自制教具，自主实验，助力物理学习

【摘要】在传统的物理实验教学中，教师往往引导学生使用现成的实验教具开展实验，这样无法很好地发展学生的学习能力。而课堂自制的实验教具具有简易性、灵活性、适切性等特点，能增强物理课堂活动的趣味性，更能满足学生的学习需求。因此，教师不妨根据教学内容和学生学情，引导学生自制物理教具，并自主实验。这样有利于学生在动手操作的过程中发展多项学习能力，从而提升物理教学质量。

【关键词】自制教具；自主实验；初中物理；实验教学

作者简介：吴俊（1993—），男，江苏省苏州市常熟市锦荷中学。

新课改背景下，物理教学要着重培养学生的核心素养，发展学生的多项能力。实验教学是物理教学的重要部分，因此教师要通过引导学生充分参与到物理实验中，让学生亲自动手操作，激发思维火花，深入理解物理知识。在物理实验教学过程中，教师可让学生自制教具，自主实验，充分发挥学生的主观能动性，让学生在完成实验的同时，提高动手能力、创造能力、认知能力等。在此过程中，教师要敢于放手，让学生自主操作，增强学生的学习信心，也要适当进行指导，以保证实验的效果。

一、兴趣导入

初中是学生学习物理的起点，在此阶段，有的学生不容易理解抽象的物理知识，会觉得物理实验枯燥无味。对此，教师可以通过指导学生自制教具，让学生通过自己的双手完成实验，通过自己的眼睛观察实验现象，从而获得实验的成就感，激发对物理学习的兴趣［1］。

以“压强”内容的教学为例，教师需要让学生观察和探究水的流动原理以及压力的作用。为了激发学生的学习兴趣，在导入环节，教师引导学生自制连通器。学生用塑料导管、塑料支架和针架等材料组装成了一个简易的U型水管连通器。教师引导学生向连通器中导入红色的水，学生观察到水总会从高处往低处流动，当停止导入时，连通器两端的水总会保持在同一水平面上，教师顺势告诉学生连通器的实验原理。接下来，教师让学生用一个胶塞堵住连通器右边的口，向左边的口加水，并加盖密封，然后再拔掉右边的胶塞，这时学生惊讶地发现水没有像之前一样从高处流向低处。教师又提醒学生用胶塞堵住右边的口，取走左边的盖子，再用胶塞堵住左边的口，拔掉右侧的胶塞，并加封盖。学生发现，即使左边的水面较高，水也没有从左边流向右边。此时，教师指导学生将右边的盖子掀开一点，水很快就从左边流向右边，并且两边的水面很快就持平了。最后，教师引导学生给右边的口子安上带有气密嘴的盖子，并用小打气筒向里面打气。学生发现水居然从较低处的右边逐渐往较高处的左边流动。学生的好奇心和探究欲被充分激发了出来，想要知道连通器中水的流通现象背后隐含了什么物理原理，教师顺势解释液面的高低取决于液面上方大气压强的大小，液面上方大气压强大，则液面低，大气压强小则液面高。如此一来，教师就顺利引入了课堂教学内容。

在以上案例中，教师在课堂导入环节通过让学生自制教具，自主实验，引导学生观察、质疑、思考和探索物理问题，有效地激发了学生的学习兴趣，让学生对后续的学习充满期待。

二、弥补不足

在初中物理实验教学中，有些情况下教师无法给每个学生都提供教材所要求的仪器设备，从而导致学生无法亲自动手实验，对教学内容的理解会有所欠缺。为了弥补这样的教学欠缺，教师可以有针对性地引导学生制作教具，再让学生自主实验。这样一来，教师就能给学生更多动手的机会和更多思考的空间，从而解决学生活动不充分、思考不深入等问题［2］。

例如，在教學“小孔成像”这一内容时，需要使用相应的光学演示仪器进行实验，学生才能理解抽象的内容。但学校设备有限，教师没办法给每个学生都提供光学演示仪器。因此，教师让学生自制简易的“光学演示板”。学生自制过程如下。

