自制低成本教具在高中物理教学中的高效应用

江瀚

【摘要】在高中物理教学中，自制教具作为一种低成本的教学资源，因其易操作和实验现象明显而备受关注.在教学实践中，如何充分发挥这一资源的潜力，激发学生的学习兴趣，提高课堂效率成为教育工作者需要面对的重要问题.本文通过深入分析具体案例，探讨自制教具在高中物理教学中的应用方式.通过这些案例，展示自制教具如何在教育实践中促进学生对物理学科的深入理解，提升学生的实验能力和科学思维.通过对自制教具应用的深入研究，旨在为高中物理教学提供创新性的方法和实用性的经验，以期促进物理学科教育的发展.

【关键词】自制教具;高中物理;实验教学

自制教具具有低成本、易操作、实验现象明显等特点，成为高中物理教学中不可或缺的资源.同时，教师在运用自制教具时需运用其丰富的教育智慧，通过巧妙设计和应用，激发学生的学科兴趣，使之更好地理解和掌握物理知识.本文通过对自制教具在高中物理教学中的应用进行深入研究，旨在为教育工作者提供更多关于教学资源合理运用的实用性经验，为创设更富有启发性的物理课堂环境提供借鉴.在教学实践中，合理运用自制教具，将为学生带来更丰富、更生动的学习体验，以提升整体教学效果.

1 自制低成本教具的设计特点

1.1 经济实惠、成本低

当前一些学校存在实验仪器短缺且老旧，无法有效激发学生对物理学习的兴趣，对物理实验的顺利展开提供了重要障碍.自制教具因其经济实用和价格低廉的特点备受教育从业者推崇.生活中的日常用品、废旧物品以及工业边角料等都可成为教具的素材.通过巧妙地设计和制作，将这些资源转化为实用的自制教具，有力地缓解了学校实验器材短缺的问题［1］.自制教具经济实惠和成本低的特征使得教育者能够更灵活地应对教学资源有限的问题.教育者可以通过充分利用周围的资源，将废弃物品巧妙地转化为具有特定功能的教学工具，提供更实惠具有效的教育资源.这一灵活性和经济性的特点不仅降低了学校对昂贵实验设备的依赖，也增加了教育资源的可获得性.

在物理学习中，这种自制教具的设计可以为学生提供更加具体、生动的实践体验，激发学生对物理学的浓厚兴趣.通过巧妙地运用废弃物品、常见用品和工业副产品等资源，经济实惠地制作自制教具，有望在教育实践中取得显著效果.这种创新的设计方式有助于提升教学的实效性，为学校在有限预算下提供更多的實验教学资源.

1.2 操作方便灵活

自制教具通常适用于简单的物理实验，因此具有易操作、上手快的特点.其设计简单，操作性强，使学生更容易理解实验原理，培养学生实验技能.由于自制教具一般较小且轻便，便于携带，这有助于学生在课堂内外进行实验活动，从而使学生可以更加深入地参与学科学习.在教学实践中，教育者需要将自制教具与实际教学需求相结合，创造性地设计和灵活应用.从设计构思到取材制作，都需要教师的参与，这种个性化教具更加灵活，更易于实验的实施.此外，教师还能够对自制教具进行微调或优化，以达到理想的验证效果.

自制低成本教具的设计特点有着独特的优势.首先，其易操作性使得学生能够迅速上手，不浪费时间在复杂的操作步骤上，更专注于实验的观察和分析.其次，设计简单而强调操作性，有助于培养学生的实验技能，使其更具实践经验.操作方便、灵活的特点使学生能够更主动地参与实验，从而提高实验的参与度和学习的主动性.教育者在使用自制教具时，应根据实际教学需求巧妙设计和精心制作.这需要教师有一定的创造性思维和动手能力，能够根据课程内容和学生水平进行个性化的设计.此外，教师还应对自制教具进行不断的改进和优化，以确保其在教学中能够达到预期的效果.

