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1、浅析自制实验仪器在初中物理教学中的功能摘 要：自制实验仪器相对于规范实验器材具有成本低、取材方便、学生倍感亲切等特点。自制实验仪器在教学中并不是消极地应付，所发挥的主要作用是：有利于激发学生学习物理的兴趣；有利于培养学生的创新能力；是对规范实验器材进行了必要补充，弥补了规范仪器生产的滞后性，使实验器材更加地多样化；完全符合可持续发展的原则。关键词：自制实验仪器；物理教学；功能.过程与方法是新课程所提出的三维教学目标之一，而以实验为基础的物理学科，没有实验仪器的支持，落实过程与方法教学目标将变成一句空话，纸上谈兵。由于各种原因，部分学校的实验设备很难达到新课程标准的要求，从而出现了有些教师选择了
2、在黑板上讲实验、画实验，学生在下面听实验、背实验的教学怪圈。在物理教学过程中，观察和实验，能够使学生对物理事实获得具体明确的认识，而这种认识是理解物理概念和规律必要的基础；观察和实验，对培养学生的观察和实验能力、实事求是的科学态度、激发学生学习兴趣都有不可替代的重要作用。困难是客观存在的，但作为教师不能等、靠、要，而且初中物理实验仪器一般都比较简单，多数实验都是定性的，有些定量的实验精确度要求也不高，因此，教师要充分利用身边的一切可利用的资源创造性地自制实验仪器，才能更好地落实教学目标。自制实验仪器是指在学校实验仪器室没有的实验仪器，教师根据教学的需要，利用身边的资源，个人制作或师生共同制作的
3、实验仪器。规范实验器材是指由正规的实验仪器厂家生产的实验设备，即在实验里存放的符合一些特定标准实验设备。自制实验仪器相对规范实验器材具有成本低、亲和力强等优势。在教学实践中发现，自制的实验仪器在教学过程中所发挥的作用并不比规范的实验设备差。它在物理教学中的主要功能体现在如下几个方面：一、更有利于激发学生学习物理的兴趣。学习兴趣是指学生对学习活动产生的心理上的爱好和追求的倾向。孔子曰：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”学生一旦对学习发生兴趣，就会充分发挥自己的积极性和主动性，产生强烈的好奇心和求知欲。如果教师在教学过程中始终是用实验室里的规范器材进行实验，就会使学生产生一种实验依赖心理，即
4、只有老师提供器材才能做实验，否则就不能做实验。使学生疏远了物理实验，降低了学生兴趣，产生物理难学的心理障碍。若在教学中适时引导学生用生活中常见的物品做实验、研究物理问题，就会使学生倍感亲切。由于实验取材于学生身边熟悉的东西而且制作又比较简单，因此有利于消除学生对科学研究的神秘感，激发学生参与活动和学习的兴趣，产生强烈的学习动机。另外，由于实验室里的规范实验仪器数量有限，而且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，不敢越雷池半步。在这种情况下，学生的学习积极性和主动性受到了压制。而自制实验仪器取材容易，制作简单，损坏了可以再制作
5、，这是规范实验仪器无法比拟的，它能有效地提高了学生的学习积极性和主动性。常见的乒乓球无论怎么按入水中，松手后，乒乓球总是很快上浮并浮出水面的现象。可是借助于可乐瓶和乒乓球的演示，就会让学生对其研究产生极大的兴趣。将透明的可乐瓶的底部截去，去掉瓶盖，然后把乒乓球放在瓶中，乒乓球正好位于瓶口上方，这时往瓶中加水，可以看到浸在水中的乒乓球虽然排开一定量的水，但并不上浮。只有当用手堵住瓶口（或用瓶盖将瓶口盖上），让从狭缝流出的水聚集在乒乓球底部，乒乓球才会很快浮出水面。这个简单的实验装置却是能很好地帮助学生理解浮力产生的原因。又如：在大气强的教学中，可以事先在两个矿泉水瓶内装满水后用瓶盖盖上，并分别在