1.拿出一块厚胶合板，将其切割成一个适当大小的长方形，并确保其光滑平整。

2.将墨水涂抹在厚胶合板的内壁上，注意涂满整块内壁以保证观察的效果。

3.在板的前面剪出一个圆形的孔，以便光线可以透过孔射入胶合板内壁。

4.在板的后面再剪出一个圆形的孔，作为观察口，以便观察和记录墨水的运动轨迹和颜色变化情况。

学生自制好“光学演示板”后，教师引导学生开展实验，学生通过前后移动“光学演示板”，观察物体成像的变化。

在以上案例中，通过自制教具，每个学生都能亲自动手实验，充分观察实验过程，从而更好地理解光学原理，培养实验技能，提高解决问题的能力［3］。教师也可以通过观察学生的实验过程，了解学生存在的具体问题，从而进行针对性地讲解。可见，自制教具，自主实验不仅能够弥补教学的不足，还能提升教学的效果。

三、深入理解

在具体的物理实验操作过程中，有的教师认为初中生动手操作、解决难题的能力不足，因此经常自己演示实验，逐步引导学生观察现象、回答问题。但这样的过程忽略了学生学习的主体地位，久而久之，容易让学生产生依赖心理，不利于学生深入理解物理知识。而让学生自制物理教具，自主实验，可以加深学生对物理知识的理解。在自制教具，自主实验的过程中，学生需要进行动手操作、思考和解决问题，从而能够更深入地理解物理现象和原理，灵活运用所学知识解决问题，最终完成知识的内化［4］。

以“浮力”内容的教学为例，在传统的实验教学中，教师通常会使用天平秤或弹簧测力计来测量物体在空气中的质量，然后将物体放入水中，再次测量物体的质量，最后比较两次测量值的差异，让学生了解浮力对物体质量的影响。这样的实验虽然比较规范，但与学生的生活有一定的距离，可能会让学生的理解浮于表面。为了改变这种情况，教师引导学生自制浮力实验装置，过程如下。

1.准备一个透明的玻璃瓶或塑料瓶、一块小木块或塑料块、适量胶带或胶水。

2.将容器填充水直到大约三分之一的高度，确保水的表面平整和水位可读取。

3.将小木块或塑料块固定在瓶口上方，用胶带或胶水将其牢固粘住，确保小木块或塑料块稳固。

自制完装置后，学生就可开展实验操作，逐渐加水到容器中，记录每次加水后物体的浸没或浮起情况。

在上述案例中，相比使用天平秤或弹簧测力计开展实验，学生使用自制的浮力实验装置进行实验，可以清楚地看到物体在浮力作用下的漂浮和沉没情况，同时联想到生活中看到物体在水中的沉浮情况，从而通过教师的讲解理解浮力的知识。学生在亲自操作和实验的过程中能够理解较难的抽象概念，增强对物理学习的信心。可见，自制教具，自主实验为学生创造了深度学习的机会，使学生能够真正吃透物理知识。

四、避免危险

在初中物理教学中，有些实验由于涉及危险因素，往往无法直接让学生操作。对于这类实验，教师往往只能让学生观看相应的图片或视频，再给学生讲解实验原理。这样的方式虽然能让学生避免危险，但是不利于培养学生的学科核心素养。因此，教师可以通过自制教具来替代危险的实验器材，模拟出危险实验的过程和现象，以达到安全、便捷的实验目的。

以“电能转化为热能”的知识教学为例。传统的实验需要使用大功率电源和导线以及一些耐热材料，如果操作不当，可能引发电路短路，导致火灾。为了安全起见，教师就可让学生自制“电刀”，即用一根铅笔芯、一个电池组、一根导线和一个开关组合成一个闭合电路，使铅笔芯的两端分别通过导线与电池组的正极（+）、负极（-）相连。当打开开关时，铅笔芯即带有电流，会逐渐变热。教师可以引导学生小心触摸铅笔芯，感受其加热的过程，然后将铅笔芯当成电刀，去切割饲料包装壳。这样一来，学生就能在不接触高温或高电压的器材下安全完成“电能转化为热能”的实验。

