自制教具在物理教学中的现实意义_自制教具的意义与作用
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自制教具在物理教学中的现实意义
【摘要】：实验是物理教学的重要内容和方法。由于新课程物理实验数量的增多和教材内容的更新,现有教学仪器远远不能满足教学需要。教学实践表明,广大师生积极利用身边的材料自制低成本的物理教具,在解决教学仪器不足、激发学生学习兴趣、将抽象概念直观化、培养学生动手能力、培养创新精神等方面具有不可替代的现实意义。
【作者单位】：【关键词】： 物理教学 自制教具 现实意义 教学仪器 物理实验 培养创新精神 多向思维能力 培养学生 新课程 抽象概念
【分类号】： 【正文快照】：
物理是以实验为研究基础的科学,实验是物理教学中的重要环节,仪器(教具)是实验的物质基础。随着课程改革的深入,教学内容也在不断变化,原有的仪器(教具)有一部分已不适应教材变化的需要,应该补充、更新。由于仪器(教具)的配置有一定的周期,根据教学实际自制教具就显得十分必
重要性谈一点粗浅的看法。
一、自制教具在教育中具有重要的作用
在新的教育理念：“以人为本”、“可持续发展观”的指导下，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。自制教具所取材料，都是生活中一些常见的物品或一些废弃物，对这些物体的“再创造”，培养了学生具有变废为宝、节约资源、爱护环境、热爱自然、关心社会的可持续发展的科学素养，让学生在教育教学中自然而然的感受到爱护环境就在身边。
二、自制教具是师生创新的源泉
（一）自制教具，淋漓尽致地表达了教师的教学独创性
自制教具是教师在把握了深入理解教材，充分了解学生，精心设计教学过程这三者联系后的产物，是满足教学需要的工具，是教学效果的有效支撑和补充。自制教具中涵盖着很大创造因素，它在设计、取材、局部结构等方面都渗透着教师的心血，体现着教师的创造性和主动性。
（二）自制教具是引发学生直觉兴趣和创造动机的“导体”
教师在构思和制作教具过程中，就体现着教具使用的科学性和实用性，符合教学的需要。同时自制教具取材容易，制作简单，生动有趣，有利于消除学生在探究中的神秘感，有利于激发学生的学习兴趣和创造潜
能。学生的创作不再满足“欣赏”和“照搬”，而是“品头论足”甚至“百般挑剔”，想法创作，从而点燃了创新的欲望。
三、自制教具在教学中的应用
（一）激发兴趣——新课的导入
好奇作为思维和兴趣的先导，是中学生思维上的一个特点。兴趣是最好的老师，好奇心是成功的起点。在教学中，利用自制教具适时适度地进行演示，有意识的创设好奇情景，激发学生的求知欲，导入新课。例如，在讲述“物体的浮沉” 时，根据课程特点，我选择了大型饮料瓶、气球、金属体和棉线等制作了一个沉浮子演示器。新课开始，出示自制教具（学生惊讶：老师要干什么？）接着老师演示：一手托住瓶身并用力轻压，气球沉浮子下降，同时像玩魔术一样，另一只手加以指示，且口中念念有词：“上……下……”把学生带进一个神奇变幻的境界。顿时，学生的注意力都集中到了一起：老师真有这么大的本事？此时不失时机导入新课：“今天，我们一起来研究物体的沉浮……。这样，利用自制教具创设好奇情景，因势利导组织教学，对于激发学生求知欲，提高教学质量，将有极大的帮助。
（二）放大情景——更形象直观
演示实验主要是把要研究的现象展示在学生眼前，引导学生观察、思考，配合讲授或师生、生生讨论完成教学任务，它是一种最有效、最直观的教学手段。自制教具最大的一个优点是对其研究的情景现象起着放大、直观的作用。
（三）扩大视野——变演示实验、小实验为探究活动
