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由于种种原因,目前很多农村中学实验室的仪器教具是少之又少,而且由于新课程的实施,我们使用的各个版本的初中物理教材,很多都对一些常规的实验进行了简化,过去配备的很多老教具也已不适应新课程的教学要求,要提高实验教学效果,自制教具就成了一种解决实验教学需要的好方法。
当然,不是任何教具都能够自制,也不是随意就去自制教具,更不是一朝一夕就能自制出来。我认为,在遵循必要的原则条件下,依据一定的方法,通过累积大量的教学经验,教师和学生都能完成和创造出新教具。
一、自制教具必须遵循的原则
1 前提条件:安全性原则。
教具是供教师在课堂上演示或学生自行操作探究时使用的,必须确保安全。一些老师由于自制教具时,往往为了应付上课的需要,在一些细节上没有注意,给操作时留下了隐患。
例如,在用废旧塑料可乐瓶自制探究浮力大小的溢水杯时,由于裁剪时不够细心,边缘上留有毛刺,使用时就容易刮伤手。
有老师自制平面镜成像演示器时,由于玻璃板的边缘比较锋利,搬动或操作时就容易被刮伤,这时,最好为玻璃板加装防刮边框,以防万一。
2 决定标准:科学性原则。
教具本身就是要体现科学,它在设计、技术、原理上要符合科学原理,而不是科学错误和伪科学。
还记得第一次使用新教材的时候,我设计了“电流通过导体时产生的热的多少跟什么因素有关?”的教具,用木头做了一个支架,找来了长度和粗细都一样的铜丝和镍铬合金丝,串联接入电路中,如图1。让学生观察铜丝和镍铬合金丝谁能更快切割泡沫,简单易懂,收到了很好的教学效果。
这个教具和课本的电路原理相同,演示效果却比课本中的教具更明显,通俗易懂。在后来发下来的教参书中,我发现了里面的设计和我的设计是一样的,心里感到无比兴奋。
3 最终目的:实用性原则。
自制教具必须尽可能贴近教学实际,能解决迫切需要解决的实际问题。
在电路连接的教学中,在黑板上画元件实物图很费时费劲,而且不是每个老师都能画得很形象。学生也发现了这个问题,并在我的指导下,自制了教具《电路元件磁性贴片》,采用了制作冰箱贴用的软磁片,可以直接贴在黑板上进行实物连线,较好地解决了连接电路实物的教学问题,并且获得了第24届广东省青少年科技创新大赛的二等奖、第六届广东省优秀自制教具评选活动三等奖。
通过自制教具的活动,不仅解决了教学中的实际问题,还使师生的创新意识明显得到加强,现在,实验室里面找不到的演示仪器,我总是自己动手制作,大大提高了实验的教学效果。
二、自制教具的方法
1 代替法——解燃眉。
目前的教具设备,大多是课改前的国拨设备,这些设备基本都是配合过去的老教材使用,而且有一些使用的效果并不是很好,所以在很多普通中学的实验条件下,要解决教具不足的问题,这种方法是做好实验教学的切实可行的方法。
教师可以利用实验室现有的资源或者生活资源,寻找替代材料,替代仪器来代替国家生产的定型产品,有时会收到意想不到的效果。
例如,要演示碘的升华和凝华实验,实验室配套的仪器是一个T型的密封玻璃容器,里面事先装有少量的碘颗粒,实验时可以观察到碘的升华和凝华现象,但是由于仪器过小,学生较难观察清楚凝华在容器内壁的固态碘。
于是,我在实验室中找来了一个圆底烧瓶和橡皮塞,演示时先让学生观察烧瓶的内壁,确认无异物后装入适量的碘颗粒,塞上橡皮塞,把圆底放在热水中加热,一会儿就能观察到烧瓶内有明显的紫色产生,待冷却后,在烧瓶的颈部能观察到有明显的碘颗粒附着,这个演示教具可以循环使用。
学生在实验前后见识了强烈的对比。实验兴趣浓烈,我也始料未及。
2 改进法——弥不足。
教师可根据自己在教学实践中的体验,深入研究教材中某些实验的不足和缺陷为切入点,将实验的缺点一一列举出来,然后根据实验器材的物理和化学性能,从外形、结构、材料角度,从实验方式、方法、教师演示和学生观察角度等,提出改革的方法,结合生活资源设计方案、实施、修改、评价、定型。
