自制教具在中学物理教学中的应用

孙辉　赵振宇

摘 要：物理学是一门以实验为基础的科学，在中学物理教学中实验发挥着不可替代的作用.近年来由于中考带来的升学压力，应试教育思想占据主导地位，教学比重发生严重倾斜，实验教学仅仅是走走过场，长期以往导致学生动手能力与探究能力缺失，不利于学生的全面发展.笔者与小组成员共同自制的教具“力光电综合实验仪”可应用于初中物理教学中，能够在达到实验目的的同时提高实验教学的效率，并促进学生探究能力与创新能力的发展.

关键词：力光电综合实验仪;初中物理;科学探究;自制教具

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）06-0046-02

作者简介：孙辉（1997-），男，黑龙江鸡西人，硕士研究生，研究方向：中学物理学科教学;

赵振宇（1968-），女，黑龙江哈尔滨人，教授，硕士生导师，研究方向：中学物理学科教学.

实验在初中物理教学中发挥着不可替代的作用，教师自制教具更是能够提高实验教学的质量，培养学生的观察能力、动手能力、探究能力以及创新能力，笔者与小组成员自制的“力光电综合实验仪”能够应用于初中物理教学中，配合着实验教学大大提升了教学效率.

1 自制教具“力光电综合实验仪”的结构

笔者与小组成员共同制作了“力光电综合实验仪”（简称为“实验仪”，如图1、图2所示），该“实验仪”以2016年高考全国理综二卷25题为力学部分原型（如图3、图4所示），在此基础上加入光学、电学部分.

该“实验仪”囊括初高中物理大部分实验，可放置于班级中，教师讲到某一实验时可直接对“实验仪”中某一部分进行组装并演示，学生在课下也可以自己动手进行组装演示，提高了实验教学的效率同时促进学生动手能力、探究能力与创新能力的发展.其外壳为一个长方体木质箱，长800mm、宽668mm、高386mm，正面及背面为800mm×386mm，侧面为668mm×386mm，顶面和底面为800mm×668mm，背面裝有四个滑轮以方便携带;顶面有“力光电综合实验仪”的标志.内部可以分为力学实验、电学实验与光学实验三个部分.力学部分由轨道、弹簧、小铁球、电磁铁、水槽等组成，可演示初中部分摩擦力、压强、浮力、流体压强与流速关系等实验，可演示高中部分匀变速直线运动、平抛运动、圆周运动、力的合成与分解、胡克定律、碰撞、反冲运动等.电学部分由导线、电池、滑动变阻器、小灯泡、磁铁以及铝管等组成，可演示初中部分串并联电路、欧姆定律、磁生电等实验，可演示高中部分电磁感应、分压与限流、电磁阻尼、电磁驱动等实验.光学部分由平面镜、水槽、激光笔、凸透镜、凹透镜、三棱镜、卷尺、长木板、量角器、光屏等构成，可演示初中部分小孔成像、光的反射、光的折射、漫反射、镜面反射以及凸透镜成像规律等实验，也可演示高中部分全反射.

2 自制教具“力光电综合实验仪”在初中物理教学中应用的优缺点

2.1 “实验仪”在初中物理教学中应用的优点

节省教师准备实验仪器的时间，提高实验教学效率.

实验教学需要准备的时间较长，教师要提前准备好实验器材、实验方案等，初中物理教学中还面临着升学的压力，这些原因在一定的程度上阻碍了实验教学的开展.“实验仪”在初中物理教学中的应用在很大程度上解决了这一问题，“实验仪”中已经准备好特定实验需要的仪器，教师只需要将仪器进行组装与简单的调试即可演示.

课下学生可自己进行实验，提高学习物理的兴趣.

现阶段实验教学仅仅局限于课堂或实验室中，教师下课后就将实验仪器拿走，或学生从实验室出来后便无法继续探究，学生在其它时间接触不到实验仪器，更无法自己动手进行实验.“实验仪”的设计致力于解决这一问题，该仪器放在班级中，学生课下感兴趣时可自己动手进行实验，同时仪器可演示多个实验，学生动手实验时不局限于刚刚学过的知识，可以利用仪器进行复习与预习，在不断的探究中提高学习物理的兴趣.