培养学生良好的实验习惯是培养学生科学素养的基础。有资料显示：有半数以上的学生乐于接受老师采用实验的方法上课，并且 “也想做老师做的实验，但没有合适的器材，只好作罢”。可见中学生具有好奇、好动的特点，这需要的是老师的指导和帮助。例如，我在“液化演示实验的改进”教学课后，鼓励学生课外收集材料，主动制作学具，共同探究液体的汽化以及气体的液化等实验，从而理解液化石油气在生活中的应用。这样，在教学中利用自制教具鼓励学生模仿、创新制作学具，注重科学探究精神的培养，扩大了学生活动的视野。
（四）补充实验课程资源
通过实验能再现人类探索的漫长历程，认识人类探索的途径、方法和
结果。研究表明：中学生获取信息的过程常常离不开具体事物的支持，作为自然学科的探究更是如此。可是，在现今中学理科实验配备中，能适应新课程改革教育理论的仪器设备并不多。新课程的综合性和生活化、整体化、情景化的特点为老师专研教材教法、潜心实验教学研究提出了更高的要求。课程资源无处不在，只有用心探索，悉心教研，制作更多、更精良、更实用的教具，以弥补现有教材和教具的不足，才能体现新教材、新课程的优势。
观察和实验是学习物理的基础，也是物理教学的重要手段，而所有物理实验的开展都离不开恰当、合适的实验器材，随着教学仪器配套与达标活动的开展，教学仪器日臻完善，为初中物理教学提供了便利条件。但是，一方面教学仪器不可能一应俱全，特别是我们这些县级及乡级中学教学仪器尚不能很好地满足教学需要；另一方面经常使用成套仪器进行教学也会使学生失去新鲜感和对物理产生高深莫测的神秘感，从而影响了学生物理的兴趣和信心，阻碍了学生创新思维能力的发展和动手操作能力的提高。如何充分发挥自制教具的作用，已成为初中物理实验教学研究的重要内容，笔者对此进行了探索，认为其具体作用主要体现在收下几方面：
1、激发学习兴趣，活跃课堂气氛
对初学物理的初中学生来说，只要激发起他们学习的兴趣，他们就会以满腔的热情，积极主动地投入到物理学习中，物理课堂就会变得开放、活跃，气氛热烈，教学效果自然会倍增。
由于自制教具所用材料多自此学生的身边：一个杯、一只蛋、一把梳子、一个碟子„„，都可以成为自制教具的原材料，在教学中使用这些由学生熟悉的生活材料制作的教具，用它们产生物理现象，探索物理规律，让学生从“知”的环境中发现“未知”，学生会倍感亲切，产生强烈的探求欲望和学习兴趣，好象真理的发现者就是他们，自己成了学习物理的真正“主人”，从而不再觉得物理理论是空中楼阁，可望不可及，研究物理并不神秘。这样，对物理的神秘感破除了，学习物理的兴趣激起了，学好物理的信心也就树立起来，课堂上不再拘谨、胆怯，自制教具在初中物理教学中的作用
开始敢于大胆发言，使课堂气氛逐渐活跃起来，从而调动起了学习物理的积极主动性，特别是差生，有了成功的体验，对物理有了积极的学习兴趣，也就变得爱学、好学、从而学得比较好了。
2、增强演示效果，完善教学效果
麦克斯韦说：一次演示实验所使用的材料越简单，学生越熟悉，就越想透彻地获得所验证的结果。虽然教育事业的发展、教育投入的增长，使得各校的教学仪器日臻完善，但适时使用自制教具却能增强演示效果，起到意想不到的好作用。例如：在演示证明大气压存在的马德堡半球实验时，我补充演示了这样一个实验：取一个大家常吃的大萝卜，中间拦腰一切，取其带根一半，中间挖空，然后将其用力按在一洁净的平底盘子里，这时，拎起萝卜根，会连盘子一起带起，用很大的力才能将它们分开，由于所用的材料极为简单（半个萝卜，一个盘子），又来自学生身边，学生深信不疑又极想弄清其中原因，教师趁机分析引导，使学生真正明确地认识到了大气压的存在，收到了良好的教学效果。
