在物理教具创新中如何激发学生的自主创新潜能
时间：2021-01-23 20:22:10 来源：达达文档网 本文已影响 人 
杨进结 杨进会 叶立芳
摘 要 物理属于一门以实验为主的学科，课堂教学期间会有大量实验需要为学生讲解，实验现象的获知是以演示探索为主的，但实验教学时受到器材、场地、教具等的限制，要为学生进行现场演示帮助学生认知物理现象、学习物理知识有一定难度，故而鼓励进行实验教具的自主创新，确保实验能顺利进行。而本文对物理教具创新中学生自主创新潜能的激发给出几点建议。
关键词 物理教具创新 自主创新 潜能激发
Abstract Physics is a subject mainly based on experiments. A large number of experiments will be covered in teaching materials. The experimental phenomena are learned by demonstration and exploration. However， experimental teaching is limited by equipment， venues， and teaching aids. Students perform live demonstrations to help students react to cognitive physics， and it is difficult to learn physical knowledge. Therefore， they need to encourage independent innovation of experimental teaching aids to ensure that experiments can be carried out smoothly. And this article gives some suggestions to stimulate the potential of independent innovation of middle school students in physics teaching aid innovation.
Keywords physics teaching aid innovation; independent innovation; potential stimulation
0 前言
物理属于一门已实验为主的学科，物理实验为开展物理教学的基本形式之一，教具是物理实验的载体在教学过程里得到合理使用利于青少年的健康成长。但受我国应试教育影响，在具体授课时大部分教师均应用到“记忆物理学科的实验原理与对一些书上给出的物理公式展开推论”的方式展开教学，该教学模式确实可使学生短期内提升物理学科成绩，不过对学生思维能力建构不利。[1]实际上物理学科里大部分规律与公式均是众多物理学家通过大量实验与数据分析后总结所得的。所以我认为高中物理学科教学时不可脱离实验教具，还应引导与鼓励学生自主创新并设计一切和实验开展贴合的教学模具。以下就我校教学过程中引导学生进行自制教具改进的情况展开总结，力求能为物理学科教育工作的开展提供参考。
1 进行中学物理实验教具改进和创新的必要性
物理实验教具改进和创新即在物理教学时，要使学生实践能力、创新能力提升，对生活里常见素材给予搜集与改进，使物理实验能进入物理课堂，为学生提供不一样的物理实验开展体验，对传统教学中道具限制问题进行解决，实现物理教学效果的提升。生活里的兵乓球、水瓶、注射器、吸管等成本低廉且到处可见的，可用来作物理实验教具，对原有教材实验展开拓展教学，使学生平时无法理解的物理现象得到很好的呈现与解释。故而把实验教具改进与创新并延伸至实验教学里，除了是教学质量的提升的可行举措，还可为学生供给实践操作平台，对学生物理思维能力、创新能力培养更有益。
实验教学在物理学科教学里可否得到强化与突破，关键即是否有足够的实验教具支持，但中学物理教学主要受空间、资源、经非等的制约，实验教具受限，所以对物理实验教具给予改进创新，可为学生供给自由操作、自主学习空间，促学生学习兴趣被激发，实现物理成绩的提升。
2 物理实验课堂教学中如何引导学生进行教具自主创新
2.1 以激发兴趣为主的实验教具创新
物理属于一门以实验为主的学科，思维能力与动手能力是物理学习应有的基本能力。高中物理为物理学习的关键环节，接触的物理现象和初中相比已较复杂，故而物理知识理解起来也较困难，有些实验操作起来较困难，故而需通过实验演示来帮助学生理解，不过因受实验教具的影响，无法确保实验操作顺利进行。[2]故而需对实验教具进行改进创新，但前提是做好学生兴趣的维持。如在《牛顿第二定律实验装置的改进，库仑定律演示仪的制作》中，具体步骤即：
第一步：组织课题老师和兴趣小组的学生学习物理教具制作知识，营造物理教具制作氛围。学校领导杨光旺校长做了重要指导，科教室主任李瑞国对自制物理教具的重要性以及国内外对物理教具制作情况进行了阐述。我强调了制作要求和组织纪律要求。通过培训引发了学生们制作物理教具的兴趣和决心，达到培训效果。
第二步：课题组老师带领学生兴趣小组进一步理解牛顿第二定律演示装置的工作原理和使用方法，理解教材中的库伦定律定性演示实验原理，在学习过程中学生不断提出问题，不断讨论问题确定创新点。
第三步：讨论牛顿第二定律的实验装置和库伦定律定性演示仪的制作方案。
