例谈自制实验器材应注意的问题

范登河

实验在物理教学中发挥着独特的作用.为了搞好实验教学，许多教师联系教学实际，着力进行实验器材的开发、设计和制做.实际上教师设计、制做实验器材是教师发明创造的体现，是深化教学研究和开发课程资源的体现.经历这一过程，教师在专业素养和实践技能上都会有相应提高.如何搞好实验器材的设计制做，更好地服务于物理教学，本文结合具体案例，谈谈笔者的看法.

1直观性要强

物理现象清晰直观是对实验的基本要求.无论我们借助实验阐述物理原理、物理过程，还是利用实验突破重点、难点，或将某些抽象的问题形象化，都要求实验所呈现的现象真实、清晰、直观.

案例一：“竖直”、“垂直”关系演示仪

说明与分析：在讲授重力的方向时，初学者往往分不清“竖直”和“垂直”，导致头脑混乱，解答问题出错.图1所示的器材就是为解决这一问题而设计制做的.在两个木板的一端安装可转折的装置，上面的木板上固定一木块.木块上的细线即为铅垂线，金属棒为垂直于木板的垂线.当木板水平时，两线重合.将楔形木块放入两板间，逐渐改变木板的倾斜程度，两条线不再重合，而是彼此分开.该设计不仅演示重力的方向总是竖直向下的，而且巧妙地将“竖直”和“垂直”形象直观地呈现出来，突出了实验的直观性.

2可视性要好

演示实验要有足够的可见度，保证全体学生都能看到.制做实验器材时，也要充分注意到这一点.

案例二磁吸附电学元件

说明与分析选取质量上好的小灯座、开关等电学元件，将文字磁贴（图2）剪切适当大小，用双面胶把两者粘在一起，元件就做好了.这些元件可以被吸附在铁制黑板上，可任意摆放，自由移动，随意组合.经笔者试验，电池盒（连同电池）、定值电阻、电流表、电压表、滑动变阻器（J2354型）均可实现磁吸附.利用上述元件可以完成“组成串、并电路”、“探究通过导体的电流与导体两端电压、导体的电阻的关系”、“测量小灯泡的电功率”等电学实验.

能够在黑板上做实验，这样多方便.随着铁制黑板的普及，多数学校都可以实现这一做法.方便、灵活自不必说，重要的是在黑板上做实验大大提高了实验的可见度.

3结构要简单

初中的实验器材，结构越简单越好.麦克斯韦曾说“演示实验的教育价值常常与仪器的复杂程度成反比”.自制的实验器材要力戒复杂，能简单，则简单.

案例三电磁继电器

说明与分析：目前教师演示多用J2413-A型电磁继电器.该继电器从产品性能角度讲无可挑剔，但对于初中学生来说，结构就显得复杂.较多的弹簧片、较多的触点，让学生看得眼花缭乱.尽管设计上采用了开放式的结构，但学生还是难以一看就懂的.图3是利用废旧材料制成的继电器，部件少，触点间距宽，元件分布面积大.此设计不仅保证了触点动作稳定可靠，而且结构简单明了、工作过程清晰可见.

4操作要方便

操作简捷、方便是对自制实验装置的又一项要求，如果实验器材在使用过程中需要顾及的因素过多，无疑对实验的效果产生影响.

案例四： 滑轮演示板

说明与分析： 测量重物移动的距离与绳子自由端移动的距离，这在讲授滑轮、滑轮组以及测量滑轮组的机械效率中都要涉及到.通常這样的实验我们是使用铁架台、刻度尺来进行的.但这样的实验存在明显的弊端：一是重物和绳自由端的初始位置、终止位置无法标记；二是重物移动的距离和自由端移动的距离难以准确测量.这给师生的操作带来难度，如果学生实验技能弱，就有完不成实验的可能.如图4所示的示教板有效地克服了这两个弊端，一组平行线作为“参照物”，可标记重物和绳自由端的位置；板上标注的刻度相当于刻度尺，重物和绳自由端移动的距离可以在板上直接读出.使用时向上提重物就可以了，极大地方便了实验的操作.

5设计要新颖

一件好的实验器材一定集实用性、科学性于一体，蕴涵着想像力和创造力. 我们讲究设计新颖就是要在坚持简单、实用原则的基础上，力求有所突破、有所创新. 这是因为独特的创意、巧妙的设计会使实验器材的结构和工作过程更加科学合理，性能得到优化，实验的效果得到增强. 同时也会使“作品”好用、好看、好玩，凸显科技美. 查阅相关资料，我们看到好多教师研制的实验器材既传承了传统实验的优点又极富时代气息，有的还将传感器和数据处理系统结合起来，把实验器材的研制推向更高的层次.

案例五： 小小火力发电机

说明与分析如图5是一名教师在参加全国优质课竞赛时设计制做的徽型火力发电机.该实验装置由热机和发电机两部分构成，热源来自于酒精灯，产生的电流由发光二极管显示.该设计的新颖之处集中在热机部分：材料使用了常见的大试管、注射器、玩具转轮，让人感觉到科学就在身边；结构简单、紧凑，组合巧妙，较少部件的简单组合，就把热机的原理及工作的过程清晰准确地展现出来；热机的工作物质不是蒸气、不是燃气，而是使用了空气，这就大大减化了设计，降低了器材的复杂程度.该器材性能优良、制做精细，设计独具匠心，可谓自制器材中的上品.