自制教具在中学物理教学中的应用研究

施美娜 陈连松

摘要：为进一步培养学生的动手能力，创新意识和探究能力，激发学生学习物理的兴趣，新课程理念倡导师生利用生活中的常见物品或废弃物品自制教具进行中学物理实验教学。自制教具在中学物理教学中发挥着越来越重要的作用。本文探讨了自制教具在中学物理教学中的作用，并列举了自制教具的案例，说明其在中学物理教学中的必要性。

关键词：自制教具；中学物理；案例分析

一、 对自制教具的认识

目前，在中学物理教学中，由于教学实验器材的短缺或者实验器材不符合教学要求，很多时候教师用播放视频的形式取代了实验演示。大多数教师对于自制教具的认识不到位，不知道自制教具在中学物理教学中的重要作用。

1. 自制教具的特征。自制教具的目的是为了更好地服务于教学，使物理课堂的质量得到提高。其特征主要有以下四个：

（1）教学性：自制教具要与教学紧密结合起来，不能一味地追求实验效果的精彩而忽视教学目标的达成。教师结合学生现有的知识水平和思维水平，通过自制教学向学生展示物理现象，揭示物理规律，激发学生的学习兴趣，好奇心与求知欲，培养学生的观察能力与动手能力。

（2）科学性：自制教具必须要保证以科学性为前提，能正确地反映物理规律，任何有失科学性的教具都是没有价值的，容易对学生造成误导。

（3）经济性：自制教具所用材料的主要来源是生活中的常见物品或废弃物品，尽量低成本，能不花钱就不花钱。自制教具不仅能达到满意的教学效果，也能让学生养成勤俭节约的好习惯。

（4）安全性：不论是教具的制作还是使用都必须保证安全，这就要求教师要有较强的动手能力，学生和教师都要注意高温高压以及刀、锯等危险物品，必要的时候采取保护措施以免对人造成危害。

2. 自制教具的作用

对于学生而言，自制教具能够吸引学生的眼球，激发他们学习物理的兴趣，增强他们的动手能力，培养他们的科学探究能力，在教具的制作和使用过程中，让学生亲身体验，主动建构新知识；对于教师而言，自制教具能够提高教师的学科素养，练就教师的基本技能，教师和教师之间以及教师和学生之间多一些交流与合作，也有利于教师了解学生的发展动向；对于学校而言，自制教具一方面可以为学校节省开支，另一方面还能完善实验室设备，补充实验室教具数量。

二、 自制教具案例分析

在动手自制教具之前，要明确实验原理，制作过程以及所需要的材料，设计好实验方案，对于较复杂或者精度要求较高的教具，要事先画好尺寸图。接下来为大家介绍几个简单的教具的设计与制作。

1. 扬声器的设计与制作

（1）实验材料

1.5m耳机线一根、0.1mm漆包线5m左右、强磁铁一块、纸质底座、泡面桶各一个、外观玩偶一个、智能手机一部（提供交变电流）。

（2）实验原理

通电线圈形成的电磁铁与强磁铁相互作用，成为扬声器，将手机里边的音乐播放出来。

（3）制作过程

①将强磁铁插入底座，并将它们用带有花纹的纸包裹上；

②将漆包线缠绕成一个线圈粘在泡面桶的底部，漆包线的两端连接耳机线，并插在手机上；

③将玩偶放在泡面盒上，裙摆罩住泡面盒。

（4）实验步骤及现象

①耳机插孔接入智能手机，耳机线与线圈端铜丝相连，以此给线圈通入持续不断的交变电流。

②将女孩放置在舞台旁，没有声音输出。

③将女孩放置在舞台上，使泡面桶下方的线圈套住舞台上的强磁铁，听见声音。

④将外观的玩偶拿走，观察自制扬声器内部结构，学生能清楚看到扬声器的结构，并且通过观察现象和分析电磁铁与永久磁铁的相互作用，得出扬声器的工作原理。

（5）本套自制教具的创新之处及教学作用分析

本套自制教具的创新之处在于实验材料易获取，贴近生活，使学生有一种亲切感，乐于探索其原理。真实扬声器结构复杂，不易拆卸，自制教具能够形象直观地展示出扬声器的工作原理。教师利用此套自制教具进行教学，使物理课堂更加生动有趣，避免了空洞乏味的讲解。

2. 浮沉子的设计与制作

（1）实验材料：普通饮料瓶、吸管，曲别针

（2）实验原理：浮沉子的浮沉是在外加压强作用下，靠改变它的排水体积来实现的。当空气被压缩时，将压强传递给水，水被压入瓶体中，将瓶体中的空气压缩，这时浮沉子里进入一些水，排水体积不变，所受重力大于它受到的浮力，于是向下沉。当松手时，筒内水面上的空气把水压出来，此时排水体积增大，浮尘子的重力小于它所受的浮力，因此它就向上浮。

（3）制作过程

①剪下一段吸管，长度在八厘米左右；将其对折。用两个曲别针分别卡在吸管两端，“浮沉子就完成了”；

②用水将瓶子灌满，然后将“浮沉子”放入水中，使其恰能浮于水面，扣紧瓶盖。（如果制作后的“浮沉子”浮于水面部分过多，需稍微剪短吸管。）

（4）实验步骤及现象：轻按瓶身，会发现“浮沉子”往下移动；松手后，“浮沉子”又会向上移动；当用力恰当时，“浮沉子”会悬浮于瓶体中央。

（5）本套自制教具的创新之处及教学作用分析：浮沉子实验选用日常生活废弃的饮料瓶、吸管、回形针材料组合而成。材料易得不花钱，组装容易，并且实验现象新奇明显，趣味性强，实验效果良好，适合于中学生自制。在实际生活中也有应用，比如潜水艇，实验原理和这个是一样的，潜水艇有蓄水仓，通过排出和注入水，改变潜水艇的重量来改变浮沉。教师利用此套教具进行教学，不仅能吸引学生眼球，增加趣味性型，而且有利于学生掌握浮沉原理，提高课堂质量。

三、 小结

自制教具改變了实验室教具数量不足的弊端，充分利用低成本材料引导学生亲自动手，在这一过程中，学生动手能力得到提高，科学态度和科学素养得到提升。希望通过本研究，让物理教师重视自制教具在中学物理教学中的应用。

参考文献：

[1]杨川峰.自制教具在中学物理教学中的必要性[J].物理通报，2016（4）：38.

[2]牟红.自制教具在中学物理教学中的应用研究[D].2015，8-9.

[3]钱晓.自制教具在物理教学过程中的应用[D].2014，35（6）：47-48.

作者简介：施美娜，陈连松，辽宁省大连市，辽宁师范大学物理与电子技术学院。