自制教具在中学物理教学中的应用

徐 垚

（甘肃省武威市凉州区中坝镇九年制学校，甘肃武威 733000）

中学物理教学中的自制教具，主要是指从现实生活中取材、制成的各类具有实用性和趣味性的物理教学工具，用于开展物理演示教学和实验探究等活动，以此促进学生主动参与、乐于探究、勤于动手，深化对物理基础知识技能的掌握和运用。因此，在新时期的中学物理教学中，教师应该重视发挥自制教具的价值，根据物理课程目标和学生的探索需求，加强对自制教具的开发和应用力度，把自制教具与物理教学的各个环节有机融合，带领学生用自制教具学知识、做实验，从而使物理教学质量获得整体提升。

一、自制教具在中学物理教学中的应用价值

（一）能够改善物理实验教学资源匮乏的现状

实验是物理学科教育的重中之重，随着物理教学改革的不断深入，课本中几乎每一个原理知识点都涉及实验操作，但是由于实验仪器和资源的短缺，部分实验课题无法真实地开展，学生只能通过“啃书本”、看视频等方式了解实验现象，无法形成立体化的经验感知。中学阶段的多数物理实验课都是定性的，对器材精度的要求不是特别高，需要的教具结构较为简单，取材也十分方便，这为自制教具提供了更多的条件和可能性。著名物理学家朱正元先生主张“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”，他还提倡教师“不要迷信只有工厂制造的仪器才是仪器”［1］。在中学物理教学中应用自制教具能够从根本上改善物理实验教学资源匮乏的现状，教师可以通过对物理教材和实验课题的研究，结合生活和教学的实践经验，根据不同生活物品的结构和特性，对其进行改造和设计，制成满足实验操作需求的教具，很多自制教具都能反复应用于不同的实验中，从而有效填补中学物理实验设备的空白。

（二）能够激发学生对生活中物理现象的求知欲

“从生活走向物理，从物理走向社会”，是新课改倡导的新思想，以往教师采用实验室标准化的仪器实施物理教学，虽然能帮助学生清晰地了解实验现象，但是标准化器材与日常生活相距较远，可能会带给学生陌生感，一旦脱离了实验室和课堂，学生与这些事物就失去了交集，认为物理现象和知识只存在于实验室和课本之中，很难与日常生活衔接起来，产生自主求知和探索的意识。与冷冰冰的实验室仪器有所不同，自制仪器的大部分材料都源于生活，当学生看到自制教具时，会感到亲切和熟悉，自然而然地联想到相关的生活场景，进而体会物理和生活的密切联系，将自制教具应用于中学物理教学能够激发学生对生活中物理现象的求知欲，教师可以应用自制教具向学生讲解抽象的物理知识，缩短物理和生活的距离，使学生深切地感受到物理科学的真实性、消除神秘感，这样学生就会潜移默化地形成关注生活、探索物理现象的积极情态。

（三）能够培养学生的创新精神和实践能力

实践创新是中学物理教学的发展重点，也是每个学生都应该具备的关键能力品格，但是在传统的灌输式教学格局之下，物理课堂上应用的工具、方法一成不变，学生缺少动手实操、创新创造的契机和空间，课堂模式是僵化和刻板的，学生实践创新意识的发展必然会受到制约。自制教具本身就是对传统物理教学工具的一种突破，能带给学生新鲜感，同时自制教具还能由教师和学生共同参与研制，既扩充了学生动手的机会，也能使其实践发现问题和解决问题。因此，在中学物理教学中应用自制教具，能够培养学生的创新精神和实践能力，教师可以根据物理课程内容，带领学生用简单的物品和器材合作开展小制作、小发明活动，将自主研发的教具应用到物理规律的探索、新型实验设计中，激活学生的创造性思维和实践探究的热情，形成强烈的成就感，习得物理知识和操作技能，从而借助自制教具疏通中学物理开展实践创新教育的通道。