3、启迪思维，激励创新
初中学生年龄小，好观察，爱动手，而自制教具所用材料大多来自学生的生活实际，容易寻找，因而老师演示使用后学生就会产生自己动手做一做的欲望，老师再予以适时激发引导，使学生产生“如何才能做得更好”的创造动机，激励学生发明创新，想方设法使教具变得更加完美、适用，这对激发学生的创造性思维，引导学生用物理学的观点重新认识自己周围环境中的事物和现象等方面，都有重要的启迪作用。例如在学习长度测量时组织学生制作了刻度尺，在初中物理总复习阶段再组织学生进行创造性应用练习，让学生根据所学物理知识设计多功能刻度尺，在老师启发引导下，学生们设计出了装有小灯泡照明可在黑暗环境使用的刻度尺、装有凸透境既可测长度又有放大作用的刻度尺、在柔软绳子上带有刻度既能测直线距离又能测地图图上距离长度的刻度尺等多种方案，使学生开阔了思维；同时，学生们在制作过程中，不但要亲自动手寻找合适的工具、材料，还要动脑考虑解决一些与之相关的问题：如何使装置更恰当、合理，如何使产生的现象更清晰、明显，培养了学生敏锐的观察能力、积极的思维能力，及判断、分析、处理问题的能力，这对学生创造能力的培养都是十分重要的。
4、前期操作，训练技能
不论老师还是学生自制的教具，一般制作都比较简易，例如用身边的物品制作的简易测力计、杠杆、验电器、电学实验用开关和灯座等，通常都是就地取材，易制易修，且可达到人手一个，因而在教学中使用时就不怕弄坏，在课堂与课下都可放心让学生去观察、触摸，甚至拆卸、重装，这样，可训练出学生熟练的实验技能，然后再用正规厂家生产的仪器进行实验，学生们有了前期的操作训练，实验时就会少出错，甚至不出错，顺利完成。这样，既培养了学生的观察、动手能力，又训练了其实验能力，教学效果自然不错。
5、培养学生的科学态度和勤俭意识
物理教具是用来做物理实验，帮助学生接受物理知识的辅助工具。因此，它的制作必须符合物理原理和科学理论，即教具必须既能反映出所要学习的物理现象，帮助学生理解所学的物理理论，而它的制作自身又必须遵循一定的科学理论，这就要求学生在自制教具的过程中把物理知识很好地应用于实践，然后在总结经验，检验、检查自制教具的合理性、科学性及不足，通过来回、反复反馈，既应用理论解决了实际问题，又用实践证明了理论的正确，从而培养了学生正确对待知识的科学态度。
同时，在教具制作中，还要引导学生注意如何变“废”为“宝”，利用生活中一些废弃物如小铁丝、废铁片、木材下脚料、用完的一次性针管（注意消毒）等，制作出各种各样的教具，既节约了资金，降低了教育成本，又可培养学生养成勤俭节约、勤劳俭朴的优良品质，间接地对学生进行了品德教育。
我们的实验教学可以在课上，也可以在课下；可以使用实验室所配备的器材，也可以自备自制教具，甚至可以使用我们日常生活中的现有物品，经常用学生身边的物品做实验，如用铅笔和小刀做压强实验；用雪碧瓶做液体压强与深度关系的实验；用汽水瓶做大气压实验；用眼药瓶做物体的浮沉实验；用水和玻璃做光的色散实验等。这些器材学生更熟悉，更有利于使学生明白物理就在身边，物理与生活联系非常紧密。而且通过这些课本上没有出现的器材启发学生的创新能力：大家一起来想一想，还可以用什么来说明我们要知道的内容。或者，这种类似的方法我们可以用来解决其他什么问题，等等。调动学生刚刚起步的创新的意识和创新的精神。
6、自制教具,让物理走向生活,让生活走向物理。
