浅谈教学演示仪的设计与制作在高中物理教学的重要性

摘要：本文阐述了教学演示实验仪器的设计与制作在普通物理教学中的重要性，针对目前我国物理实验教学的现状并结合当前物理教学中存在的实际问题，提出几点建议，使物理实验教学能充分发挥其在素质教育中的特殊作用。阐述了普通物理电磁学演示实验仪的原理和作用，并对自己设计和制作的演示仪器进行了详细的说明。论述了普通物理演示仪的设计与制作的基本要求、如何利用自制仪器提高课堂教学效果以及在物理教学过程中进行演示实验要注意的问题。另外对如何发挥自制演示仪器设计与制作的积极作用，提高对演示实验的重视程度、培养学生学习物理的兴趣、掌握正确的学习方法进行了论述。

关键词：教学演示仪;自制

物理是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学，是一门建立在物理实验基础上的学科。物理学中的概念、规律及结论，往往都是建立在实验的基础上，经过总结概括得出的。

物理学作为一门科学的地位是由物理实验予以确立的，物理学理论必须接受实验的检验，并在实验的过程中不断地得到修正、补充和完善。在物理教学中实验是学生获得物理知识的重要手段和方法。通过实验，不仅能够激发学生学习的积极性，使学生自主的获取物理知识，还可以培养学生的思维能力、创造能力和实践能力，并且在提高学生良好的科学素养方面都有着极其重要的作用。

物理教学必须以实验为基础，这是由实验本身的特点及其在物理教学中的作用决定的[1]。在物理学发展的过程中，物理实验教学起着举足轻重的作用。物理实验作为教学的重要手段，能够将学生学习的理论知识和生活实践有机的结合，拉近物理与生活的距离，从而使学生对物理的概念、规律及原理得到充分的认识。

中学物理新课程标准明确规定了实验教学的任务，并把培养学生的实验技能作为中学物理教学的目的之一。通过实验来加强中学物理的教学，提高教学效果，培养学生的观察能力、操作能力和分析能力。在提倡素质教育的今天，物理实验显得尤为重要。

随着素质教育的进一步深化，我国不少专家学者和广大物理教师对中学物理实验教学的重要性的认识在逐步加深。国内学校也普遍提出应加强实验仪器的设计与制作，各地教育部门也制定了相应的物理教学改革方案。但就目前而言，物理实验教学的现状还是不容乐观的。物理实验仪器的设计与制作在各学校的开展也不尽人意。主要存在以下几个问题：

首先，学校和教师受传统教育教学的影响，往往用演示实验代替学生动手实验。有些教师认为实验是可有可无的辅助手段，甚至形成了“做实验不如讲实验，讲实验不如背实验”的思想观念。加之多媒体教学在学校的普及，使得部分教师过分依赖多媒体进行模拟实验，大搞“纸上谈兵”，学生只看不动，导致学生的动手操作能力得不到提高。总而言之，目前大部分教师在课堂教学上很少带领学生动手做实验，放弃了运用实验的直观教学方法，忽视了对学生各项能力素质的培养。这样不利于提高学生发现问题和解决问题的能力，不利于学生创新思维方法的形成。

其次，实验器材不足是大部分中学尤其是农村中学普遍存在的问题。这主要是因为上一级教育部门或学校对实验不重视。虽然近几年各级政府和教育行政部门加大了对中、小学实验仪器和电教设备的建设投入，但是仍然有部分仪器得不到及时的补充或修理。

再次，中学物理实验大多数与科技前沿相距太远，而且受到教材、场地、实验器材以及时间等的限制，实验就只能停留在教材中和实验室里，使学生感觉物理实验毫无趣味可言，严重制约了学生学习的趣味性、主动性、能动性和探究性。长此以往，学生对物理实验的思想缺乏了解，对实验器材不熟悉，所以很难根据实验目的独立设计实验并且选择仪器。这是不能较好的进行物理实验教学的主要原因之一。