在上述案例中，教师引导学生自制“电刀”以代替危险的实验器材，能够为学生提供安全的实验环境，也能够让学生更深入地理解实验原理，从而提高学生学习的积极性［5］。

五、合作探究

初中物理实验具有一定的复杂性，因此往往需要学生通过合作来完成。教师通过让学生与同伴一起自制教具，自主实验，能够有效地培养学生的合作探究能力，激发学生的团队合作和创新意识。在自制教具的过程中，学生需要一起讨论和规划步骤，然后分工合作来完成装置的制作。在自主实验的过程中，学生需要一起观察现象、记录数据、探究原理等。同时，在合作探究中，学生还要学会沟通交流，既能够认真倾听他人的意见，也能够分享自己的想法。因此，教师要积极引导学生开展合作探究，完成实验装置的自制和实验的开展。

以“太阳能”内容的教学为例，教师将学生分成不同的小组，让学生小组自行讨论制作简易的“太阳能热水器”。在各个小组内部，学生能够很好地分工合作。比如，某小组中，学生各自从家里带来了黑色塑料桶、塑料薄膜、胶带、剪刀等材料。然后把黑色塑料桶作为收集太阳能的容器，在其顶部中间的位置挖一个小孔作为进水口；将透明的塑料薄膜作为保温层，把桶包裹住，并用胶带贴紧；将水导入黑色塑料桶中。接着，一名学生负责测量水的温度，另一名学生负责记录水温在不同时间段的数据。最后，学生共同比较不同天气条件下水的加热程度，分析陽光的照射强度对太阳能热水器的影响，并提出本小组的观点。

在实验的过程中，教师要在旁观察和指导。当学生遇到困难时，教师要进行适当点拨，引导学生共同交流和讨论，以集体的智慧战胜困难；当学生分工不当时，教师要进行适当提醒，以让学生能够在团队中充分发挥自己的优势，增强学生的学习信心；当学生感到气馁时，教师要及时地鼓励学生与同伴有效合作，为共同目标而努力；等等。总之，教师不能放任不管，而是要充分发挥学生团体合作的力量，让学生更好地完成实验任务。

在以上案例中，学生通过分工合作完成不同的任务，不仅能提高实验效率，还能学会协调沟通，增强团队意识，提高了团队合作的能力。这对培养学生在未来学习和工作中的竞争力是非常有帮助的。

结语

总的来说，相比传统的物理实验教学，自制教具，自主实验的教学模式具有直观性，可以让学生清楚地看到实验现象，还能增强实验的趣味性；具有自主性，可以让学生自主选择材料、自主安装、自主选择实验方式等，从而有助于培养学生的自主探究能力；具有实践性，可以让学生通过操作得到实验结果，揭示实验现象背后的物理原理，从而将理论与实践充分地融合在一起。因此，物理教师要积极创造条件，让学生自制教具，自主实验，把课堂的主动权还给学生，让学生充分发挥自己的智慧，获得切实的成长。

【参考文献】

［1］张艳.挖掘实验魅力 助力学生探究：例谈初中物理自制教具与实验创新［J］.中学物理，2021，39（24）：35-36.

［2］陈士海，唐建华.自制教具展开初中物理生活化教学：以设计扬声器、话筒为例［J］.中学物理，2021，39（18）：35-37.

［3］余娟娟.自制教具在初中物理实验教学中的应用：以“水电站模型”为例［J］.物理之友，2022，38（11）：55-57.

［4］李安发.自制教具在初中物理教学中的应用研究［J］.中学物理教学参考，2021，50（17）：43-45.

［5］李贵宇.自制教具 快乐实验：自制教具在初中物理实验教学中的开发与应用［J］.理科爱好者，2022（3）：59-61.