自制教具在初中物理力學(xué)演示實驗中的設(shè)計與應(yīng)用研究

楊士濤

摘 要： 力學(xué)是初中物理學(xué)的主要教學(xué)目標(biāo)，在當(dāng)前初中物理的日常教學(xué)中，有著重理論、輕實驗的現(xiàn)象，不能正確引導(dǎo)學(xué)生朝著實驗出真知的方向前進(jìn)，學(xué)生被動接受多，動手參與感弱，這違背了培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的原則.為了解決初中物理學(xué)演示教具價格昂貴、損壞率高的問題，同時提高學(xué)生探究參與的比率，培養(yǎng)學(xué)生的實踐主義科學(xué)精神，有必要提倡在初中物理力學(xué)演示實驗中利用生活物品自制教具的教學(xué)活動，本文的目的就在于在初中物理學(xué)力學(xué)實驗中推廣自制教具，研究其在創(chuàng)新教學(xué)層面上的積極作用.

關(guān)鍵詞： 自制教具;初中物理;力學(xué)演示實驗

中圖分類號： G632?????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A?????? 文章編號： 1008-0333（2021）35-0082-02

一、當(dāng)前我國初中物理力學(xué)實驗演示教學(xué)存在的問題

1.重理論輕實驗

當(dāng)前我國多數(shù)初中物理教師在進(jìn)行力學(xué)實驗演示時，仍然習(xí)慣以講授理論為主，以實驗演示為輔，而且多數(shù)教師認(rèn)為物理課程安排比較緊張，專門的實驗課程的目的是為了鞏固學(xué)生對物理現(xiàn)象的認(rèn)知，而且關(guān)于實驗操作的考題在物理考試中占比太少，因此只要熟記物理現(xiàn)象就可以應(yīng)付此類考題，因此無論從實用性和教學(xué)價值來看，物理實驗的存在感都不夠明顯，因此初中物理的教學(xué)工作仍然重理論輕實驗為現(xiàn)階段主要特點(diǎn).

2.缺器械缺組織

當(dāng)前我國各地初級中學(xué)的實驗設(shè)備配比并不平均，城市初中的實驗設(shè)備相對較為齊全，也有資金實力或?qū)ｍ椊?jīng)費(fèi)支持，而廣大農(nóng)村地區(qū)的初中資金實力相對有限，而物理實驗設(shè)備的價格也相對較高，許多初中還沿用著陳舊而且缺乏保養(yǎng)的實驗器材，這也影響了初中物理力學(xué)實驗課程的發(fā)展，而且其演示意義大于教學(xué)意義，使用率不高，實驗設(shè)計缺乏變化和創(chuàng)新，基本按照教科書上的模式來進(jìn)行，多數(shù)學(xué)生對這種枯燥的實驗內(nèi)容不感興趣，不利于學(xué)生對物理學(xué)科的興趣養(yǎng)成. ????二、自制教具在初中物理力學(xué)演示實驗中的必要性

1.教師的客觀需求

當(dāng)前新教改推進(jìn)之際，許多初中物理教師也應(yīng)用了新教學(xué)法，但目前還沒有大規(guī)模地拓展到實驗教學(xué)方面.一些教師出于教學(xué)進(jìn)度的考慮，不希望把教學(xué)時間分配在分組實驗上;也有一些教師認(rèn)為當(dāng)前多媒體教學(xué)資源比較豐富，一些視頻或多媒體課件能夠取代手動實驗，因此用實驗視頻進(jìn)行播放教學(xué)可以作為一堂教學(xué)課的導(dǎo)學(xué)活動，提高教學(xué)效率，因此省略了人人動手參與的分組實驗.但多數(shù)初中物理教師還是認(rèn)為，如果教學(xué)時間寬裕，實驗器材充足，學(xué)生人人都能參與實驗的體驗感是只通過觀察學(xué)習(xí)獲得不了的，物理畢竟是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，學(xué)生們?nèi)绻袟l件都應(yīng)該親自參與物理實驗. 2.學(xué)生的客觀需求

一些初中學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)物理的難度較大，對物理學(xué)科信心不足，因為沒有接觸物理實驗的機(jī)會，導(dǎo)致對于物理學(xué)科基礎(chǔ)知識的理解很不全面.通過訪談得知，大部分學(xué)生都認(rèn)為自己動手操作物理實驗對學(xué)習(xí)物理非常有幫助，但現(xiàn)在多媒體和網(wǎng)絡(luò)視頻資源豐富，學(xué)校物理實驗室的器材數(shù)量不足而且相對陳舊，所以用多媒體教學(xué)來代替動手實驗也不是不能理解，但動手實驗最好的環(huán)境還是在課堂上，課外自主動手實驗脫離教學(xué)環(huán)境，操作的自主性動力不足.

三、自制教具在初中物理力學(xué)演示實驗中的設(shè)計

1.材料的設(shè)計

一般初中物理力學(xué)實驗的自制教具均取材于生活當(dāng)中的常見物品，具有成本低、材料易得，實驗現(xiàn)象又比較明顯，有助于初中學(xué)生動手操作，對物理學(xué)科的概念問題加深理解.例如礦泉水瓶、乒兵球、食用油桶、雞蛋、鉛筆、吸管等，都是在生活中常見的物品，而且材料相對容易加工，物理性質(zhì)相對符合力學(xué)條件，如果應(yīng)用于分組教學(xué)法，一組學(xué)生中可以很輕易地收集全力學(xué)實驗材料，方便在課堂上進(jìn)行創(chuàng)新實驗.