二、自制教具在中学物理教学中的应用策略

（一）根据物理教学需求，实施教具的制作和研发

做好教具的制作和研发是第一位的。自制教具要符合物理教学和实验活动的开展需求，同时具备科学性、启发性、安全性和经济性，要求教师具备良好的教研、生活资源开发和动手操作能力。首先，教师应该分析物理教材、熟悉教学目标，对课程所需的自制教具建立大致的构想，包括样式、结构、功能等。再者，教师应该根据前期的构想，在日常生活物品中收集物理自制教具的可用材料。在这个环节，教师应该确保教具材料是安全的，包括无毒无害、没有锋利的构件、不漏电、不是易燃易爆品等，同时遵循因地制宜的原则，尽量选用生活中最常见的物品，不必舍近求远，以废旧材料为最佳，包括饮料瓶、易拉罐、木板、铁丝、纸板等。日常教师也应该养成“淘宝”的习惯，善于洞察身边的生活资源，看到某种废旧材料，就联想它有何种特殊功能，能否用作物理现象的呈现，这样在制作教具选材时就会更加得心应手。最后，在正式制作和研发教具的阶段，教师必须合理地应用收集到的生活材料，一方面要力求简明，在材料本身的外观和性能满足物理教学需求的前提下，无需进行多余的改变；若材料自身达不到教学应用的标准，教师可以采用裁纸刀、胶带、热熔胶等简单工具，对各类材料加以改造和组装，初步制作完毕之后，教师还应该模拟操作或“试运行”自制教具，确保其在物理教学中能够流畅地使用，从而落实自制教具的制作和研发工作，为高质量的物理教学创造先决条件［2］。

（二）紧扣学生兴趣爱好，应用自制教具创设情境

中学物理课程虽然不是特别艰深，教授的都是一些基础性的物理现象和规律，但是知识点的概念性较强，如果教学手段不够直观，学生容易产生认知理解压力，缩减自主学习的意识和动机。在物理课堂上，学生的根本需求是接触“新、奇、趣”的学习场景，抵触理论化的物理知识讲授，自制教具对学生来说是一种新奇的事物，还能清晰、直观地展现出物理现象，非常契合学生的兴趣点和认知发展规律［3］。因此，教师应该紧扣学生的兴趣爱好，应用自制教具创设物理教学情境，把书本上的物理知识点通过操作和演示自制教具的方式，形象、通俗地传递给学生，从而为物理课堂注入趣味因子，降低学生的认知难度。首先，教师可以根据物理教材知识，用自制教具给学生模拟演示生活中的物理现象，如挤压塑料瓶演示形变，把空瓶子投到水盆中演示浮力等，对物理现象作出最真实的情境还原，集中学生的思维和感官，同时引导学生悉心地观察自制教具所创设的情境，相互交流自己的所见所思，探讨生活中其他类似的物理现象，通过联系和分析揭示课程物理知识的本质规律，同步增强学生的物理学习兴趣和效率。再者，并非所有物理现象都是肉眼可视的，无论是自制教具还是常规的实验室器材，都只能反映出宏观的物理变化，这不是自制教具的缺陷，而是从物理学科特点衍生的共性问题。教师在应用自制教具创设情境时可以适度引入现代科技，如在关于音色、静电、气压等内容的课程中，教师可以一边操作自制教具，演示宏观的物理现象，同时播放对应的虚拟仿真课件、数据波形图等等，为学生呈现肉眼不可见、耳朵辨不明的微观物理变化，引导学生从宏观和微观两个角度出发，讨论、辨析物理现象的规律，从而使教学情境更添趣味，提高自制教具的应用成效。

（三）拓展实验探究空间，应用自制教具改进实验

实验是中学物理教学中最关键的课型，同时也是自制教具的主要应用场景，新课程设置的必做实验发挥着传授知识、规范学生实验操作手法的重要作用，在教学中是不能省略的。但是必做实验对仪器、设备都有着较高的标准和要求，如果实验室中缺少相应的器材，很多实验课都会面临开展阻力。必做实验的器材并非独一无二的，很多自制教具都可以作为标准化实验器材的“平替”来使用，也能达到理想的实验效果［4］。为此，在中学物理教学中，教师应该针对现有实验器材不足的问题，应用自制教具改进必做实验，拓展实验探究空间，丰富学生的物理学习资源。首先，教师应该对物理必做实验的所用器材进行梳理和清点，明确哪些环节的设备和工具有缺失，然后寻找适宜的材料研发自制教具，用以替代缺失的实验器材。比如没有马德堡半球，就用小皮碗或废旧针筒来替代；平面镜的数量不足，就用茶色玻璃替代等。再者，教师方面在备齐自制教具之后，还应该在课堂上引导学生用自制教具改良常规实验。教师可以为学生出示教材所规定的、必做实验的装置图和示意图，介绍现有的实验室器材和自制教具，组织学生合作研讨、细化实验流程，把自制教具融合到原来的实验流程中，形成可行的改进方案，并通过操作完成实验，教师在其间引导学生观察、思考，传授规范的操作手法，探讨实验过程和成果，挖掘实验背后的物理学本质原理，从而保证物理必做实验的足量开设，使学生感知到自制教具的独特功能和魅力。

