自制物理演示实验仪器与学生综合能力培养的探索

解校辉+刘鉴锋+王畅+陈佰树

摘要：通过介绍利用实验室废旧仪器自制大学物理演示实验仪器的目的和意义、制作演示仪器的过程，阐释自制物理演示仪器对于培养学生分析问题能力、解决问题能力、创新能力、团结互助的团队精神以及学习的兴趣和积极性起到重要促进作用。

关键词：自制；演示实验仪器；能力培养

实践教学在课程教学中处于非常重要的地位，是提高学生素质和培养学生各种能力的重要手段。利用实验室废旧仪器的零件自制物理演示实验仪器的实践教学，提倡环保节约理念，不但能够使废旧的实验仪器得到充分的利用，也可以使学生学到一些有关物理实验的原理，掌握物理演示仪器的设计原理，提高和训练学生的基本操作技能，使学生具有较强的动手能力。通过自制演示实验仪器也可以启发他们的创新意识，进而培养学生的创新能力。

1 自制物理演示仪器的目的和意义

教育部颁发的《非物理类理工科大学物理实验课程教学基本要求》中明确提出了对演示实验的要求。我国很多高校都设有演示实验室。国内演示实验教学规模较小，演示实验项目少而精。购买是获得演示实验仪器的主要手段，自己制作的实验仪器非常少。主要原因一是生产厂家由于各类成本导致演示实验仪器较昂贵；二是没有专门负责管理演示实验室的人员，理论课教师承担大量的授课任务，因而没有更多的时间去自行设计演示实验。

2013年8月，教育部发布了《2012年全国教育事业发展统计公报》。公报显示：我国普通高校教学科研仪器设备总值2 935.37亿元（含非产权独立使用），比2011年增加380.68亿元，增长14.89%。然而据教育部的统计数字，我国高等学校仪器中有30%处于闲置报废状态。闲置报废的仪器数量是巨大的。就我校物理实验室而言，由于物理实验仪器使用的频繁和仪器的更新换代，物理实验室也存在一些无法维修或被淘汰的仪器，如全部报废会形成极大的浪费。对报废仪器进行分析整合，取得有用的零件，在制作演示仪器时，适当利用这些有用的零件，可以使报废仪器发挥最大经济和社会效益。

因此，我们将这些废旧仪器的零部件利用起来，自制大学物理演示实验仪器，变废为宝，节约大量的教学成本，减少浪费。并且通过自制仪器能够调动起学生的学习兴趣和求知欲望，有利于培养学生的科学素养、创新能力和动手能力。

2 自制物理演示仪器的过程

1.调研我校实验室现有的演示实验仪器状况，通过查阅文献资料确定所演示仪器的物理原理及所制作演示实验仪器的名称；2.整理实验室的废旧淘汰仪器，对废旧仪器进行分类处理，以便找到适合的仪器部件、零件；3.向学校有关部门提出使用废旧仪器零部件的申请；4.在调研的基础上和在导师的指导下，学生自主完成演示实验仪器的设计；5.演示实验仪器的制作须按总体设计图进行组装，要把仪器整体分解为几个组件进行装配，装配时要安排好组装顺序，把零件装成组件，再把组件和其他单件零件一起装配成整体仪器；6.仪器组装后，要对仪器进行调试，需要认真地调试和检验各部分之间是否协调，演示效果是否达到设计要求，有时需要重新寻找和加工某个零件，组装后再一次演示，经过不断修改和尝试，直到实验效果满足设计指标和技术要求为止。

3 自制物理演示仪器对学生综合能力培养的积极作用

3.1培养和提高学生分析问题和解决问题的能力

学生自由选择制作课题、自行设计、尽量从实验室废旧仪器上寻找材料、自己组装调试并汇报展示。接到设计任务后，需要学生查找文献，弄清实验和仪器设计原理，最后提出自己的设计方案。仪器制作的整个过程，一定会出现许多预料不到的问题，这就考验了学生的分析和解决问题的能力。这时，尽量要求学生自己思考，与同组学生一起讨论，给出解决问题的方案。这种经历培养了学生思考问题、分析问题和解决问题的能力。

3.2激发学生创新精神，培养学生创新能力

制作演示实验仪器，一方面学生要理解相关的物理原理。从演示仪器的设计、制作、调试到实验现象的观察，都需要学生灵活运用自己所掌握的相关理论知识，使学生的独立性和自主性得到加强。另外，学生需要利用旧知识，同时还要学习新知识，大大提高了学生的自学能力。新知识和旧知识的有机结合，对问题的认识有了飞跃，必然会碰撞出创新的火花，为开拓创新打下坚实的基础。

3.3培养学生团结互助的团队精神

在制作演示仪器过程中，有些项目单靠一个人很难完成，必须组建团队。由于考虑到各专业具有自己的优势，所以团队成员尽量选择不同的专业，合理分工，尽可能发挥专业优势，取长补短，分工协作，共同完成仪器的制作。在研究过程中，经常出现意见分歧和不统一的情况，关键是出现分歧之后，学生在坚持自己意见的基础上，如何解决矛盾，统一观点。要想解决矛盾，学生必须学会与别人交流，表达自己的想法，倾听别人的见解。在这个过程中学生能够体会到小组合作的重要性。合作不但可以成倍地提高工作的效率，更能培养组员相互之间的默契，增进彼此之间的友情。有利于增强协作意识，培养集体主义精神和团队合作精神。

3.4调动学生学习的兴趣和积极性

利用实验室里多余的废旧材料，自行设计制作演示仪器，既加深了学生对物理知识的理解与应用，同时也使学生具备了开发物理教学资源的意识与行动。学生亲自设计和制作具有物理特色的作品，当看到自己亲手制作的仪器作品时，学生能够享受到成功的喜悦，自然会体会到物理知识在生产实践中的作用，从而激发他们学好物理的信心和探索未知的兴趣。最后，学生们能够重新全面认识自己的能力，树立了克服和战胜困难的信心，这将大大调动学生的学习兴趣和积极性。

总之，利用实验室废旧仪器自制的演示实验仪器较好地展示了物理原理的特性，不仅充分合理的利用废旧仪器，节约了教学成本，还为大学物理课程和演示实验室提供了丰富的演示资源。学生通过自主完成演示实验仪器的设计、制作，提高了查阅文献、设计开发等各方面的综合能力，充分发挥了自身的潜能，增强了实践创新意识。

参考文献：

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