另外，物理教师对课堂实验的准备，不仅仅是需要准备好实验器材，课前还要对实验仪器进行多次的调试，这样才能保证在做实验时能够达到预期的实验效果。有些教师在课前没有对仪器进行检查和调试，最后使得实验现象不理想，有的甚至出现相反的结论。这样的实验现象不但不能帮助学生理解讲授内容，反而会使教师讲述的内容显得牵强，没有说服力。还有一种情况就是学生在做实验前，教师没有把实验原理及仪器的使用方法及性能向学生交代清楚，没有讲清学生应重点观察的事项。学生还没有思想准备，实验已开始，而学生还不知道应观察什么现象时，实验已结束，所以学生的观察没有重点，影响实验效果[2]。这会导致学生在观察、分析及总结实验现象等方面的思维活动收到限制，陷入盲目的境地，产生实验的负面效应。

最后，由于我国教学评价机制仍不够完善，现行的升学制度严重影响了中学实验课的教学效果。目前评价教师授课效果主要是围绕中、高考指挥棒旋转，社会和学校对教师教学水平高低的评价都基于学生的升学率，忽略了学生在探究能力、实验操作能力等方面的提升。这种评价机制不利于学生实验素质能力的培养，也淡化了物理实验在物理教学中的作用。

目前初中物理实验教学的薄弱的原因有多方面，我们应该对这些原因進行思考并探寻相应的措施。随着中学物理教学的改革，越来越多的教师认识到物理实验教学的重要性，并努力加强实验仪器的设计与制作，以使实验教学能充分发挥其在素质教育中的特殊作用。针对实际情况，提出几点改变物理实验教学现状的建议：

首先，中学物理实验教学的现状在很大程度上与教学观念有关，要加强物理实验教学，转变教学观念是关键。物理实验是物理教学的基础和出发点，是物理教学的重要组成部分，是物理教育实施素质教育的最好突破口。学校和教师应当充分认识到物理实验在物理教学中的重要作用和地位。学校只有树立了全新的教学观念，才能在课程设置、经费投入、师资配备和其他方面充分考虑到物理实验教学的实际需要。教师应注重培养学生进行实验的探究过程，使学生成为学习的主体，在教学中大胆采用创新教学方法，加强实验仪的设计与制作，充分调动学生探索知识的积极性，满足学生的求知欲，使学生能够将理论与实践相结合，更好的提高教学质量。

其次，实验室是教师进行实验数学、学生动手做实验的场所，也是学校办学的重要组成部分。因此，各地教育行政部门应加大对中学物理实验室建设和管理的投入。要完善实验室的管理体制，加强对实验教学人员的培训，并在人力、物力及财力方面给予大力的支持。学校要逐步完善寄送学设备和各项必备条件，增加现代化的物理实验仪器，以确保物理实验教学的顺利开展。

再次，作为一名中学物理教师，应具备一定的实验素质，即观察实验的素质、实验思维的素质和实验操作的素质。其中，实验思维的素质和实验操作的素质表现在设计和完成实验之中，是综合性和创造性素质的反映[3]。教师必须充分利用课余时间，进行大量的实验研究，加强实验仪器的设计与制作，通过亲手的设计和操作，逐步提高自身的素质，从而提高自身的实验教学能力，这样才能帮助学生更好的完成物理实验的学习和探究过程，从而提高学生在分析、解决及创造等方面的能力。

另外，创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。目前，在物理教学课堂中，教育改革的目标是将应试教育变为素质教育，注重培养学生的创新能力和动手能力的培养。教师应着力培养学生在设计实验能力、动手操作能力、课外实验及小创作、小发明等方面的素质。教师应鼓励学生自行设计一些和生活密切联系的趣味性实验，多带领学生利用身边的废旧材料开展一些小创作、小发明的实验仪器。以能培养学生的创新意识和实践能力。作为教师，应该认真领会教育创新精神，培養学生创新意识，精心创设探索性实验，培养学生的创新能力和动手能力。尽量采用多种实验方法，活跃学生的思维，培养学生的创新精神[4]。

最后，在课堂教学之外，开放实验室，不仅可以使学生到实验室去通过“动手”自主的进行实验，还能有效的拓展学生的创造空间。学校和老师除了根据课程标准的要求安排足够的学生实验和演示实验之外，还应最大限度地利用实验室现有的器材，力求利用多年闲置的器材开发新的实验，充分地开发和利用实验室的丰富课程资源。这样，学生就可以利用课余时间，结合课堂上所学的理论，边学习边实践，不仅有助于加深理解课堂上所学知识，而且可以通过处理实验过程中所遇到的问题，掌握各种实验手段，熟悉各种实验设备的原理和构造，把物理知识融会贯通起来。在提升教学质量和培养学生动手操作能力及创新能力等方面都有着极其重要的作用。