1.3 现象直接，效果显著

在高中物理教学中，一些自制教具是在以往的研究基础上对已有的实验设备进行改良与创新的产物.这种创新不仅体现在对现有设备的改进上，更注重在实验现象的直观呈现上，以提高学生对物理现象的理解和学科应用能力.运用自制教具可以使学生更清晰、更直观地观察实验现象，从而更好地分析实验结果.

通过教师的精心设计和改进，自制教具能够放大一些不太明显的实验现象，使其更易于观察和理解.这种直观呈现的效果有助于学生深入理解物理原理，减少他们在学习过程中遇到的困难.当教师巧妙运用自制教具时，能够在教学中将一些微小或难以察觉的实验现象直接呈现给学生，从而提高实验的直观性和可感知性.在自制教具的设计特点中，现象直接，效果显著是一个关键特征.这意味着通过自制教具进行的实验，学生能够直接观察到实验现象，而无需依赖复杂的仪器或设备.这种直观性的设计有助于学生更深入地理解物理概念，提升他们的实验感知能力.这样的自制教具设计旨在让学生更直观地体验物理现象，从而增强他们的学科应用能力.

1.4 科学的设计，具有安全性和可靠性

自制教具是物理实验辅助工具，其设计与制作并非凭空构想，而是基于科学原理进行系统研发并经过验证.所有用于实践的自制教具都必须具备科学性，若有悖科学，教具将失去使用的价值.此外，自制教具必须具备安全性，安全是进行物理实验的首要前提.所选用的材料应当是无毒、无味、环保且安全的［2］.在教具设计阶段，需要尽量避免采用锋利的形状，以消除潜在的安全隐患.

科学的设计不仅要确保教具符合实验需求，还要保证其具备高度安全性和可靠性.在自制教具的设计中，应该严格按照科学原理选择合适的材料和结构，确保教具在使用过程中不会威胁到学生的安全.科学的教具设计应当在满足实验教学需求的同时，注重安全性和可靠性，为学生提供一个安全、有益的实验环境.通过科学的教具设计，可以更好地促进学生对物理实验的理解和掌握，提高实践操作的效果.

2 自制低成本教具在高中物理教学中的应用

2.1 巧妙运用自制教具，使实验变得有趣

在高中物理教学中，巧妙运用自制教具是一种有效的教学手段，不仅能够降低教学成本，还能激发学生对实验的兴趣.

例如 空气热胀冷缩实验装置是一种简单而富有趣味性的自制教具.这一教具的制作原理基于气体的热胀冷缩原理.通过使用废弃物品，教师可以引导学生亲手制作这个实验装置.学生在制作的过程中，不仅能够了解气体的热胀冷缩原理，还培养了学生的动手能力和创造力.

著名物理教育家朱正元教授指出，通过使用身边常见的物品进行探究活动和实验，可以拉近物理学与生活的距离，使学生更深刻地感受到科学的真实性.自制教具正是贴近生活、简单实用的代表，能够让学生在实验中直观地体验科学原理，激发对物理学的浓厚兴趣.此外，学生在自行组装和调试实验装置的过程中，需要动用头脑，发挥想象力，培养解决问题的能力［3］.更为重要的是，自制教具的运用有助于环保.在废弃物品中寻找制作材料，既能够有效利用资源，又能够减少对环境的负担.通过这种方式，教学不仅是知识的传递，还包含着对社会责任的培养，使学生在实践中树立环保意识.

2.2 完善装备，提高学生的学习体验

在高中物理课堂中，教师们发现部遭到分物理实验装置由于长时间使用而遭到损坏，或者因设备老化而失去原有的物理教学实验功能.这导致学生在物理教学和实践课堂上无法顺利进行实验研究.为了解决这一问题，教师们根据自身物理学基础知识，指导学生完成了一些简易的物理自制教具，为学校引入了新的物理实践器材，促进学生更好地进行实践研究和教学活动，从而提升学生的学习体验感.

