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工作坊坊主：桂林市兴安县教育局教研室 唐玉兰
工作坊成员：韦云鸥 余繁 杨怀琼 王 峰 王正明 唐宇平 蒋云芳 唐丽云等 调查发现：农村中学物理实验仪器（教具）配置较为落后，原有的实验仪器(教具)中有相当一部分已不适应教材变化的需要，导致教材中有许多演示实验和探究实验无法正常进行。此外，物理实验仪器（教具）的配置相对于课本而言，具有一定的滞后性，无法及时满足新的实验教学要求，制约了物理实验教学的顺利开展。因此，在新课程背景下开展实验设计与自制教具的研究，对深化课程改革，拓展和开发课程资源具有重要的意义。教师根据教学实际，就地取材，自制物理教学教具或学具作为物理教学仪器与实验器具的必要补充尤为重要。 一、理论依据 陶行知先生在其生活教育理论中指出：教育要“人发明工具、制造工具、运用工具”，“教育有无创造力，也只需看他能否发明人生新工具或新人生工具”。师生自主研发、创造出个性化、本土化的物理教学教具和器材，是课程资源建设的有效途径。从物理课程教学来看，具有建构主义的特质。师生研发、创造教学装备活动还为学生的学习提供了经验，这种“做的经验”属于“经验之塔”（[美] 戴尔Edgar Dale《教学中的视听方法》1946）的底层。“经验之塔”理论认为，底层的经验易于理解和记忆，顶层的经验易于获得概念便于应用，教学应从具体经验入手，逐步过渡到抽象，学习间接经验要尽可能以直接经验为基础。 由此可见，物理实验教具的设计与自制、研发，不仅是物理课程资源建设行之有效的途径，还是一种有效的自主、合作、探究的学习方式，是“教学做合一”的实际体现，研究、创造的过程实际上就是知识建构的过程，这种建构过程可以全面提高学生各方面素质，这种过程是教学中的人、物、环境高度统一的过程。在新课程背景下的自主研发、创制教学装备不仅仅是一种简单意义上的制作和活动，它已经上升为一种新的教与学的方式。 因此，在农村中学进行自制教具的实践研究可以促进物理课程资源的建设，完善实验室条件，使自主、合作、探究学习有“物”的保障。通过开展自制、自创教具活动，让广大教师与新课程共同成长，有利于学生各种能力的发展。 二、自制教具的基本原则 （一）科学性原则。自制教具所演示的物理现象必须真实可靠，符合科学。 （二）简单实用原则。自制教具用材简单易找，构思巧妙，贴近学生生活。自制教具必须具备结构简单和操作方便两个特点， 在设计制造教具时，只要效果明显，在不失科学性的前提下，结构越简单越好，如一个铁圈就可以完成气泡的实验。 （三）重点突出原则。自制教具应尽可能把教具的尺寸做大一些，将显示部分清楚地展现出来，达到可见度最大化的效果。比如，自制伏打电池演示教具时，小灯泡常常不亮或只能亮几秒钟，达不到演示实验的目的，我们就用发光二极管代替小灯泡，实验前将液体加热一下，这样就可以延长发光时间，使演示现象更加明显。 （四）趣味性原则。自制教具应选用能引起学生注意力的材料，增加趣味性。如在制作导体和绝缘体鉴别器时，发现导体导电时靠小灯泡发光来显示现象不够刺激，于是我们增加安装了音乐播放器，这样在导体导电时，既发光又有音乐。 （五）安全耐用原则。自制教具在设计结构和选材上应考虑操作的安全性，教具的结构要坚固、性能要稳定，重复演示前后效果一致。 三、自制教具在农村中学物理教学中的实践 （一）自制教具在演示实验中的应用 自制教具是教师在深入了解教材和身边资源，充分了解学生，精心设计教学过程这三者联系后的产物，是教学效果的有效支撑和补充。自制教具在设计、取材、局部结构等方面都体现了教师的创造性和主动性。比如，“绝缘体变导体”的实验，通过图2来演示完成，实验效果较好，但图2实验不易操作，安全性较差，因为图2实验使用的是220V交流电源。我们在分析了现有仪器设计的缺点和实验中潜在的不安全因素后，对该实验仪器进行了改进，将实验改为图3进行演示（实验在低电压下进行），用音乐卡片里的音乐集成块来代替电灯泡，用三节干电池代替220V交流电源，并且选用玻璃泡较小的废灯泡里的玻璃心柱（此种玻璃心柱较小，实验效果更好），用酒精灯给玻璃心柱加热30秒左右，音乐卡就响起了悦耳的音乐声，达到了很好地教学效果。  自制教具取材容易，制作简单，生动有趣，有利于揭示物理实验过程的神秘感，激发学生的学习兴趣和创造潜能。教师在自制教具过程中表现出来的创新精神和创造能力会潜移默化地影响学生，教师可利用这一契机要引导和鼓励学生参与制作教具的活动中。 （二）自制教具在新课导入时的应用 由于初中学生正处于具体形象思维向抽象思维过渡阶段，他们具有好奇、爱玩、爱动的特点。对他们来说，只要激发起学习的兴趣，就会以满腔的热情，积极主动地投入到物理学习中。例如，在学习“大气压强”这个章节内容时，我们用自制教具导入新课，具体做法是：取两根粗细差别不大的试管，用较粗的管子套住较细的管子，并在两根试管的间隙中注入水，当把两个套着的试管倒过来开口朝下时，学生会认为细试管在重力的作用下会掉到地上。