自制教具让物理教学充满活力

文 关晓佳

现在教师和学生自己亲手制作教具越来越受重视。在一些学校的物理实验室里就可以看到简单的自制教具，甚至一些学生还用自己制作的教具做实验，进行学习。尽管如此，现阶段我国在自制教具方面还存在着许多不足之处。比如：自制教具贵在使用，所谓“常做、常有、常用、常新”就是如此。但是，并不是每一位教师都了解自制教具的重要性，都那么积极主动参与其中，甚至有一些作者重参评不重使用。不少学校学生参与自制教具的程度也不够。因此，教师只有真正认识到自制教具的重要性，才能在平时的教学中自觉地强化发展自制教具。

一、自制教具的必要性

自制教具一般出于两个原因：一是教育教学的需要，二是经济的原因。无论是对于学生，还是对于教师，特别是物理教师，坚持自制教具具有特殊意义。

首先，随着教育教学改革的不断深入，教学内容也在不断变化，我们对课堂的要求越来越高。国家颁布的《教学仪器配备目录》所列品种都是最基本的，虽然有些教具在教学中处在很重要的位置，但光靠这些品种是不够的。因此自制教具是教学改革的需要，也是发展教育的需要。

其次，自制教具一般就地取材，可变废为宝，也可由教师和学生自行采集标本，自然省钱。

第三，工业成品教具在设计制造时要考虑成本和工艺的问题，往往做得小而复杂，削弱了教具的直观性和实用性，因此有时还不如自制教具的效果。在这种情况下，自制教具不失为一个好办法。

第四，自制教具也是提高教师教学能力、研究能力的有效途径。自制教具来自于教师对课堂教学实践的经验积累。教师在研究教学、研究教材时，为了达到预想的教学效果，必须对现成教具全面分析，并积极动手改进，将自制教具的研究融入教学科研的活动中去。这样在思考和实践的过程中，教师的教学水平和科研能力也得到了提高。

第五，通过对生活材料、物品或器具的利用去探究物理规律，完成物理实验，也能提高学生对物理的学习兴趣，培养学生的动手能力和实践能力。

二、发挥自制教具无可替代的作用，让物理课堂充满活力

1.自制教具能激趣引入，激发学生对物理课堂的兴趣

兴趣是最好的老师。我们可以利用自制教具适时适度地创设好奇情景，激发学生的求知欲。例如，在讲“平面镜成像”时，由于平面镜太过平常，用其引入新意不够。当笔者看到“空箱变物”的魔术视频时，立刻觉得这就是最好的新课引入，于是利用鞋盒、透明胶带、绒布、平面镜仿制了一个道具(如图1所示)。新课开始，出示神秘道具，当笔者将手伸入“空箱”取物时，手不见了，全班学生沸腾了。通过揭秘，学生们才发现是镜子的魔力，由此引入新课。像这样利用自制教具创设好奇情景，因势利导组织教学，对于激发学生的求知欲、提高教学质量有极大的帮助。

图1

2.自制教具能提供丰富的感性材料，增强学生的记忆

针对学生的疑难问题，可以自制教具，有针对性地设计具有引导作用的实验。例如，同样在“平面镜成像”的教学中，虚像的概念是本节的难点。笔者表演了魔术“浇不灭的蜡烛”，当蜡烛一点一点被水淹没，而火焰却燃烧如故，学生表示不相信自己的眼睛。教师在质疑中带领学生揭示平面镜成像的本质，原来我们所看到的是平面镜所成的像，水浇的火焰也是像，从而让学生在感性认识的基础上加深了对“平面镜所成的像是虚像”的印象。

3.自制教具能培养教师的创造精神和科学意识，促进教师的专业发展

任何一件教具都是经过一番思考，然后才有创意、构思和设计。只要不是单纯模仿，必然会有所创新。这种创新实践过程包含着制作者的创造精神。

“浇不灭的蜡烛”并非首创，笔者曾多次在网络资源上看到过该魔术在“平面镜成像”这节课中的应用，并在一次公开课中见过其他教师的现场表演，但一直心存质疑：“浇不灭的蜡烛”这个题材虽好，却也存在诸多缺陷，比如，在现场我们会产生能在“一定范围”内看到“水中燃烧的蜡烛”的错觉，因为教室里的学生分布在各个方向，有多少学生就有多少不同的观察角度，一些学生甚至立即就可能看到教师“作弊”；也有一些学生并不能准确认识虚像，并且产生了“假的”即为虚像的错误认识。

通过研究，笔者在实际操作中做了如下改进：

(1)巧用实物投影解决学生视角问题(如图2所示)。虽然学生众多，但实物投影仪的镜头只有一个。将实验搬上实物投影展台，把镜头调整到观察实验的最佳位置，这样通过大屏幕统一了观察实验的视角，让每个学生都能感受到魔术“水浇蜡烛”的魅力。

