巧用创新教具解决实验室器材存在的问题

[摘要]因各种客观原因，按课程标准配置的实验器材仍存在一些问题；因实验操作或仪器管理不善，加速了器材问题的产生。针对一线教师遇到的实验器材存在易腐化、易潮湿、易破碎等各种问题，提出重组废弃器材、寻找日用品代替、改进实验教具等自主创新实验器材的多种方法，通过列举多个翔实的案例，展现创新教具的功能，达到突破实验器材问题瓶颈、丰富实验资源、填补实验室器材、有效提高课堂教学效率等目的。

[关键词]创新；器材；问题；盲区

[基金项目]江西省“十三五”基础教育课题“指向核心素养的初中物理教育教学创新实践与研究”研究成果之一（课题编号为RJWL2018-844）。

[作者简介]刘志标（1971—），男，江西瑞金人，瑞金第二中学，高级教师，研究方向为物理教学和STEM活动。

一、发现问题

有一次开展片区教研活动，来到一所乡村初中听了一堂《升华与凝华》的新授课，施教者是个老教师，对教学内容很熟悉，对教材实验教学也是了如指掌。但课堂上一个实验也没做，用的是碘和干冰的升华视频实验，边看视频实验边讲实验完成实验教学，现象明显，直观有效。视频实验只能是辅助实验作用，实验教学应当实际操作，让学生观察到实际的操作过程、现象，这样才有利于提高学生的分析和动手操作能力。课后与施教者交流此实验教学时，施教者认为碘有毒，且在“碘锤”中碘凝华后不便清洗，实验室器材存在很多问题，不便开展教学就不做了。

二、探析实验器材存在的问题

随着政府加强对教育的投入，各校按标准配置装备了实验器材。但仍然常听到一线教师受困于实验器材。通过调查，发现传统标配的实验器材存在的问题主要有：有的器材数量少，难以满足同一年级多个物理教师多个班级上课的需要；有的器材易老化，有的器材易碎化，有的器材易潮化，有的器材易生锈，有的器材操作繁杂，有的器材或实验现象可见度很小。因此，实验设计往往受这些问题的影响，难以形象、生动地呈现知识点，难以创设学生自主探究的实验环境。鉴于此，需要教师因地制宜，创新器材，突破仪器本身存在的缺陷。

三、自主创新教具，解决实验器材问题

（一）将废弃的器材加以重组

实验室每隔几年就要清理一些因老化、潮化、碎化而自然耗坏或操作损坏的器材，这些器材，弃之可惜，留之碍眼。如果将它们巧妙地加以重组，并拓展原实验器材的功能，优化原实验器材的操作方法，就能收到很好的实验教学效果。

教学案例1用来“探究电流发热与哪些因素有关”的配套器材是J2375型演示器，使用这种标配的带“U”管的“焦耳定律演示器”时，不方便往u型细管中注水，实验做完后清理也麻烦，而且易使发热电阻受潮生锈；时间一长，连接u型管的橡胶极易老化腐蚀，更换橡胶也极不方便；U型玻璃管也是易碎品。因此，这个演示器通常两年后基本就要报废处理。为解决标配的“焦耳定律演示器”这些问题，可以将若干个废旧的J2375型器材中仍有用的电阻和密封塑料壳拆下来，用电子温度计代替U型管，从而实现重组使用。

1.具体的制作方法是：取4个电阻，R1阻值为5Ω，R2、R3、R4阻值均为10Ω，将R3、R4两个10Ω的电阻并联起来后，再依次与R1、R2两个电阻串联；将三支电子温度计直接用塑料扎丝分别固定在电阻R1、R2、R3上，最后将三个密封塑料壳盖在电阻R1、R2、R3上。

2.使用方法：先记录三个电子温度计的初温，通电1min时，再比较三个温度计的变化示数，可以分别得到的结论是——通过导体的电流一定时，通电导体产生的热量与电阻有关；导体阻值一定时，通电导体产生的热量与电流有关。再通电1min，还可以得到导体产生的热量与通电时间有关的结论。再进一步深入分析，R1的阻值比R3的阻值小，但通过R1的电流是通过R3电流的两倍，比较R1与R3的发热升温情况，发现电阻R1比R3升温高，因此，还能发现在通电时间相等的情况下，电流比电阻对导体发热的影响程度更大。

这个重组的“新型焦耳定律演示器”，比原器材操作更简单，现象更明显，节约了教学前的准备时间，也节约了课堂实验时间，并增加了一个探究功能，教学效果更显著。与此同时，充分合理利用废弃材料，也是倡导了环保节能的理念，间接对学生做了正能量教育。