例如 以高一物理必修1第五章第五节“超重与失重”为例，教师利用自制教具进行实验，有效提升了学生的学习体验.实验器材包括红线、5kg重物、水桶、矿泉水瓶、红墨水和自来水.在实验过程中，学生通过观察红线被拉断的现象和瓶中水不流出的现象，深入研究了超重和完全失重的知识［4］.超重实验中，通过红线拴住重物，缓慢或猛烈地将其提起，学生观察到红线被拉断的现象，引发了对超重的深入思考.在完全失重实验中，通过观察水从瓶中的小孔流出和瓶子从一定高度释放时水未流出的现象，学生对完全失重有了直观的感受.

实验原理方面，超重实验中，红线受到的拉力与自身重力平衡，而猛然提起时发生超重现象.完全失重实验中，瓶子对水的挤压和水本身的重力作用使水从小孔流出，而释放或抛向水桶时，瓶中的水未流出，发生了完全失重现象.在反思中，教师注意到在超重实验中要确保被拉重物掉到地上不会损坏，可以在地面上垫一层保护物.此外，完全失重实验的感染力强，但也可能因其新奇性而难以控制，因此，教师需要在授课中更加注重控制，创造轻松的学习环境.

2.3 改善自制教具，解决物理问题上的应用

在“重力”一节中，我们进行了一个示范试验来解决两个问题：首先是关于倾倒物体的条件.我们使用了铝罐作为教具，倾斜的铝罐并没有特殊的能力，但实际上，它要求中心的活动线不会超出支撑表面［5］.通过仔细观察罐子的底部结构和残留在罐子里的液体的数量，学生可以更好地理解倾倒物体的条件（见图1）.

其次，我们探讨了重心与稳定度的关系，使用了一元硬币、一把刀和两把叉子作为教具.为了解释重心低稳定性大的知识点，教科书上展示了一幅插图，描绘了一位杂技演员手持一根长木棍，通过平衡保持稳定.在课堂上，我们模仿了这种技巧（见图2），让一枚硬币轻松站在刀尖上，完成了一项看似不可能的任务.

这两个演示实验的教学器材不仅解决了物理问题，而且与生活紧密相关，让学生认识到物理学无处不在，培养了学生观察和思考的习惯.在进行演示实验时，我们强调实验不一定要复杂高深，但应该贴近生活，利用身边的物品.这不仅启发学生提问，激发他们的想象力，而且注重对实验过程的自我评估，提供充足的信息支持.同时，实验还促进了学生之间的时空协作与沟通，创造了信息化和生活化的学习环境.我们强调技术规范与思维创新的融合，以及滲透科学方法、态度和精神的重要性.通过改善自制教具，不仅解决了物理问题上的应用，还培养了学生的实践能力、观察力和批判性思维.

3 结语

在高中物理教学中，教师通过巧妙地利用自制的教具进行演示，为学生提供了一个创造性的学习环境，有效促进了学生的创造力.这些自制的教具来自生活，让物理与学生的实际经验更为贴近，使学科内容更具实用性.通过这种贴近生活的教学方式，学生深刻感受到物理无处不在，从而提升了对物理的兴趣.

参考文献：

［1］邹愉，陈林，邹越.利用简易自制教具突出物理教学重点［J］.物理教学探讨，2022，40（01）：67-69.

［2］李贞.自制教具在高中物理实验中的应用［J］.新智慧，2021（33）：7-9.

［3］袁如昕.自制教具在高中物理课堂教学中的应用［J］.课程教材教学研究（中教研究），2022（Z4）：93-96.

［4］刘秀萍.自制教具助力物理教学［J］.甘肃教育，2021（07）：138-139.

［5］丁鹏飞.自制教具在高中物理教学中的作用探析［J］.高中数理化，2021（24）：54.