2.勞動工具的設(shè)計

一般對于實驗材料進(jìn)行加工，需要用到生活中常見的勞動工具，一般的美術(shù)工具例如美工刀、剪刀、銼刀、強(qiáng)力膠等是或設(shè)計實驗器材時經(jīng)常用到的勞動工具，此外工事類工具也經(jīng)常用到，例如防水密封膠條、鋸條、玻璃膠等，有的還需要使用電鉆或者焊錫這樣的專業(yè)性工具.一般情況下如果學(xué)生需要手機(jī)材料參與制作，應(yīng)選擇危險系數(shù)最小的方案進(jìn)行實驗器材設(shè)計，少用電能設(shè)備，保證過程安全.

3.組織的設(shè)計

近年來一些初中物理教室倡導(dǎo)利用課外時間進(jìn)行生活物品自制教具做物理力學(xué)實驗，筆者脫離課堂氛圍的實驗課，對于學(xué)生專注于實驗過程的吸引力不足，建議初中物理增加實驗課時，或者與實驗相關(guān)課程直接在物理實驗室進(jìn)行教學(xué).在實驗室進(jìn)行教學(xué)有利于貫徹分組教學(xué)法，一個大桌若干個學(xué)生，經(jīng)過教師演示進(jìn)行分工協(xié)作，利用生活物品進(jìn)行力學(xué)實驗器材的手工制作，讓學(xué)生從中理解力學(xué)作用的產(chǎn)生與什么因素有關(guān)，既能夠解決農(nóng)村地區(qū)實驗器材不足的問題，也能夠在教學(xué)過程中提高教學(xué)質(zhì)量.

四、自制教具在初中物理力學(xué)演示實驗中的應(yīng)用

1.空氣壓強(qiáng)實驗

為了驗證大氣壓強(qiáng)的存在，教師可引導(dǎo)學(xué)生收集熟雞蛋、酒精棉（普通棉花也可）、寬口飲料瓶（玻璃制，代替燒瓶）等開展教具自制活動.首先將熟雞蛋去皮，然后將點(diǎn)燃的酒精棉放入寬口飲料瓶中，用熟雞蛋塞住瓶口，等到燃燒的酒精棉消耗掉玻璃瓶中的氧氣后，可看到熟雞蛋向瓶內(nèi)發(fā)生變形運(yùn)動，通過倒置后可發(fā)現(xiàn)雞蛋不掉落而仍然朝瓶內(nèi)運(yùn)動，可證明該雞蛋受大氣垂直向上的壓強(qiáng)作用，接著通過改變玻璃瓶的位置方向，可以看到雞蛋的運(yùn)動趨勢不會發(fā)生改變，從而證明了在空氣中任何方向都存在大氣壓強(qiáng).

2.液體壓強(qiáng)實驗

為了驗證液體壓強(qiáng)的存在，可引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)備一個空礦泉水瓶剪掉瓶底，一個氣球剪開，用剪開的氣球蒙住礦泉水瓶底部，用皮筋扎實，然后從瓶口向里面灌水，可以觀察到隨著灌水量的增加，氣球底部逐漸向下凸出，這表明礦泉水瓶底部產(chǎn)生了液體壓強(qiáng).裝滿水后將瓶口也用剪開的氣球蒙住，將礦泉水瓶橫向放置.可以看到瓶口的氣球也發(fā)生了變形現(xiàn)象，接著可以觀察到瓶口的氣球蒙片產(chǎn)生的變形小，而瓶底的氣球蒙片產(chǎn)生的變形大，接著在瓶身施加壓力，會發(fā)現(xiàn)根據(jù)壓力而使瓶內(nèi)產(chǎn)生的流速在瓶口、瓶底方向所產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小不均，這樣就能引導(dǎo)產(chǎn)生聯(lián)想，發(fā)現(xiàn)液體壓強(qiáng)與流速、受壓面積之間的關(guān)系.

3.浮力實驗

浮力實驗法通常結(jié)合自有教具使用，例如彈簧測力計，如果物理實驗室彈簧測力計的數(shù)量不夠，可以用普通彈簧秤代替，容器可以使用紙杯，待測物體可以是熟雞蛋，也可以用小石塊.用細(xì)線將熟雞蛋或小石頭綁扎好，掛在彈簧測力計上，可稱得熟雞蛋或小石塊的質(zhì)量，把掛在彈簧測力計上的待測物體放入水杯中，可以看見彈簧測力計上的指針發(fā)生了變化，由此可以得知待測物體受到水對它豎直向上的浮力，而待測物體受到的浮力大小也可以從彈簧測力計刻度上算出，由此還可進(jìn)一步進(jìn)行密度計算，讓學(xué)生學(xué)習(xí)新知的同時溫習(xí)舊知.

初中物理自制教具充當(dāng)實驗器材屬于一項體腦結(jié)合的創(chuàng)造性教學(xué)活動，有利于學(xué)生利用生活中常見物品參與初中物理力學(xué)實驗.在教學(xué)實踐中培養(yǎng)實驗精神，更加有體驗感地掌握實驗過程，從實驗過程中體會物理科學(xué)家們的思維路徑，提高初中物理學(xué)科素養(yǎng)，為初中學(xué)生日后學(xué)習(xí)高中物理打下更堅實的基礎(chǔ).

參考文獻(xiàn)：

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[責(zé)任編輯：李 璟]