（四）构建创新实践课堂，鼓励学生自主制作教具

新课改背景下的中学物理教学追求构建创新实践型课堂。要想达成这个目标，教师必须延展思路，开发一些标新立异的物理实践活动。研发教具的主体不单单是教师，学生也可以充分地参与其中，一件自制教具的完成和投入使用需要经过构思、设计、选材、加工和调试等多个步骤，这是启迪学生创新思维、强化实践技能的绝佳契机。因此，在新时期的中学物理教学中，教师可以将自制教具作为“敲门砖”，打开学生创新实践的窗口，根据物理实验教学的需求，鼓励学生自主、合作制作教具，再使用这些教具做实验，学生势必会形成良好的创客精神。首先，在学生动手制作物理教具的初期，教师应该带领学生从低难度的教具做起。如某种实验器材的数量不多，无法支持分组实验的需求，这时教师可以把该器材的原件展示给学生，让学生用生活材料动手仿制，得到与器材原件原理、功能相似的教具，用这样的教具做实验，学生更能享受到成功的喜悦。再者，当学生具备一定的教具制作经验之后，教师可以布置难度更高、更复杂的教具研发任务，给学生出示实验中缺失的器材，让学生以小组为单位合作想方案、查资料、画图纸、找材料，通过集思广益和分工协作，对平平无奇的材料进行创造性地改造和组装，经过反复地调试和优化，制成符合物理实验操作标准的教具，使学生习得动手技能，经历发现、分析和解决问题的过程，最后用自制教具构建实验装置，探索多种实验方法和原理知识，这样学生就真正成为自制教具的研发和应用主体，体验到变废为宝的乐趣，醉心于物理学科的实践和创新［5］。

（五）巩固物理教学效果，应用自制教具实施复习

复习是中学物理教学中的重要环节，以往教师沿用的复习手段较为单一，通常是带领学生回顾一遍课本知识点，再出几道练习题，本质上没有脱离死记硬背和题海战术，学生的注意力很容易涣散游离，无法保证复习教学的效率。自制教具在物理课堂教学的应用之初带给学生的就是灵动、具象的情景，那么在复习阶段继续引入自制教具，无疑会迅速激活学生的知识经验，牵引学生的思维回溯课堂，深化对所学知识的记忆和理解。为此，教师应该以巩固物理教学效果为目标，应用自制教具实施复习，改善单调、机械的复习模式，帮助学生在愉悦的心理状态下构建完善的物理知识体系。如教师可以将在知识新授环节使用过的教具重新拿出来，采用问题导学的方式，引导学生回忆自制教具的演示、操作过程以及通过教具领会到的物理概念知识和变化规律，在学生准确地作答之后，教师再点2～3 名学生上台，亲手演示自制教具，边演示、边解说，复现曾经的学习场景，鼓励其他学生在台下认真地观看、倾听和纠错，思考自己是否也会出现相同的纰漏，最后让学生反馈掌握不牢靠以及仍旧存疑的知识点，教师进行集中的精细解答。这样通过应用自制教具优化复习方式，学生就能切身地参与复盘物理知识的过程，实现加深认知、升华复习效果的目标［6］。

三、结语

综上所述，在中学物理教学中应用自制教具，不仅能改善物理实验教学资源匮乏的现状，也能激发学生对生活中物理现象的求知欲和探索欲，还能强效培养学生的创新精神和实践能力，是开创物理教学新局面的必由之路。教师应该根据物理教学需求，做好教具的制作和研发工作，积极应用自制教具创设情境、改进常规的必做实验、实施物理复习教学，同时鼓励学生自主、合作研发教具，构建创新实践型的物理课堂，增强学生深入钻研物理的积极情感，从而借助自制教具拓展物理实验探究空间、巩固教学效果。