在物理实验教学中，必须转变教学观念，加强物理实验教学，大力加强实验仪器的设计与制作，以适应现代社会科学发展的需要，使物理实验教学能充分发挥其在素质教育中的特殊作用[5]。

物理教学以观察、实验为基础，而只靠书本中所安排的演示实验，远远不能满足教学的需要。因此，教学演示仪的设计与制作是教师在实验室为加强学生对有关知识掌握而进行的重要行教学工作。物理教学中，物理实验仪的设计与制作应当达到如下基本要求：

首先，激发兴趣，启发思考，教育性强。物理教师演示实验的过程，并非只是“教师演戏，学生看戏”，不是简单地显示一下有关的物理现象。应使学生了解实验的设计思想，带着有准备的头脑进行观察，从而使思维能力与观察能力同步得到提高。例如在对比类实验中，可以使学生在对比中发现差异，主动思考，充分领会，探究规律。同时使学生学会如何运用已有知识进行预测、解释实验中的现象及设计实验方案等等，对于学生而言，所有的思维活动都有助于培养他们的创新精神，促进实践能力。

其次，结构简单，主题突出，便于操作。实验室的实验仪多数是为了加深学生对原理的理解，提高学生的实践能力，教师在设计和制作实验仪器的过程中，应该尽量避免装置的复杂程度，尽量使实验操作简单，以免干扰学生的视线，分散学生的注意，掩盖设计与制作的目的。演示实验的器材学生越熟悉，越接近生活，越能使学生对实验产生亲切感，同时便于学生理解和掌握。

最后，效果明显，对比强烈，可见度高。演示仪的设计与制作应有明显的效果，应当尽可能显示一些新奇的实验现象，尽量设计对比式的实验，以提高学生的学习兴趣，这样可以极有效地集中学生的注意力，使学生印象深刻。否则将无法发挥实验应有的作用，使整个教学效果受到影响。演示仪还应有较高的可见度和色彩鲜明的对比度，以使所有的学生演示仪的设计与制作在某种意义上是教师和学生共同完成的，只有加强实验仪器的设计与制作，提高实验教学质量，这样才能帮助学生更好的完成物理实验的学习和探究过程，使学生掌握相关物理原理及现象，使学生的能力得到更好的锻炼。

我们应该正确认识实验在物理教学中的地位和作用，把实验作为理论讲授中不可缺少的辅助手段，使实验在课堂教学中发挥其应有的作用，因此要通过实验仪的设计与制作加深学生对实验的印象，使学生更牢固的掌握知识。学校应该鼓励教师自己动手，研究和改进实验。实验的效果和投资并不是成正比关系，即使在发达国家中学的物理课堂上也有许多手工制作的演示仪器，因此应大力提倡教师自制教具[6]。

本文阐述了教学演示实验仪器的设计与制作在普通物理教学中的重要性，并提出了要充分发挥其咋素质教育中的作用。在演示仪的设计和制作过程中，应结合实际存在的问题，提出自己的想法，开拓思维，努力创新，使得仪器的使用达到最佳的实验效果，从而提高教学质量。制作的教具还应该有丰富的物理学思想，有启迪学生的思维，结构简单、操作简便、可见度好，很适合学生在课下自己去动手制作，这样可以使学生将理论与实践有机的结合，从而使学生对物理的概念、规律及原理得到充分的认识。

参考文献：

[1]谢德民.现代物理教学论.广州：华南理工大学出版社，1992：225.

[2]季超.浅谈新课程标准下的中学物理实验教学.基础教育课程杂志，1989：16.

[3]阎金铎，田世昆.初中物理教学通论.北京：高等教育出版社，1990：158.

[4]梁灿彬.电磁学.北京：高等教育出版社，2004：43-70.

[5]张世忠，林树和.物理实验.山东：山东大学出版社，2004：64.

[6]朱英，朱红.改革教学方法 培养创新能力.中国学术期刊，2001：15.

[7]张喜田.中学物理[J].哈尔滨：《中学物理》编辑部，2010;1-2

[8]宣桂鑫.创造性演示实验.上海：华东师范大学出版社，2002：85.

作者简介：董静，女，辽宁省海城人，就职于辽宁省海城市南台高级中学，任物理教师。