中学物理教具的设计与制作 摘要：在传统的物理实验教学课堂中，很多教师以验证性实验为主，极大地限制了学生的创造性思维，不利于教师个人素质的提高。随着新课程改革的不断推进，教师利用自制实验教具进行实验教学成为必要，实验教学应成为物理课堂的一部分。结合自制水镜的案例，阐述了对中学物理自制教具的认识以及制作教具的基本方法，让更多的教师了解到初中物理自制教具的必要性，同时为物理教学提供更多的自制教具资料参考。 关键词：中学物理；自制教具；案例演示 物理学是一门以实验为基础的学科，物理实验在物理教学中的作用不言而喻。在英国，科学教学受到高度重视，“科学探究”是其在科学教学中的首要特征； 在美国中学物理教学中，只要教师能用实验讲解，一般不需要用文字解释；在德国物理教学界，有这样一句话：“没有演示实验的课堂是不可想象的”；在日本，有一个由中学教师自愿组织的“山猫”社团。他们致力于用现成的材料研制实验装置，千方百计激发学生的学习兴趣和创造热情，使教学充满乐趣，从而成功吸引了大批学生。在我国，《义务教育物理课程标准（2011年版）》也明确指出：“利用日常生活用品进行物理实验，不仅可以拉近物理与生活的距离，让学生深刻感受到科学的真实性，补充实验课程资源，还有利于增强学生的创新意识。”
“教师除了利用已有的实验设备进行实验教学外，还应大力提倡利用身边的实物，创造性地设计实验，为学生创设丰富多彩的活动情境，激发学生的学习兴趣。”作者通过查阅大量文献资料和相关书籍，总结了对自制教具的认识，制作中学物理教具的意义和必要性，制作教具的基本方法，并结合自己的亲身经历初中物理仪器图片，介绍了如何制作水透镜。希望能为教师提供更多可以参考的自制教具资料，有效丰富初中物理课堂。1、对自制教具的认识自制教具是指教师根据教学中的重点、难点，利用现成的物品，构思、设计、制作的一类手工工具，可以解决问题，满足教学需要。这样的手工工具可以让学生深刻体会到物理就在我们身边，感受到物理与社会、生活的紧密联系。自制教具是在创造性思维的基础上产生的。 创造性思维的实现方式一般有几种：创造性建构、推理改进、综合归纳、科技创新等。自制教具的设计要符合科学性、教育性、简便性、直观性、实用性等要求，符合结构简单但不简陋的原则，突出为教育教学服务的宗旨。2、制作中学物理教具的意义和必要性不同的教师对自制教具的必要性有不同的看法，有的教师认为，教具制作是厂家的责任，他们制作的教具制作精美、配套齐全，作为一线教师只要好好教书就行了，没必要花精力去制作教具。
众所周知，没有最好的实验教具，而是需要在教学实践中不断改进和创新。例如，在探究两种电荷相互作用的实验中，教材给出的实验设备如图1所示，但早在2014年，郭卫东老师就指出了实验的不足，并设计了更为灵敏的实验装置，如图2所示。学生基于此实验教具完成课堂小组实验，实现了学生对“电荷相互作用规律与电荷类型”实验的自主探索，实验过程可控性强，效果明显，这样的例子并不鲜见。只有在教学实践中使用和验证成品仪器时，才会发现有些成品仪器因为实验现象不明显或操作复杂，并不适合我们的教学工作。一线教师可以根据需要改进或创造新的自制教具，服务于教学。通常自制教具更贴近生活，更能培养学生的学习兴趣，激发学生的好奇心。 此外，设计制作教具还有利于培养教师的创新意识和动手能力，对提高教师个人业务水平有很大的帮助。因此，有教师提出，应将中小学教师自制教具的奖励作为岗位评比的业绩条件之一。3、制作教具的基本方法与案例演示结合物理学科的特点，自制教具的设计方法一般有以下几种：功能改造法、比较法、模拟演示法、效率提升法等。下面是我自己用功能改造法制作的一个水透镜，笔者讲解了制作过程及其在教学中的应用。我针对的题目是人教版八年级第五章第一节《透镜》。