例如,本文图1所示的教具,就是在原有教具不适应新教材的要求的情况下,教师根据自己的体验,改进了比较温度的方法,在不要求定量分析的情况下,转求定性分析,既达到了课本的教学要求,又活跃了课堂气氛。小小改进,实验效果显著提高。
又如“压缩气体做功”的实验,很多老师都按课本的要求,在“压缩空气引火仪”内放人蘸了乙醚的棉花,实验效果却并不明显,若直接采用药店买来的“硝化棉”代替教材中所用的蘸过乙醚的棉花,成功率既高,效果又明显。
再如在做“探究压力的作用效果和什么因素有关”的演示中,实验室提供的海绵和小桌只有巴掌大小,后排的学生根本看不清楚。这时。我们可以利用学校体育器材室中废旧的海绵垫进行改造,取出大块的海绵,利用学生的四方椅子就能完成探究,效果奇好,弥补了原来的不足。
3 创新法——补空白。
能弥补课本实验的空白,本身就是创新的体现。创新是实验的生存和发展的灵魂,是新课程理念所希望的。
教师要想自制新的教具,可以学习和采用组合、转换、逆向、移植等创新发明的技法,可以是实验内容、实验方法;也可以是仪器的设计新颖、结构简单巧妙;还可以是应用新技术、新材料、工艺等方面的创新。
如上文提到的学生自制的《电路元件磁性贴片》,就是找到了一种用于制作冰箱贴的叫软磁片的新材料,创新应用于教具中,解决了教学中教师频繁版画电路实物图的困难,使物理老师能方便、迅速地在黑板上进行电路实物连线,收到良好的教学效果。
又如课本的探究凸透镜成像的规律的实验中,使用普通的蜡烛作为物体,耗材大,观察效果不够明显,学生较难在光屏中得到准确、清晰的像。教师可以找来一些发光二极管,在木板上组合成一个“F”型,做成一个简易的发光物体,成像效果显著。
再如课本中的验电器只能检验物体是否带电,却不能检验出所带的是哪种电荷,于是有教师自制了《新型静电感应验电器》,既有普通验电器的功能,又能验出所带电荷的种类,填补了课本的空白。
当然,要提高实验教学效果,自制教具并不是唯一的途径,自制教具也不能解决所有教具需求。要提高初中物理实验教学效果,单靠自制教具也是不够的,还要师生从观察现象、理解概念,掌握规律、巩固知识等方面进行努力。 但可以确定的是,自制教具确实是提高初中物理实验教学效果的有效途径。
当然,不是任何教具都能够自制,也不是随意就去自制教具,更不是一朝一夕就能自制出来。我认为,在遵循必要的原则条件下,依据一定的方法,通过累积大量的教学经验,教师和学生都能完成和创造出新教具。
一、自制教具必须遵循的原则
1 前提条件:安全性原则。
教具是供教师在课堂上演示或学生自行操作探究时使用的,必须确保安全。一些老师由于自制教具时,往往为了应付上课的需要,在一些细节上没有注意,给操作时留下了隐患。
例如,在用废旧塑料可乐瓶自制探究浮力大小的溢水杯时,由于裁剪时不够细心,边缘上留有毛刺,使用时就容易刮伤手。
有老师自制平面镜成像演示器时,由于玻璃板的边缘比较锋利,搬动或操作时就容易被刮伤,这时,最好为玻璃板加装防刮边框,以防万一。
2 决定标准:科学性原则。
教具本身就是要体现科学,它在设计、技术、原理上要符合科学原理,而不是科学错误和伪科学。
还记得第一次使用新教材的时候,我设计了“电流通过导体时产生的热的多少跟什么因素有关?”的教具,用木头做了一个支架,找来了长度和粗细都一样的铜丝和镍铬合金丝,串联接入电路中,如图1。让学生观察铜丝和镍铬合金丝谁能更快切割泡沫,简单易懂,收到了很好的教学效果。
这个教具和课本的电路原理相同,演示效果却比课本中的教具更明显,通俗易懂。在后来发下来的教参书中,我发现了里面的设计和我的设计是一样的,心里感到无比兴奋。
3 最终目的:实用性原则。
自制教具必须尽可能贴近教学实际,能解决迫切需要解决的实际问题。
在电路连接的教学中,在黑板上画元件实物图很费时费劲,而且不是每个老师都能画得很形象。学生也发现了这个问题,并在我的指导下,自制了教具《电路元件磁性贴片》,采用了制作冰箱贴用的软磁片,可以直接贴在黑板上进行实物连线,较好地解决了连接电路实物的教学问题,并且获得了第24届广东省青少年科技创新大赛的二等奖、第六届广东省优秀自制教具评选活动三等奖。
