民辦院校自制大學物理演示實驗教具的研究與實踐

摘 要：自制物理演示實驗教具的研究，一直以來都是民辦院校大學物理實驗教學中一個不能忽視的部分。自制演示教具由于其簡便易用、生動活潑的特點，它不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，讓學生容易理解身邊的物理規(guī)律，同時可以改善實驗室器材的不足，在物理演示實驗中占據(jù)重要地位。本文通過調(diào)查自制演示教具使用現(xiàn)狀，對自制演示教具的作用進行了分析，在自制物理演示實驗教具方面得到一些經(jīng)驗與成果，這也可為其它實踐課程的改革提供理論依據(jù)。

關鍵詞：民辦院校;大學物理;自制演示教具;實踐研究

一、前言

諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧教授曾說過：“自制的儀器永遠比買來的好”?！段锢碚n程標準（2011年版）》中在對于實驗室課程資源的開發(fā)中提出“除專門配備的儀器外，應該提倡師生利用身邊物品、器具、材料等進行物理實驗”。提倡師生就地取材進行教具的自制，可以輔助物理概念的教學，實驗教學不再局限于實驗室的儀器和學生實驗的課程安排，為物理實驗教學提供了更多自主探究的機會。大學物理學科是一門專業(yè)性很強的實驗科學，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、建立以及發(fā)展都離不開物理實驗。物理學以實驗為基礎，并以演示實驗為檢驗標準，自制演示教具在物理演示實驗中占據(jù)重要地位。

在教學改革的浪潮下，國內(nèi)關于自制物理實驗教學教具的研究明顯增多，對該課題的重視程度明顯增加，促使了很多自制演示教具的誕生，自制演示教具認可度逐年提升。然而，國內(nèi)高校對自制演示教具重視度低，演示教具的實際應用情況不容樂觀。尤其是民辦高校，存在物理實驗基礎設施不夠完善、實驗課不單獨開設、不受非物理專業(yè)學生重視等問題，對自制演示教具重視度不夠?qū)е卵菔緦嶒灥氖褂帽壤妥灾蒲菔窘叹叩氖褂妙l率都很低，遠遠沒有達到預期的要求。

雖然許多學者對自制教具的研究進行了改革嘗試與實踐，也取得了不少成績，但面對民辦院校的特殊性，還應進行不斷改革探索與實踐。

二、自制大學物理演示教具的作用

（一）在導入新課環(huán)節(jié)中的應用

興趣會對人的認識和活動產(chǎn)生積極的影響，新課教學的引入就如同戲劇的“引子”，也如同影視劇的“序幕”。自制演示教具的教學把抽象、難以理解的物理概念和原理轉(zhuǎn)化為具體、通俗易懂的知識，符合學生的認知需求，使學生易于理解、掌握和記憶，把自制演示教具用于導入新課，可以極大地激發(fā)學生的興趣。自制演示教具應用于導入新課環(huán)節(jié)的方法及注意事項如下：

例如，由趙近芳主編的《大學物理簡明教材第3版修訂版》第七章《靜電場》，在“導體的靜電平衡”這一小節(jié)中，尖端放電應用是該節(jié)的難點。為了激發(fā)學生的學習興趣，攻克難點，在這節(jié)導入新課環(huán)節(jié)中，制作由放電球、放電尖端以及表示云層和建筑物的兩個導體盤（上下盤）組成的避雷針儀器裝置。應用過程：在導入新課環(huán)節(jié)，首先向?qū)W生展示避雷針自制演示教具，介紹教具結(jié)構(gòu)，吸引學生學習興趣。其次，進行演示實驗，將兩導體盤加上靜電高壓后，讓學生觀察實驗現(xiàn)象。最后，學生觀察到在放電球附近出現(xiàn)劇烈的火花放電現(xiàn)象，教師對實驗進行總結(jié)。避雷針實驗器材簡單、效果顯著，作為導入環(huán)節(jié)引入實驗，能激發(fā)學生聽課的興趣和探究的欲望，讓學生對尖端放電原理充滿了求知的渴望。在課堂上模擬避雷針放電原理，彌補了課本原有實驗的不足，在課堂上也收到了很好的效果，學生為電火花現(xiàn)象而驚嘆，活躍了課堂氣氛，讓學生感知生活中處處有物理。同時可以在觀看實驗現(xiàn)象的同時，讓學生理解尖端放電原理，對于本節(jié)尖端放電的應用有了更深刻的認識，從而達到了教學目的。

（二）在新課講授環(huán)節(jié)中的應用

物理學科中抽象的物理概念和規(guī)律決定了具有邏輯性強、抽象化的特點，學生學起來比較費力，意味著在新課講授過程中，如果能夠?qū)⑦@些抽象的物理概念和規(guī)律通過實驗演示變得通俗易懂，通過物理現(xiàn)象和物理過程形成鮮明的表象，被學生所接受，這就再好不過了。自制演示教具在新課講授環(huán)節(jié)中應用的方法為：首先在引出一個知識點時，可通過教具的一步步操作，引導學生的探索;在通過現(xiàn)象，讓學生思考;最后，結(jié)合課本知識，解釋現(xiàn)象，總結(jié)物理規(guī)律。

例如，由趙近芳主編的《大學物理簡明教材第3版修訂版》第三章《剛體力學基礎》，在“剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量定理和守恒定律”一節(jié)中，合力矩為零的條件下，角動量守恒是該節(jié)的重點。為突破重點，在新課講授環(huán)節(jié)中使用“茹科夫斯基椅”自制演示教具。應用過程：在新課講授環(huán)節(jié)，教師讓學生坐在可繞豎直軸轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)的“茹科夫斯基椅”上，手握啞鈴，讓其將兩臂伸直。讓其他同學推動轉(zhuǎn)椅使轉(zhuǎn)椅轉(zhuǎn)動起來，然后讓學生收攏雙臂，可看到學生和椅子的轉(zhuǎn)速明顯加大，兩臂再次平伸直，轉(zhuǎn)速會減慢，進行多次重復，直至停止。

教具向?qū)W生分別演示伸直和收攏雙臂對轉(zhuǎn)速快慢的影響，得出探究結(jié)論：雙臂是否收攏是影響轉(zhuǎn)速快慢的因素，收攏雙臂，轉(zhuǎn)速越快，反之亦然。通過結(jié)論引導學生得出對于定軸轉(zhuǎn)動的非剛性物體，其上各質(zhì)元對轉(zhuǎn)軸的距離是可以改變的，即轉(zhuǎn)動慣量J是可變的?！叭憧品蛩够巍苯叹卟牧虾唵?、效果明顯，作為新課講授環(huán)節(jié)引入實驗，能滿足學生對學習知識的需要，有利于學生理解剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量守恒這一物理量的概念。

三、結(jié)語

大學物理自制演示教具是大學物理教學中不可或缺的一個環(huán)節(jié)，它對于民辦院校理工科學生學習物理具有很大幫助，在當前的課程改革中備受重視。在往后的大學物理實驗教學實踐中，力求從自制演示教具的制作和應用等方面繼續(xù)進行改革探索與實踐，尋求更多的突破點，提出具體措施，使得大學物理自制演示教具的研究煥發(fā)出應有的生命力。

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