让自制教具在初中物理实验中彰显活力

张梅

【摘 要】自制教具已经普遍适用，其可以缓解实验器械的紧缺，增强对于材料的利用率。同时也可以让学生在制作的过程中，了解实验教具工作的原理，拥有深层次的物理理解，提高物理修养。教师重视培养学生的实践能力，让学生的物理素养得到提高。文本就初中物理自制教具进行分析。

【关键词】自制教具;初中物理;演示实验

一、现有实验教学中的缺陷

实验是初中物理中的重要组成部分，对于教学发展有好处。但是大部分教师对于实验的进行并不重视。学校对于实验器械长时间不进行更新，导致没有精确的设备进行物理实验，实验数据误差较大，同时学生对于实验也没有积极性。但是直接进行讲课存在诸多问题，比如：学生对于实验细节记忆并不深刻，并且也没有进行实验的效果更加直接。在进行实验中，学生会发现诸多的问题，这些问题就会让他们对此重视，加深记忆。

二、初中物理演示实验中自制教具的特点

（一）经济实用，成本低廉

自制的道具往往采用常见的材料，进行粗略的加工即可得到，其只能满足较为简单的实验，不能进行高精度的实验内容。所以相对便宜、性价比高。制作实验道具的过程可以帮助学生更加了解实验，了解道具的原理，明白实验的过程。由于有些学校的实验器械不及时更新，器械残缺不全，所以自制器械就显得重要。

（二）操作方便，使用灵活

由于条件与知识的有限，自制道具通常适用于简单的物理实验，而不适用于高精度的实验。所以操作较为简单、容易上手。而且器械较为轻便，方便学生携带，能增强学生的使用效果。比如：设计简单的测量仪器，完成粗略的测量深度。或者是简单的测力器，对于力进行测量。因为材料以及制作成本的有限，所以无法制作精密器械。简单、易上手的试验器械可以提高学生对于实验的兴趣，增强实验体验和反馈。同时器械的可塑性比较强，可以将其转化成不同功能的实验器械，最大程度的节约实验空间与原材料。教师在设计自制器械时需要以经典器械作为对象，可以适当进行改进。

（三）现象直观，效果明显

复杂的实验设备往往需要结合公式，才能得出相应结果。简单的实验装置可以更直观的反应实验的成果，对于实验数据进行直接的读取。高中的实验并不繁琐，所以自制器具可以更好地反应实验现象。

（四）设计科学，性能可靠

由于自制教具的设计简单，所以在实验时其副作用较小，不会产生实验危险。虽然自制教具并没有经过严密的计算以及测试，但是其具有科学性，教师在使用时需要保持科学的严谨态度。

三、自制教具在初中物理演示实验中的应用实践

（一）仿制法

制作教具的常规方法还是以仿制为基础，案例实验道具都是前人经过长时间的钻研所设计出的，其实验性已经非常成熟，教师以之为模板，既可以保障实验教具的科学性与安全性，同时也能节约大量时间和精力。教师选择容易制作的教具，进行自制。但是制作的过程并不简单，其中需要相关的细节研究和把控，教师可以从网络上进行学习，在自制时注重细节，否则会导致自制教具的测量不准确。教师以模板教具的实验原理进行仿制，可以针对自己所要进行的实验进行整改，让其更适合自身的实验情况。教师以身边的废品或者实验陈旧设备为原材料，进行实验教具的制作，可以提高废品的利用率，达成低碳环保的目的。在进行摩擦起电的实验中，可以选取塑料泡沫、针、线，虽然材料简单，但是所呈现的教学效果是不错的。教师可以仿造弹簧测力计的原理，制作简易的测力计。首先找出弹簧、示数板、钩子等必要器具，将其组装完成后，进行简单的测试，让力与读数相对应，进行力度较小的拉力测量。上述的实验材料都是无用之物，将其进行组合，就可以变废为宝。

（二）改造法

有些常见的实验器具不一定适合自身的实验条件，学生无法通过现有教具完成对应的实验，对于找不到相关的适合实验教具，教师可以自行改进。可以将实验教具的相关细节修改，方便自身实验。也可以加大改进力度。比如：在电学的实验中，目前仅有一电压表，而教师需要测电流，就可以将其改成电流表。为了方便学生对于实验过程的观察，可以将教具改的更加直观，加入声音或者将示数进行放大。在进行平抛实验的教学中，为了让学生对于平抛运动的轨迹更加了解，需要用到精密的记录仪器。但是并无法让学生对于实验结果有深刻的记忆，为了让学生加深对于实验的理解，教师选择自制教具。首先思考，如何让物体持续做平抛运动。一次平抛运动是短暂的，学生对于落地的瞬间无法用肉眼捕捉到。可以联想到水流，让水流持续呈平抛运动流出，就会一直落于一点，方便学生观察。所以，学生需要让水流的轨迹持续不变。水流的轨迹与水中的压强有关，就是保证水中的压强不变。考虑到水的流出，为了维持压强，需要流出与流入的量相平衡，可以将挂点滴与之联系。具体的实验如下：首先，去除塑料瓶，在瓶的外侧开口，让水流出，水流的轨迹以坐标纸为参照，进行观察。以坐标纸为参照，记录水流轨迹的数据，在黑板上进行描绘。為了保证水流轨迹不变，学生需要利用点滴控制器控制压强，让学生对于水流进行持续观察。通过对应的坐标轴，计算出轨迹对应的平抛运动的二次函数，从而计算出系列示数，了解平抛运动。如果不进行教具改装，学校实验室是不具备此类实验器械的。将器械进行改装，可以培养学生的创新思维，加强学生对于物理的兴趣爱好，了解知识点之中的联系。