图2

(2)虚实对比，科学认识虚像的概念(如图3所示)。在讲“光的直线传播”时笔者曾介绍了小孔成像。有学生亲手自制了小孔成像的实验仪器，效果非常好。所以，讲虚像时笔者便顺手拈来，用学生自制教具形成的实像和实验中的虚像对比，加以口头启发和原理图分析，突破“虚像”这一难点。应用学生自己做的教具来讲道理学生特别容易理解。

图3

4.自制教具加强学生理论联系实践的能力，促进学生综合能力的持续发展

自制教具并不是只需要教师的参与，更重要的是要让学生参与，体验知识的应用，激发学生求知的内在需要，使他们能更主动地去学习科学知识。这个理念应贯穿于整个物理教学当中，要尝试让学生动手。前苏联教育家阿莫纳维利曾说过：“儿童单靠动脑，只能理解和领会知识；如果加上动手，他就会明白知识的实际意义；如果再加上心灵的力量，那么认识的所有大门都将在他面前敞开，知识将成为他改进事物和进行创造的工具。”

正是在这种理念的指导下，才有了采用学生自制小孔成像教具突破虚像这一教学难点的实例。在讲“光的传播”时，笔者播放了小孔成像的Flash动画，学生对此产生了极大兴趣，有的甚至发出了质疑。笔者鼓励他们动手验证一下，并以往届学生的作品(如图4所示)作为榜样激励他们探索。果然，通过思考和查询资料，学生创作出了更好的作品(如图5所示)。这个作品不仅能更清晰地成像，还能任取光屏，改变像的大小，用实验验证了小孔成像的大小可以是任意的。通过自制教具引导学生制作教具，并应用于实践，有效地促进学生综合能力的持续发展。

图4

图5

三、坚持教具制作，做研究型教师

随着新课程改革的不断推进，教具制作已经成为物理教师必需的一项技能。优秀的自制教具就来自于我们的教学过程，来自于课堂实践的经验积累，来自于一种锲而不舍的追求精神。如何坚持教具制作，笔者有以下几点体会：

1.自制教具的素材来源

(1)为弥补实验室现有仪器的缺陷而自制教具

教师在上课之前，必须准备好与实验有关的器材，在课前反复操作，对现有实验的缺陷做必要的改进以提高教学质量。例如：二力平衡实验的改进(如图6所示)。原实验的不足：一、实验在水平桌面上进行，不利于学生观察；二、小车在水平桌面上受到的力不是两个力，有重力、支持力、两个拉力，如果小车运动或有运动的趋势，还必须考虑摩擦力。现在这样改进克服了原实验的不足，且效果良好。这就要求我们教师在上课之前备好课，准备好与实验有关的器材，在课前反复操作，直到熟练的程度，对于实验中可能出现的故障做到心中有数并主动想办法排除改进。

图6

(2)针对教材内容自主研制新教具

我们在教学过程中经常运用多媒体，借助一些动画、图片虽能说明道理，但毕竟是虚拟，缺乏真实感。例如：“力的三要素”就缺乏演示教具，可以尝试自制一个(如图7所示)：可以增减砝码，通过观察竹条弯曲情况的不同说明力的大小对作用效果的影响。具体操作方法：将细线固定在挂钩2处，保持砝码个数，一次通过滑轮2，一次通过滑轮3，能说明力的方向对作用效果的影响；保持砝码个数不变，一次通过滑轮2挂在挂钩2处，一次通过滑轮3挂在挂钩3处，可说明力的作用点不同对力的作用效果的影响。教具虽简，却形象直观。

图7

(3)来源于生活灵感而自制教具

生活中随处可见的小物件都是很好的教具制作素材，只要我们做个有心人。例如：在讲物体受力会产生形变时，对于弹簧受力要产生形变，海面受力要产生形变，学生们都觉得很容易理解，但对于一些质地坚硬的物体受力产生形变就觉得不可思议。如果做如图8所示的简易实验，通过光点移动，学生对微小形变就有了感性认识。又如：利用两个马桶吸代替两个马德堡半球实验，也可以用两个墙壁的挂钩。学生还可以自备，做实验简单又方便，效果更明显。

2.发挥团队力量，促进自制教具工作再上新台阶

多数师生参与自制教具，很自然地会形成自制教具活动。这一活动如果停留在少数、自发、分散的状态，将难以持续健康发展。师生自制教具的水平不一，大家都把教具展示出来，一是可以互相观摩，“评头品足”一番，激发创新精神；二是可以长时间观察，增强印象。特别是学生自己动手制作同一个题目的教具，展示的教具可比性强，调动他们积极性的作用也更大。因此，自制教具活动有必要在物理教学团队的指导、组织下有序地进行，让教师和学生个体的科研热情在团队中得到持续发展，反过来个人的发展也可以成就团队的发展。

图8

四、结束语

研制和完善自制教具工作是教师专业发展的一个永恒课题，只要科技在发展，社会在进步，教学内容就会不断变化，我们对教具的开发与研制工作就要一直进行下去。笔者很庆幸自己工作在一个充满活力和研究热情的物理教研组，很感谢学校为我们物理教研活动提供的便利条件。尽管笔者的自制教具有很多不足，但通过活动的开展，教师在发展，学生在成长，这不正是自制教具的生命活力所在吗？

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