制作成本低，可推广使用.

“实验仪”中大部分仪器为实验室中淘汰的仪器，笔者与组员在制作过程中充分利用学校实验室中已有的仪器，在老师的帮助下，将一些已经淘汰的仪器充分利用，进行重新的组装，确保实验效果明显，总体制作成本较低，考虑到初中学生心智正处于发育之中，“实验仪”放在教室中可能会存在损坏的现象，教师可将实验室中的仪器进行替换，且成本较低，可以推广使用.

2.2 “实验仪”在初中物理教学中应用的缺点及其改进措施

体积过大，不方便携带.

“实验仪”长800mm、宽668mm、高386mm，质量约为10kg，虽然底部装有轮子，但总体上体积过大，不方便携带与运输，且“实验仪”中电路板、易碎仪器较多，运输过程中容易损害仪器.针对这一问题笔者认为可将外壳木质箱子用硬度较大、质量较小的塑料板进行替换，同时利用钉子、胶带加固电路板与外壳的链接，运输过程中填充泡沫板防止易碎仪器的损坏.

实验现象明显但数据的测量存在误差.

“实验仪”演示实验现象虽然明显，但在数据的测量中往往误差较大，尤其学生自己动手进行操作时，在数据分析时往往误差较大.笔者认为可将“实验仪”与数字传感器相结合，结合朗威系统进行演示，通过朗威系统将传感器中的数字信号进行拟合，可以在很大程度上减少实验带来的误差.

实验覆盖面不全.

初中物理教学可分为声、光、力、热、电五部分，每一部分都包含实验教学的内容，“实验仪”中仅包含力、光、电中的部分实验，在声、热部分教学中“实验仪”则无用武之地，同时学生也无法演示相关部分的实验.笔者认为可以对“实验仪”进行改进，增加音叉等实验仪器，对于物态变化部分危险系数较大不适合学生自己演示的实验可辅以多媒体演示.

2.3 自制教具“力光电综合实验仪”的发展前景

实验教学能够激发学生的学习兴趣，提高探究能力与创新能力，自制教具能够提高实验教学的有效性，拉近物理知识与实际生活的距离，使课堂生活化，使实验教学更加完善.作为一名中学物理教师，必须具备自制教具的能力，善于进行实验教学.现阶段中学物理教学注重学生核心素养的培养，在物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任中，科学探究是一种学习科学知识、发展科学思维、形成科学态度的手段和途径，科学思维是学生全面发展的必备品格与关键能力.实验教学过程中能够培养学生的科学探究精神，实验过程中学生经历科学的探究过程，只有历经科学探究的过程才能掌握科学方法，进而形成正确的科学态度与责任.结合以上的分析，笔者认为“实验仪”在初中物理教学中应用前景很大，通过不断的完善应用的范围也将越来越广，可推广于初中物理课堂中，其制作简单、成本低等优点十分适合推广使用，笔者将继续对“实验仪”进行改善，以期望能够早日应用于课堂之中.在参加国赛过程中也积累了许多宝贵的经验，部分专家认为该仪器应注重测量时的精确度，仅依靠实验现象并不能解释现象中蕴含的科学本质，所以“实验仪”在进一步的完善中将注重在精确度上的研究，同时扩大演示实验的覆盖面，完善“实验仪”在初中物理教学中的应用.

3 结语

自制教具能够培养学生的学习兴趣、增强学生的动手能力、培养创新精神和科学探究意识，制作教具过程中能够提高教师的学科素养和基本技能，还能够完善实验室设备弥补实验仪器的不足.对于“实验仪”存在的问题笔者将继续进行修正，对部分实验的演示进行完善，做到操作方便、材料简单、效果明显.初中物理实验具有趣味性强、实用性强等特点，将“实验仪”应用于初中物理教学中能提高教师教学效率与学生学习效率，促进学生的观察能力、动手能力、探究能力以及創新能力的发展.

参考文献：

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（收稿日期：2020-11-17）