（二）巧用日常用品代替实验室器材

有些实验易做，但实验后难于清洗，甚至有刺激性气味。对这种实验，实验教师和仪器管理员都是敬而远之，避而不做。如果用日常用品来代替原实验室的玻璃容器，可当作一次性实验器材处置，避免清洗之劳苦。

教学案例2物态变化中的“升华与凝华”实验，因“碘”在常温下易升华且有紫色气体生成，稍加热现象更加突出，所以，教材中常用“碘”来做“升华与凝华”。教材中选择的烧杯或试管做容器，甚至还推介了专用器材——“碘锤”（玻璃制品）做容器，但实验后难以清洗。如果用“保鲜袋”装一些碘颗粒，扎紧袋口后，常温下仔细观察，可以发现淡淡的紫色气体慢慢地出现；将盛有点颗粒的“保鲜袋”袋底浸入热水后，一股浓浓的紫色气体飘然升起——这是碘的升华现象。从热水中取出“保鲜袋”一会儿，“保鲜袋”内壁上有紫色粉末物出现——这是碘蒸气凝华现象。此实验时间短，效果明显，防止了碘的刺激性气味的影响，实验后不必清洗也不必回收，直接将塑料袋当作特殊垃圾处置就可。此实验器材还可分组进行，解决“碘錘”的数量不足不便分组的问题，让学生通过积极主动仔细观察这一实验现象的，再经历概括总结，很容易建立起“升华和凝华”的概念。

瓶瓶罐罐皆仪器。用来源于生活中的“器材”可以代替许多实验室的器材，只要用得恰当，符合科学，常让学生感觉似乎意外又不意外。学生感到意外的是：教师所选器材超越课本，身边这么多东西可以用来做物理实验；学生感到不意外的是：这些器材的实验效果、结论与教材上的相同。这样，将学生身边的事物与学习的内容紧密结合，使学生在自己熟悉的环境中进行探究实验、把握新知，让学生体会物理知识的学习并不是那样的空洞，而是实实在在，深刻体会身边就是物理。

（三）改进实验器材，规避学生观察实验的盲区

教师演示实验时，因实验现象微小或观察角度等原因，教室中有某幾排或某几列的学生观察不到实验现象，这个几排或几列的区域便称为“学生观察实验的盲区”。教学时，需要教师创新教具，规避这些学生观察实验的盲区，让全体同学都能看到实验现象。

教学案例3学习平面镜成像特点，学生通过分组探究观察，能理解到平面镜所成的像与物体大小相等的特点。但当问及“人远离穿衣镜时，所成的像有什么变化”时，大多数同学认为“像变小”，这是因为大家在平时观察到的“人远离穿衣镜时”，所成的像确实是在变小。为了克服这一定势思维的影响，教师有必要再演示平面镜成像，如果教师用一块透明玻璃板竖立在水平台面的白纸上，教室中只有坐在中间的几列学生容易观察到，而坐在两侧边的学生难以看到。此时，教师可制作三个透明玻璃板连体的“平面镜”，让教室内左中右的同学都能观察到像。

1.制作方法：取一块40cm×30cm的薄透明玻璃板，放在平整的桌面上，用透明胶将两块20cm×30cm的薄透明玻璃板分别粘到长玻璃板两侧，注意玻璃块之间要留有1mm的间隔。

2.使用方法：将“平面镜”竖直立在平整木板上，调整大玻璃板两侧的小玻璃板的角度，使其夹角为120°左右；在三个玻璃板围成的区域内取合适的点A，分别找到三个竖立的玻璃板的对称点B、C、D。取4支相同的蜡烛，点燃3个，分别放在B、C、D三点上，教师手持未点燃的蜡烛到A处，让学生观察到虚像后，再将此装置远离学生1-2米，学生看到的虚像变小了，但虚像仍与A处蜡烛重合等大，而A处蜡烛并没有变小！从而确定虚像大小并没有改变。

教师针对学生易受思维式势的影响，改进实验器材，造成强有力的视觉冲击引发强大的认知冲突，破解思维定式的束缚，打破原有思维定式的那部分错误内容，从而构建正确的认识。

尽管实验室器材有专门的维护与保洁制度，但因客观因素导致的器材问题是无法避免的。而物理创新实验在物理教学教学中有着举足轻重的作用，针对实验教具、方式、操作的不断改进，教师巧用创新教具，开发新型实验，既能解决器材问题，丰富实验资源，又能启迪学生智慧，提高课堂教学效率，开阔学生的创新视野！

参考文献

[1]夏彪.创新实验设计突破教学难点[J].中国现代教育装备，2014，（18）：45-47.

[2]陈晨，陈立其，陆建荣.初中物理教学渗透物理思想教育的内容选择与实践探索[J].物理教学，2019，（02）：46-49.