6、瓶盖上各扎一个小孔。在教学过程中当场分别在瓶底再各扎一个小孔，这时有水滴出来。接着用手按住其中一个小孔，发现一只矿泉水瓶的水不停地在滴，而另一只矿泉水瓶的水却渐渐地停了下来。在学生的困惑中，教师抓住时机及时引导学生分析现象，使学生不仅看到了现象，还学会认识现象的本质。二、更有利于培养学生的创新能力。创新能力是指运用知识和理论，在科学、艺术、技术和各种实践活动领域中不断提供具有经济价值、社会价值、生态价值的新思想、新理论、新方法和新发明的能力。自制实验仪器是一种有目的、有计划、操作性很强的实践探索活动。自制实验实仪器一般不是简单的仪器仿制，从设想开始到动手设计、制作到修改、试用，最后定型，都要经
7、过深入思考和反复论证。由于是个人亲自动手制作，往往在构思、取材或局部结构方面有自己的特点和某些改进，或者在制作过程中发现问题、解决问题，这本身就包含有创造性劳动，需要创造精神，对学生的创新能力的培养无疑是极为有利的。另一方面，由于自制实验仪器中采用的器材大多数本来的用途并不是进行物理实验，所以这种做法本身就是一种创新能力的培养和提高。可以说自制实验仪器是全面推进素质教育、培养创新精神和实践能力的一个重要载体。学生如果能设计一个新的实验方法来阐明物理概念、规律，即使这个新设计的实验，比较粗糙，都应当受到鼓励，因为其中有新思想在里面，表现了学生创新的积极性。例如，充分利用医用一次性注射器就可以完成
8、多个实验：堵住装针头的出口，推动活塞可用于观察“ 空气占有空间 ”和“ 空气可以压缩”；可用于做 “研究大气压力”等实验；取其针筒，把装针头的出口封死，将此端配一个圆形泡沫塑料做底（中间挖一个圆孔，刚好能插上针筒），把针筒的口部剪齐，就是一个很标准的量筒。三、对学校现有的规范实验器材进行必要的补充。新课程改革提倡以探究式学习为主，可是，由于各种原因，相当一部分学校实验器材短缺的情况很难在短期内得以解决。即使将来条件好了，仪器基本齐全了，还是要提倡师生动手自制实验仪器，降低成本，改善实验环境的精神。实际上，无论规范的实验仪器如何配备，其一是数量上满足不了教师的教学需要，如：不同老师在同一时间上同
9、一课时的内容时，这个问题就更加地突显出来；其二是教师的教学是与时俱进，但实验仪器的研发与生产往往就会相应地滞后些，有时满足不了教学发展的需求。其实，自制实验仪器不仅是解决仪器设备短缺、供应不足的权宜之计，还是对规范实验仪器进行必要的补充，使实验仪器更具有多样性，还能体现出师生的劳动成果。如：利用去掉瓶底的矿泉水瓶，蒙上橡皮膜，去掉瓶盖后将瓶口对着火焰，敲橡皮膜就会发现火焰会摇动，从而得到声波可以传递能量的结论。利用八宝粥空罐，在底部正中位置钻一个小孔，再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上，再配以点燃的蜡烛，这就可以演示小孔成像的现象。这些自制的实验仪器较为简单，师生均可以动手完成，且用完后还可
10、存放在实验仪器室内进行循环使用。又如：在电功率的教学中，由于家庭使用的电能表安装比较高，学生观察比较困难，这时教师可自制电路板进行教学。购买三个同种规格的电能表以及开关、灯座，在同一块板上分别组装成三个各自独立的电路，分别接上“220V 15W”、“220V 60W”、 “220V 100W”三只白炽灯。同时闭合开关，学生可以观察到电能表的铝盘的转动是有快慢之分的，且这个快慢之分与白炽灯的一个参数有关，这对于本节的成功教学起到关键性的作用。当然，这个自制的电路板使用之后还是归放在实验仪器室。四、成本低且更符合可持续发展的原则。可持续发展是指既满足当代人的需求，又不对后代人满足其自身需求的能力构