通过自制教具的活动,不仅解决了教学中的实际问题,还使师生的创新意识明显得到加强,现在,实验室里面找不到的演示仪器,我总是自己动手制作,大大提高了实验的教学效果。
二、自制教具的方法
1 代替法——解燃眉。
目前的教具设备,大多是课改前的国拨设备,这些设备基本都是配合过去的老教材使用,而且有一些使用的效果并不是很好,所以在很多普通中学的实验条件下,要解决教具不足的问题,这种方法是做好实验教学的切实可行的方法。
教师可以利用实验室现有的资源或者生活资源,寻找替代材料,替代仪器来代替国家生产的定型产品,有时会收到意想不到的效果。
例如,要演示碘的升华和凝华实验,实验室配套的仪器是一个T型的密封玻璃容器,里面事先装有少量的碘颗粒,实验时可以观察到碘的升华和凝华现象,但是由于仪器过小,学生较难观察清楚凝华在容器内壁的固态碘。
于是,我在实验室中找来了一个圆底烧瓶和橡皮塞,演示时先让学生观察烧瓶的内壁,确认无异物后装入适量的碘颗粒,塞上橡皮塞,把圆底放在热水中加热,一会儿就能观察到烧瓶内有明显的紫色产生,待冷却后,在烧瓶的颈部能观察到有明显的碘颗粒附着,这个演示教具可以循环使用。
学生在实验前后见识了强烈的对比。实验兴趣浓烈,我也始料未及。
2 改进法——弥不足。
教师可根据自己在教学实践中的体验,深入研究教材中某些实验的不足和缺陷为切入点,将实验的缺点一一列举出来,然后根据实验器材的物理和化学性能,从外形、结构、材料角度,从实验方式、方法、教师演示和学生观察角度等,提出改革的方法,结合生活资源设计方案、实施、修改、评价、定型。
例如,本文图1所示的教具,就是在原有教具不适应新教材的要求的情况下,教师根据自己的体验,改进了比较温度的方法,在不要求定量分析的情况下,转求定性分析,既达到了课本的教学要求,又活跃了课堂气氛。小小改进,实验效果显著提高。
又如“压缩气体做功”的实验,很多老师都按课本的要求,在“压缩空气引火仪”内放人蘸了乙醚的棉花,实验效果却并不明显,若直接采用药店买来的“硝化棉”代替教材中所用的蘸过乙醚的棉花,成功率既高,效果又明显。
再如在做“探究压力的作用效果和什么因素有关”的演示中,实验室提供的海绵和小桌只有巴掌大小,后排的学生根本看不清楚。这时。我们可以利用学校体育器材室中废旧的海绵垫进行改造,取出大块的海绵,利用学生的四方椅子就能完成探究,效果奇好,弥补了原来的不足。
3 创新法——补空白。
能弥补课本实验的空白,本身就是创新的体现。创新是实验的生存和发展的灵魂,是新课程理念所希望的。
教师要想自制新的教具,可以学习和采用组合、转换、逆向、移植等创新发明的技法,可以是实验内容、实验方法;也可以是仪器的设计新颖、结构简单巧妙;还可以是应用新技术、新材料、工艺等方面的创新。
如上文提到的学生自制的《电路元件磁性贴片》,就是找到了一种用于制作冰箱贴的叫软磁片的新材料,创新应用于教具中,解决了教学中教师频繁版画电路实物图的困难,使物理老师能方便、迅速地在黑板上进行电路实物连线,收到良好的教学效果。
又如课本的探究凸透镜成像的规律的实验中,使用普通的蜡烛作为物体,耗材大,观察效果不够明显,学生较难在光屏中得到准确、清晰的像。教师可以找来一些发光二极管,在木板上组合成一个“F”型,做成一个简易的发光物体,成像效果显著。
再如课本中的验电器只能检验物体是否带电,却不能检验出所带的是哪种电荷,于是有教师自制了《新型静电感应验电器》,既有普通验电器的功能,又能验出所带电荷的种类,填补了课本的空白。
当然,要提高实验教学效果,自制教具并不是唯一的途径,自制教具也不能解决所有教具需求。要提高初中物理实验教学效果,单靠自制教具也是不够的,还要师生从观察现象、理解概念,掌握规律、巩固知识等方面进行努力。 但可以确定的是,自制教具确实是提高初中物理实验教学效果的有效途径。