（三）组合法

在进行实验时会出现以下这种情况，需要多种实验器材进行组合才能完成实验。比如：在测量电路中的数据时，需要电流表与电压表相互配合使用。组合法也是物理实验中常见的试验方法，教师可以将自制的教具相组合，将不同的教具的用途进行发挥。如果将所有的教具用途都归结到一种教具中，就会显得繁琐不堪。学生可以通过运动学的公式将速度与高度进行转化。首先，将道具以及教具准备完成，将道具放在实验展台上。将小球放于固定高度，测量此时小球的高。同时记录小球的质量以及线的长度。在小球做摆动时，测量小球的拉力。将实验数据记录下来。可以进行多次实验，减小误差。学生也可以采用控制变量的思维，改变小球的高或者半径长度，最后利用所得的数据求出拉力。

（四）巧用自制教具，培养科学态度

上述所说的是教师进行教具的制作，学生也可以完成教具制作。通过制作教具，可以帮助學生更加了解实验的原理，以及实验材料的属性，加深对于物理学习的理解。动手实践可以增强自身的实践能力。学生完成自制，可以帮助教师减少教学压力，让学生更加崭新的应对备课，提高上课效率。

（五）小组合作，积极探究

学生的物理经验仍不丰富，缺乏一定的设计实验教具能力。所以教师可以让学生进行合作，多人完成实验教具的制作。在进行合作时，学生可以把自身的想法提出来，提高大家对于细节的注意，同时，合作学习可以使得好的思维进行碰撞，优中取优，让教具的设计更加出色，培养学生的想象力，加深对于物理知识的理解，培养学生的探究力。比如在探究导体与绝缘体的性质中，提出这两者之间进行转化，没有绝对的绝缘体。学生需要对假设进行验证。首先选取绝缘体玻璃，理论中让玻璃加热到一定程度就可以变成导体。学生取来酒精灯、电路、玻璃、小灯泡。学生需要连接电路，将除酒精灯外的实验材料等进行串联，此时闭合开关，由于绝缘体的性质，小灯泡不亮。之后保持电路闭合，利用酒精灯对玻璃进行加热。由于玻璃的熔点较低，很快便会融化。玻璃是否变成导体，可以通过观察小灯泡是否发亮来判断，灯泡发亮证明电路已通。

（六）自主实验，拓宽视野

物理较为抽象，需要学生具有一定的抽象能力和空间想象力。教师需要重点培养学生的相关能力，通过完成实验，可以让学生的思维更加丰富。比如：在进行“摩擦起电”的教学中，这是易于完成的实验，其实验材料容易获得。学生进行毛皮与橡胶摩擦之后，可以用橡胶棒吸引质量较小的物体，可以发现对于物体的吸引力明显变强。让学生在了解物理知识的同时感受物理乐趣。学生也可以自主完成滑轮组的实验。为了验证滑轮组中不同组合方式的滑轮组的特点，学生准备一个定滑轮、一个动滑轮、若干砝码。以自制的角度，可以准备两个小轮以及重量相同的重物若干。首先，将装置安装完成，先了解三段绳子进行做功，可以发现虽然省力，但是重物上升的速度较慢。再用两段绳子进行做功，发现上升的速度变快但是费力。由此帮助学生更加了解动滑轮与定滑轮的特点。定滑轮只是改变力的方向，不改变大小，而动滑轮可以改变力的大小。让学生自制教具、自主实验，可以充实学生的物理经验，对物理的学习产生积极性。同时也能更好地运用物理知识，对于身边的事进行解释说明，了解物理在生活中的应用。

四、结束语

如今，自制教具已经非常常见。对教师而言，可以缓解学校的资源危机，提高材料的利用率，真正做到将物理与生活结合，为学生树立榜样。对学生而言，可以让学生更加了解物理实验的原理，以及实验器材工作的原理，在自制教具的过程中，不仅锻炼自身的动手能力，也可以了解自身物理的不足，加强对于细节的把握，增强物理学习的信心和动力。教师需要培养学生的自制能力，让学生可以综合发展，提高物理素养。

【参考文献】

[1]韦颖怡.高中物理电磁学部分自制教具的开发与应用研究 [D].山东：鲁东大学，2018.

[2]揭梦昀.自制光学演示实验教具在初中物理教学中的实践研究[D].江西：赣南师范大学，2017.

[3]邵娇美.高中物理自制教具的开发与利用[D].昆明：云南师范大学，2016.

【本文系江苏省南通市教育科学“十三五”规划课题（乡村教师专项）《初中物理自制教（学）具在教学中有效应用的研究》成果之一;编号：xc2020046】