可是，学生看到的现象是，细试管不但没有掉下来，反而徐徐上升，意外的结果诱发了学生浓厚的好奇心，教师顺势引导学生进入“大气压强”的学习。 又如，在《动能与势能转化》的导课教学中，为了吸引学生的注意力，我们制作了一个“听话的滚筒”：把一个大竹筒的两端截断，并用两个粗细相同的竹节作为盖子，在每个盖子上穿两个大小相同的小孔，在两个小孔中各穿入一根橡皮筋，使橡皮筋横穿竹筒，以盖子封住竹筒的两端，在其中一根橡皮筋中间固定一块小铁块，并用透明胶把盖子和竹筒固定。在演示实验时，先让竹筒滚动，使上下两段橡皮筋在铁块作用下互相缠绕，发生弹性形变，竹筒滚动随之变慢，最后橡皮筋恢复原状，同时弹性势能转化为动能，使竹筒反向滚动。这样，动能和弹性势能不断转化，竹筒不断前后滚动。教师边做实验边解说，竹筒很“听话”地前后滚动，犹如表演魔术一般，最后教师解剖实验器具的原理，说明实验过程，进而导入新课，很好地激发了学生的学习欲望。 实践证明，从新、奇、趣、险、疑等角度自制物理实验教具，并通过呈现给学生新奇的物理现象和成功体验，能极大地激发学生的学习兴趣，让学生保持持久的学习动力。 （三）自制教具在学生课外实验中的应用 在物理教学活动中，让学生亲自制作教具、操作教具进行物理实验，既可提高学生运用所学知识解决实际问题的能力，又能培养学生勇于探索的科学态度。例如：在学习了《温度》这节内容后，我们让学生分小组利用课余时间尝试设计和制作一个温度计，教师先对学生进行制作方法的指导，同时约定完成后进行全班评比。学生回家后开始寻找制作温度计的器材，着手制作，忙得不亦乐乎。在展示评比环节，学生们带来了各式各样的温度计，如装液体的容器有的用矿泉水瓶、有的用药水瓶、有的用墨水瓶，制作细管子时有的用饮料管、有的用玻璃管、有的用空的圆珠笔芯，细管子的内径有大有小。每个小组派代表把制作好的温度计分别浸在同一盆温水中，观察管子里液面上升的高度。经讨论归纳得出：容器中液体越多，细管里液面上升高度的越高；管子的内径越小，温度计的灵敏度就越高。学生通过亲手制作温度计、展示操作，对温度计的构造、原理及作用有了更为深刻的理解，对影响温度计的灵敏度的因素也有一定的认识，学生的动手能力、观察思考能力和实验探究能力得到了有效锻炼和提高。 （四）自制教具在物理科技制作课中的应用 在“以人为本”“可持续发展观”的教育理念指导下，培养学生的创新能力和关心社会、热爱自然的科学素养，已成为现代教育的一大目标。绝大多数自制教具不是简单的仪器仿制，而是需要经过一定的思考、创意、构思和设计，需要创新精神。比如，根据所学“电磁继电器”的知识，可利用声原理、光原理自制水位报警器。此外，在自制教具过程中，需要涉及科学知识、生产工艺和新材料、新技术、新方法，如制作“沉浮子”需要不断地调试，使里面的小瓶子达到悬浮效果。这些都能增强学生的科技意识。例如，在学习了“长度测量”的知识后，让学生根据所学的物理知识设计过功能刻度尺，学生们利用荧光条画刻度线设计出可在黑暗环境中使用的刻度尺，还设计出了装有凸透镜的刻度尺，既可测长度又可有放大作用，开阔了学生的思维，培养了学生创造能力。 我们在每年的“爱科学月”活动中，组织学生开展科技小制作比赛，培养学生的创新精神和科技意识。例如：让学生用A4纸、胶水、透明胶等材料自制纸桥，进行承重与创意设计比赛，同学们表现出了极高的热情。学生先进行小组讨论，然后分工合作，动手制作，反复实践，制作出了各式各样的纸桥。又如，我们让学生课外从身边寻找材料，制作一个装蛋的容器，看谁能把鸡蛋砸得更远（条件是鸡蛋不能破），然后进行展示评比。这一主题活动把学生的思维给激活了，学生积极开动脑筋，想办法设计实验方案，有的用泡沫作为盒子，把鸡蛋放进泡沫盒子里，有的用纸盒子装鸡蛋，里面塞上海绵或碎纸屑，有的用筷子做成支架小盒子，鸡蛋用海绵包好放进小盒子里，外面系上气球。我们发现，学生制作的装置千奇百态，有的粗糙，有的精致，有的太重投不远，有的做得不牢固，投出去就散开了，有的做得既美观牢固，投得远又安全。随后，我们请获得成功的学生介绍自己的创作思路和制作过程，满足学生的成就感和自豪感。在教师指导下，组织学生开展科技小制作活动，有利于学生寓学于乐，对提高学生的动手能力、合作能力、创新能力及科技意识十分有效。 美国华盛顿大学的一条横幅上这样写道：“我听说了就忘记了，我看过了就领会了，我做过了就理解了”。它深刻地说明了“做”的重要性。物理教学是以观察和实验为基础的一门学科，更要注重“做”的重要性。而自制教具便是物理教学中“做”的很好的载体，它不仅是物理教学的重要手段，同时也是培养学生动手能力和创新能力的重要途径。通过将生活中一些简单的材料、物品甚至废弃品设计一些可行的实验，并且利用这些设计的实验与学生共同进行主动、探究、合作的研究性学习，让学生感受成功的喜悦，在这个自制教具的过程中，学生除了学习物理知识，还提升了创新能力。  坊主深入课堂听课评课  工作坊成员组织学生体验科普仪器：比腕力  工作坊成员组织学生体验科普仪器：动画  工作坊骨干教师余繁老师上高一探究课 |