第四步：準备材料，对材料进行加工和制作。小组的各个同学积极参与，同学们都动手动脑，有的同学边制作边提出自己的想法，有的还通过网上查找资料，有的同学还请老师指点等各种方式方法来逐步完成物理教具的制作。
第五步：对加工制作的牛顿第二定律演示实验装置和库伦定律定性演示仪进行调试，最后得到了满意的作品。
2.2 以基础知识传授为主的实验教具创新
物理实验教具的改进创新并非是越难越好，而不注重对学生进行基础知识讲授，如此可能会使教学本末倒置，故而教师在实验教具创新时需注重引导学生依靠一些简单的原理进行有趣教学教具制作，使学生学习兴趣被激发，也利于教学效率的提升。[3]
如在“验证机械能守恒”“物体由摩擦力产生的加速度与动摩擦因素之间关系”的学习中进行了一套实验装置设计，这套实验可以说是对“斜面实验”的创新利用，力求能让学生得到实验装置里应用到的材料的动摩擦因素，并应用先前所学的机械能守恒定律中已掌握的力的做功模型，进行“物体的重力势能，动能以及摩擦力做功之间的关系”探索，经以上研究，实现机械能守恒的教学目标。[4]而这章节知识点学习所用教具器材为：探究物体匀加速运动的实验器材里的斜坡和光电门，但斜坡上层的研究材料是固定的，而这套实验装置里我们会在斜坡上安装不同的材料，并且还将用到小车（有遮光片），刻度尺，天平等器材。所需验证公式为：f摩L+mv2=mgh。实验前鼓励学生先将小车相对于不同斜面材料的动摩擦因素求出，再借助三角函数知识求得物体在斜面需受的摩擦力，则得出：f摩L+mv2=mgh。具体步骤为：
第一、学生需做的即对以上公式里所提的相关物理量进行测量，因在中学阶段无需考虑不确定度所致的误差，故而仅需把实验里所得的数据精确至小数点后两位。
第二、鼓励学生准确测量出以上所提的动摩擦因素，此处应提及的即物体对不同材料的动摩擦因素均有差异，故而学生应分组测量。
第三、根据要求将实验教具装置妥善摆放，实验原理图需参考物理加速度斜面实验的研究。存在差异的一点即在两个斜面的底端安装一个能够测时间的光电门，同时小车尾部需安装遮光片。
第四、经光电门计算得到小车到达斜面底部的速度，再求得小车到达底部的功能，以计算的形式对以上所提的公式进行验证。
2.3 以动手实践鼓励学生大胆构思
教具的设计主要是依靠科技知识和教学经验而开展的创造性活动，任何一件教具的设计均是通过一系列谨慎思考，后在产生创意、构思与设计。[5]只要不单纯模仿，则会有创新，该创新的实践过程渗透了制作者的创造精神，让学生意识到参与教具制作的过程实质也是知识点分析与思索的过程，期间需要通过进行教具设计制作来进行学习里所遇问题的解决，或将不理想的教具改作理想教具，经改造后促其变得更适用，在知识点学习中发挥更大作用。[6]
如超重和失重属于高中物理教学的组成部分之一，为牛顿运动定律应用的典型案例。新课程标准要求依靠实验来帮助学生了解超重与失重现象，从而更好的进行牛顿运动定律中相关问题的解决。故而在教学中我们应用了简单的材料设计实现“超重和失重演示仪”的制作，经改进后指针示数变化明显，可将不同位置示数准确读出，确保学生更好理解超重与失重现象。《超重和失重演示仪》需要的器材包括：长弹簧两根（劲度系数小）、家用小台称、木架（1.5m）、重物（质量偏大）。实验操作流程为：
第一、在讲桌上将仪器摆好，让重物静止于0处，查看台秤示数，做好记录;第二、把重物拉到A，进行台秤示数观察，做好记录，松手让重物做简谐运动，查看重物从A处运动至0处的台秤示数变化;第三、重物运动至B处后，对台秤示数进行查看，做好记录，查看从B处运动至0处的台秤示数变化情况;第四、再引导学生对所记录的数据给予观察分析，以弹簧测力计将重物重力测出，得出物体在A处时上面弹簧拉力与下面弹簧拉力，得出物体在B处时上面弹簧拉力以及下面弹簧拉力，经受力分析得到A、B处物体加速度，把F=ma和台秤示数变化量展开对比（具体情况见图1），该实验装置器材简单，有一定的可操作性，可使学生观察能力、动手能力、分析能力得到培养，又可让学生更全面的了解超重与失重现象，实现课堂效率的提升。
3 小结
中学物理实验教具改进和创新对学生动手能力、分析能力以及思维能力的培养有益，可促学生综合素养得到全面发展。物理为一门抽象性、理论性均较强的学科，学生学习起来较吃力，也会感觉很枯燥，学生在知识点学习时遇到阻碍就会对这门学科丧失兴趣，故而教师在物理实验课堂教学时需引导学生积极进行实验教具改进，使学生通过实验操作来进行知识点探索，而非一味的对知识点进行死记硬背，从而实现学习兴趣的激发。以上只是本人总结的几点常见的实验教具改进方法，在后续教学工作中将进一步与学生共同探索出可行有效的实验教具优化改进策略，帮助学生轻松掌握物理知识，促其学习成绩提升。
来自湖南省十三五教育科学规划课题，题目：农村中学在物理教具创新中提升学生创造力的研究。课题批准号：XJK18CJ015
参考文献
[1] 高俊红.例谈物理教具与学具的制作与应用[J].才智，2019（06）：113.
[2] 曹妙玲.乌鲁木齐市初中物理自制教具现状调查研究与分析[D].新疆师范大学，2016.
[3] 张兴智.“自制物理教具”校本课程在乡镇初级中学的开发与应用[D].贵州师范大学，2016.
[4] 李莉，费建良.自制特色教具提升教学效能——“画龙点睛”的自创物理教具學具[J].物理通报，2015（12）：65-68.
[5] 周永亮.建立物理教具创新机制 促进物理教学增效、减负[J].中国教育技术装备，2010（02）：71-73.
[6] 郑素卿.新课程背景下普通高中物理教具学具与通用技术整合的研究[J].学周刊，2013（16）：183.