自制教具让物理实验更贴近于生活，拉近了物理实验和实际生活的距离。尽可能选用学生所熟悉的、简单的、常见的材料做物理实验，能使学生富有亲切感、新奇感、熟知感，重视学生的小制作、小发明，赞扬他们的创造、创新的思路和方法，可以最大限度地激发他们的创新意识。杨振宁教授曾经说过：“成功的真正秘诀是兴趣。” 初中年龄段的学生天生好奇、好动、好玩、有极强的创造力和求知欲，平时对他们的小制作、小发明多加以鼓励和赞扬,是激发他们学习物理兴趣和创新意识的一种好方式。教师应结合教材内容,多引导和鼓励学生自己或者和其他同学合作设计、动手做课外小实验。课外小实验自由度大，学生可以依照自己的意志改变条件，控制实验的进程，深刻感知实验现象。通过课外小实验1还能养成学生观察的习惯，培养良好的观察品质，掌握观察方法，提高观察能力,激发他们的创新意识。
总之，自制教具天地广阔，大有可为。它与学生的学习、生活密切相关，通过师生共同动手制作教具，既锻炼了学生的实验、动手能力，又培养了学生爱科学、学科学的优秀品质，还可开阔学生眼界、活跃学生思维、培养学生创新精神和创新，对推进新课改的深入开展有积极的推动作用，值得广大师生大力开展。
二、自制教具在教学中的作用
1、自制教具有利于培养学生的能力
我们要培养二十一世纪的各类优秀人才，操作能力和创造能力的培养是必不可少的，这也正是我国教育特别是基础教育工作中的薄弱环节。学校重理论教学、忽视实验教学，重知识灌输、忽视能力培养的现象相当普遍。
自制的教具、仪器一般都比较简单，其特点是就地取材、易制易修。这一特点决定了它们在教学过程中大可以放心地让学生充分接触，因此可以培养学生各方面的能力。
自制教具的过程是学生利用所学到的知识，通过创造性思维和动手制作，转化为实物、成果的过程。这一过程不仅使所学知识得到了巩固和运用，更重要的是使学生的思维能力、动手能力、创造能力得到了培养。自制教具的这种功能，是任何现成仪器所不具备和不能代替的。
2、自制教具有利于培养学生学习物理的兴趣
“浓厚的兴趣能弥补智能的不足，持久的兴趣会导致发明创造”。对初学物理的初中学生来说，只要激发起他们学习的兴趣，他们就会以满腔的热情，积极主动地投入到物理学习中，教学效果自然会倍增。实践证明自制教具中呈现出的新奇物理现象和成功的制作，能自然地引起学生浓厚的兴趣，激发他们的探究心理。
麦克斯韦说过“实验的教育价值与仪器的复杂性成反比，学生自制的仪器，虽然经常出毛病，但它却会比用仔细调节好的仪器能学到更多的东西”。在中学实验室里教学仪器数量有限，使用一般都强调要按步骤操作，如果非正常损坏，则要赔偿，甚至罚款。因此，学生普遍存在害怕心理，使用时小心谨慎，不敢越雷池一步。学生处于被动实验状态，学习的积极性和兴趣受到了压制。而自制教具取材容易，制作简单，损坏了可以再制作，这是商品仪器无法比拟的，它更能有效地提高了学生的学习积极性，激发学生学习兴趣。
3、自制教具有利于培养学生的勤俭意识
据统计，初中物理学科的160多种必备教仪中有60多种能用自制教具替代。如果能发动师生自制这些教具，就可以节省一笔可观的开支。目前，我市使用的沪粤版初中物理教材的特点之一是对一些常规的实验进行了简化，所需的自制教具较多。教师若不能利用自制教具，就难以达到教材对实验设计的要求。
自制教具已成为教学仪器的必要补充。在教具制作中，要引导学生注意如何变“废”为“宝”，利用生活中一些废弃物如饮料瓶、小铁丝、废铁片、木材下脚料、用完的一次性针管（注意消毒）等，制作出各种各样的教具，既节约了资金，降低了教育成本，又可培养学生养成勤俭节约、勤劳俭朴的优良品质，还间接地对学生进行了价值观教育。
三、自制教具对落实新课标的价值
1、自制教具的使用可以培养学生的物理学情感