11、成危害的发展。大部分的自制实验仪器简单易做，取材容易，成本较低，不受条件限制，易拉罐盒、塑料袋、塑料瓶、纸筒等许多废弃物都能成为很好材料，这完全符合可持续发展的原则。如利用常见的矿泉水瓶就可以完成很多实验：在矿泉水瓶的侧壁中间位置开始，竖直向下在不同的位置各扎一个大小近似相等的小孔，连续扎三个，装满水后，根据水喷射的远近，说明液体压强与深度的关系；向矿泉水瓶里倒入少量热水，摇动后将热水倒出，立刻拧紧瓶盖，会发现瓶身向内凹陷进去，并伴有变形时产生的响声，这说明了大气压的作用；在装满开水的矿泉水瓶的盖子上挖一个刚好能放入吸管的小孔，插入吸管后并进行密封处理，这时让学生只通过吸的动作，无法将水吸入口
12、中，这也说明了大气压的作用；将矿泉水瓶，口朝上逐渐压入水中，需要用力越来越大，这说明浸在水中的物体所受的浮力跟排开水的体积有关，排开水的体积越大浮力就越大；将矿泉水瓶放倒在水平的桌面上，用力吹侧面，它会滚动，用同样的力瓶底，却不容易滑动，这说明滚动摩擦比滑动摩擦小等等。自制实验仪器可以增加教学过程中的实验次数，使初中物理教学更符合当代初中学生的心理特点和认知规律，从而更好地激发了学生学习物理的兴趣，培养学生的创新意识，让学生有更多的动手、动口、动脑主动地学习物理的机会，以物学理，以物懂理，更有利于学生对物理知识的掌握。刘炳升教授曾给我们展示过的“会翻跟头的小魔丸”、“大杯水进，小杯水出，小杯水
13、进，大杯水出的黑箱”和“啄水鸟玩具的奥秘”、“奇妙的饮水鸟”等小型实验，这一系列实验的表演令我们对实验亦产生了好奇和兴趣。同时也激起我们要试一试、做一做的冲动教师尚且有这样的感受，更何况是学生所以教师要重视实验，除了完成要求完成的实验外，还应发掘敦材巾某些知识内容去设计实验，利用随时随地以随手所带的日常物品，做与教学内容相关的实验，让学生亲自动手，人人参与实验例如电路教学中，笔者用健力宝盒拧成灯座和电池夹，用旧的门插销和橡皮筋做成弹性开关进行串联电路和并联电路的连接，当笔者拿出这些仪器时立即引起学生极大的兴趣，学生的注意力立即集中起来，从而产生浓厚的学习兴趣笔者进而布置学生课后自己动手制作这样
14、的仪器进行电路的连接，让学生亲自动手，人人参与实验这些“土仪器”成本低，制作方便，能很好地激发学生的学习兴趣，收到良好的教学效果三、能培养学生的各种能力和良好的科学素质教师要重视实验，从而使学生通过观察和实验，了解科学家探索发现物理规律的过程，提高学生观察能力、逻辑思维能力、实验动手能力和创造能力，并掌握科学的学习方法反观我们的日常教学过程，实验教学缺少南学生自己发现问题和提出问题的训练，缺少提出猜想和假设。并由猜想和假设自己去设计实验的训练。实验中很少存在设置能使学生观察的问题，以及问题的答案往往是唯一的和理想化的，因此学生的思维缺乏应有的灵活性和方向性在科学技术突飞猛进的今天，作为教师我们
15、首先要提高自己的创造能力和创造意识，运用创造性教学方法，进行创造性教学，并在教学过程中充分调动学生的积极性、主动性，让他们在创造性活动中，去发展创造能力我们物理教师除了要求完成的实验外，还应发掘教材中某些知识内容去创设实验，利用随时随地以随手所带的日常物品，做与教学内容相关的文验，让学生亲自动手，人人参与实验还可以发掘科学知识与现实生活、技术应用及社会发展的重大问题相联系的实验如物理知识与能源、环境、资源等方面相联系的实验还可以进行社会调查的实践活动，或以查找资料、收集信息或数据进行分析、研究的实验等近年来，教育事业发展很快，仪器设备供不应求解决这种困难，除了仪器工厂增加生产以外，学校教师应采取因陋就简的办法，自制各种演示仪器如力的测量、简单机械、电路实验、光学实验、运动学实验、电磁学实验等，都可以用简单的教具和仪器，拟出富有开发性探索性的问题去培养学生的各种能力和科学素质与此同时，我们还更应该引导学生积极参与自制教具学具的活动，这不仅为边学边实验教学提供了一定数量的实验仪器，为物理教学创造了良好的实验条件，而且学生通过自制教具和学具，增长了才干，提高了动手能力同时自制仪器花钱少，制作方便，除了能节省实验成本，还能给人以方法的熏陶和智慧的美感
