而且可以观察到磁场的空间分布，这样的教学效果更好。

(三)组合法。这是为了制作出具有多元化功能的教具，也就是将一些功能较为单一的教具进行组合，制作成具有“十八般武艺”的教具，从而可以增强自制教具的利用价值。

(四)示踪法。示踪法就是利用自制教具对无法直接观察到，或者是变化非常快肉眼无法捕捉到的物理现象进行跟踪。比如在《带电粒子在匀强磁场中的运动》的学习中，教材中提到“云室”、“气泡室”装置，很多高中学校的实验室中没有配备这样的装置，教师就可以利用生活中容易获得的磁铁、酚酞等材料根据示踪法来自制相关教具，通过自制教具让学生能够观察到带电粒子在磁场中的运动，以增强感性认识。

三、结束语

综上所述，电磁学中有些知识抽象，有些物理现象和变化都非常微观，这是限制电磁学教学和学习的关键因素，所以自制教具在这部分知识的教学中就显得尤为重要了。教师要本着经济、方便操作、直观性强等原则，引导学生仔细观察实验的结构和分析实验原理，认真分析物理模型，制作出科学合理、便捷实用的教具，服务于电磁学的教学和学习，这样既能达到“一物多用、废物利用”的目的，也能在制作过程中启迪智慧、开拓思路，手脑并驾齐驱、相辅相成，培养学生创新思维，从而也能明显提高教学效果和学习效果。