新课程标准特别强调要重视学生情感方面的教育功能的培养，关注学生的兴趣和好奇心。教师用学生熟悉的材料组建的新结构来创设学习情境，学生能够从“知”的环境中发现“未知”，使学生原有的认知与当前面临的现实产生冲突，从而使学生产生探求新知识的强烈愿望，他们在课堂上会表现出情绪兴奋、兴趣盎然、注意力高度集中。产生这一效果的原因就在于自制教具所持有的“新、奇、疑”。这里的新并非是教具外观，而是指用学生熟悉的物品、材料组建的他们生活经验中少有的结构（也包括与教学场合的不协调）。比如在物理课堂上出现鸡蛋、易拉罐、饮料瓶、玩具等生活物品和材料时，场合的不协调会使学生们感到非常新异、兴奋；奇是指教具所呈现的物理现象是学生意想之外，比如鸡蛋放入浓盐水中浮起来，这是学生预先没有料到的，可谓奇意之所在；疑是指学生对所看到的现象一时不能用已有的知识做出解释而产生的疑问，在他学习之前难以做出正确解释的，这便是疑意之所在。可见，自制教具及其实验所特有的“三要素”，从静和动两方面改善了课堂结构，给学生以强烈的刺激，从而激发学生的认知需要和学习动机，更深层次地培养了学生对物理学的情感。
2、自制教具的过程可以培养学生的创新精神
重视和加强对学生创造能力和创新精神的培养是新课程标准特别强调的重要目标，而自制教具活动对达成这一目标所独有的教学功能，应该再度得以重视发挥。实际上，用生活中易得材料、物品或废旧材料充当实验器材或稍做简单加工制成教具、仪器，并应用于教学之中，这本身就是潜在地对学生进行创造教育。由于学生熟悉教学所用的自制教具，其巧妙的设计、独到的构思，还将给学生以创造性的启发和激励，而其不完善、不理想之处又可促使学生产生“如何才能做得更好”的创造动机。特别是自制教具中蕴含的丰富的创新思路，无不潜移默化的启迪着学生。例如：用饮料瓶可以演示“大气压”、“液体压强特点”、“力的作用效果”、“帕斯卡桶裂实验装置”等等。这类自制教具从整体上反映出废物利用的创造思路，细微之处又各自不同地表现出“改变、更换、代替、放大”等创造思路。另外，利用生活中易得的材料或物品（如小皮球、乒乓球、橡皮筋、粉笔、纸张、文具等）做物理实验，体现了“重组、借用”等创造思路。更有意义的是，实验中借用的往往不是该种材料或物品的生活用途，而是某种物理属性。例如，可以借用硬币的形状、小皮球的弹性、直尺的绝缘性、鸡蛋的密度、泡沫的绝热性等，来做相关的物理实验。自制教具所体现的“一物多用、废物利用、借物它用”等思想，正是启迪智慧、开拓思路、调动学生创造性思维的钥匙。
3、自制教具的开展可以培养学生的全面发展
基础教育变应试教育为素质教育，很重要的一个方面就是要使学生在愉悦的精神状态下学习和从事各项教育活动，要使学生的多项素质都得到培养，要使学生得到更全面的发展。而在学生中广泛开展自制教具活动，不仅会使其猎奇、好动的自然属性得以调动和引导，而且会大大激发学生的学习兴趣，还会使枯燥的理论知识变得生动有趣，更会使学生在教具制作过程中经历失败的苦恼和通过不懈的努力获得最终成功的喜悦。这对于促进学生非智力因素的发展和心理素质的增强，都起着十分重要的作用。
总之，提倡自制教具并不完全是针对实验条件而言的，是针对促进学生智慧、情感、态度、价值观和社会适应性的全面提高与和谐发展的作用而言的。因此，自制教具应该是中学物理教学的重要组成部分之一，不应成为被淡忘的“角色”。
有的学生还能运用创新原理和方法进行改进或创新制作一些新教具，例如在研究《声音的产生》一节中，把正在发生的音叉放入水槽中，后排的学生根本看不到被激起的水，有同学提出在音叉旁边挂一小塑料泡沫，泡沫在发声的音叉上蹦蹦跳跳，这样不但增强了实验现象的可信度和可见度，更激发了其他同学的创新兴趣、创新意识和创新能
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