有这样一个知识点：“凸透镜的焦距越小，透镜对光的汇聚作用越强。”至于如何让学生深刻理解凸透镜的凸度会影响其汇聚光能力的强弱，进而改变凸透镜的焦距，经过多次思考和尝试，最终决定用水透镜（如图3所示）来突破这个知识点。制作材料：矿泉水瓶、气球、502胶水、剪刀、小刀、一块70cm*15cm的泡沫。制作过程：用剪刀将矿泉水瓶中段剪掉，高约7cm，将剪掉的部分修整平整。瓶子剪掉的断面一定不能有花纹，否则后面的实验现象就不明显了。剪出一个面积大于矿泉水瓶底部面积的气球。这些任务都可以由学生提前完成，并提交半成品。 然后用502胶水将气球粘在瓶子切面的一侧（考虑到使用502的危险性，老师会亲自完成此环节）。另外初中物理仪器图片，为了固定水镜，需要选取木板或者泡沫板，切出凹槽固定，由于泡沫板更容易切出凹槽，所以本教具使用泡沫板在其上表面切出一个比水镜底部面积略大、深度约2厘米的凹槽。使用过程：将水镜固定在泡沫凹槽中，在水镜中加入纯净水，向水镜射出一束平行光线，穿过水镜后的光线清晰地显示在泡沫白板上（如图4所示）。学生可以利用此水镜完成小组实验，突破凸透镜的以下三个知识点：（1）透镜光心较薄时光的传播方向不变；（2）凸透镜对光有聚光作用； （3）凸透镜越凸，对光线的聚光作用越强，相应的焦距越小。
在本节的最后总结中，笔者还展示了另一种自制的水透镜（如图5所示）。这种水透镜不仅焦距可变焦，还可以通过用注射器注水、吸水的方式，在凸透镜或凹透镜上进行变换。值得一提的是，笔者借助这两种自制教具，在一次省级比赛中获得了初中组一等奖。近年来，在郭卫东、黄淑清等老师的带领下，涌现出一小批热衷于自制教具的物理教师，他们利用废弃的圆珠笔芯、矿泉水瓶、注射器等，制作出实验现象明显的演示教具和学生课堂实验教具，得到了同行的一致好评，也为一线教师提供了非常好的教学素材。然而物理教师那么多，又有多少人还在照本宣科，年复一年埋头于常规教学和重复的实验工作中呢？ 作者用自己的亲身经历倡导更多的一线物理教师能够突破自我，共同创新，给学生上一堂更加精彩、更具创新性的物理课。参考文献：[1]范亚英，陆牧之，李飞跃.初中物理实验教学与自制教具研究述评[J].物理之友，2014(11):26-28。[2]张世刚.自制教具是初中物理实验教学不可缺少的一部分[J].物理之友，2014(12):34-37。[3]郭卫东.静电系列实验的设计[J].物理教学探讨，2014(6):71-73。[4]乔亚光，蔡长菁，张丽霞，等.对自制教具的重新认识:中小学教师自制教具奖励应作为岗位评定的绩效条件之一[J]. 教学仪器与实验，2007:63-64。[5]郭卫东.低成本物理实验的巧妙设计与应用[J].物理教学讨论，2012(7):1-3。[6]黄淑清.中学物理自制教具设计制作的研究与实践[J].物理学报，2001(10):37-39。[7]周平均.如何在初中物理实验教学中使用低成本实验教具[J].实验教学与仪器，2010(S1):40-41。[8]张世刚.自制教具是初中物理实验教学中不可缺少的一部分[J]. 物理之友，2014（12）：34，37。作者简介：蔡淑宽（1982-），女，厦门市第一中学，一级教师，硕士学位，研究方向：物理教育、信息化教学。李志阳（1981-），男，厦门华夏学院，副教授，硕士学位，研究方向：电子信息技术、信息化教学、大学物理教学。编辑 张真真 5
