中学物理自制教具研究.pdf

四川师范大学 硕士学位论文 中学物理自制教具研究 姓名 王永刚 申请学位级别 硕士 专业 课程与教学论 物理 指导教师 潘学军 20090312 中文摘要 中学物理自制教具研究 物理课程与教学论专业 研究生王永刚指导教师潘学军 摘要 中学物理以实验为基础 实验对培养学生观察分析能力 学生学习 物理的兴趣以及科学探究的精神有着不可替代的重要意义 长期以来 由于教 育资源短缺 应试教育 对实验教学重要性认识不足等原因 使得实验教学没 有得到很好地开展 导致我们的学生探究与创新的意识淡薄 如今 中学的教 育设施逐渐改善 电教设备也普遍应用于教学 尽管如此 增添的实验器材以 及先进的电教设施仍远远满足不了实验教学对教具的需求 自制教具在缓解教学设施短缺 培养学生观察分析能力 动手实践能力 科学探究及创新精神等方面有着无与伦比的优势 可是 据笔者调查 很多教 师没有亲自做过教具 在动手制作方面也存在很多困难 所以 进行本课题的 研究是比较有实用价值的 本文分为五章 第一章为引言部分 笔者分析国内外开展实验教学的差距 自制教具在培养学生能力方面的独特优势 最后 点明开展本课题的意义 第 二章是对自制教具的认识 笔者从自制教具的定义 功能 意义及现状进行分 析 加深对自制教具全方面的了解 第三章介绍如何设计和制作自制教具 第 四章为自制教具的案例 其中 斜面受力随倾角变化演示仪 和 组合式静电 演示仪 都是由笔者首创的自制教具 特别是 组合式静电演示仪 可以用于 演示1 0 多个静电演示实验 在中学实验教学中应有很大的推广价值 笔者希 望通过介绍这些教具的设计 制作方法激发广大教师参与创作的激情 第五章 笔者分析了自制教具与教学效果的关系 并设计了自制教具教学的案例 教学 实践也证明了自制教具在实验教学中的重要作用 中文摘要 笔者的主要工作体现在两方面 第一 全面阐述自制教具的定义 功能 意义 现状及与教学效果的关系 消除了教师对自制教具认识的不足 第二 三年来 笔者积极动手开发 制作出一些原理简单 演示效果明显 在中学很 有使用价值的新教具 这不仅可以为广大教师提供了参考实例 还可以带动教 师动手制作教具的热情 关键词 实验教学探究性学习自制教具动手能力创新精神 A b s t r a c t P h y s i c a lS e l f m a d eE q u i p m e n t R e s e a r c hi nH i g hS c h o o l M a j o r T h e o r yo fP h y s i c sC u r r i c u l u ma n dT e a c h i n g P o s t g r a d u a t e W a n gY o n g g a n g S u p e r v i s o r P a nX u e j u n A b s t r a c t P h y s i c si nh i g hs c h o o li sb a s e do ne x p e r i m e n t p h y s i c se x p e r i m e n t s h a v ea ni r r e p l a c e a b l es i g n i f i c a n c ei nc u l t i v a t i n gs t u d e n t s o b s e r v a t i o nc a p a c i t y a n a l y t i c a lc a p a c i t y i n t e r e s ti ns t u d y i n gp h y s i c sa n dt h es p i r i to f s c i e n t i f i ci n q u i r y Al o n gt i m e b e c a u s eo ft h es h o r t a g eo fe d u c a t i o n a lr e s o u r c e s e x a m o r i e n t e d e d u c a t i o n a w a r e n e s so ft h ei m p o r t a n c eo fe x p e r i m e n t a lt e a c h i n g s h o r t a g ea n d o t h e rr e a s o n s m a k e se x p e r i m e n t a lt e a c h i n ga r en o tw e l lc a r r i e do u t r e s u l t i n gi n o u rs t u d e n t s s e n s eo fi n q u i r ya n di n n o v a t i o ni Sw e a k T o d a y e d u c m i o nf a c i l i t i e si n h i g hs c h o o lh a v eg r a d u a l l yi m p r o v e d a u d i o v i s u a le q u i p m e n ti s a l s og e n e r a l l y a p p l i e d t ot e a c h i n g N e v e r t h e l e s s a d d i t i o n a le x p e r i m e n t a le q u i p m e n t a sw e l l a s a d v a n c e da u d i o v i s u a lf a c i l i t i e sd i d n ti m p r o v et h ee f f e c to fe x p e r i m e n t a lt e a c h i n g g r e a t l y T h e s ef a c i l i t i e sc a n n o tm e e tt h er e q u i r e m e n tt oe x p e r i m e n t a lt e a c h i n g S e l f m a d ee q u i p m e n th a su n p a r a l l e l e da d v a n t a g e si na l l e v i a t i n gt h es h o r t a g e o ft e a c h i n gf a c i l i t i e s c u l t i v a t i n gt h eo b s e r v i n ga n da n a l y z i n gc a p a c i t y t h e h a n d s o ne x p e r i e n c ec a p a c i t y s c i e n t i f i ci n q u i r ya n di n n o v m i v es p i r i t H o w e v e r a c c o r d i n gt ot h es u r v e y al o to f t e a c h e r sd i dn o tm a k ea n ye x p e r i m e n t a le q u i p m e n t a n dt h e i rh a n d s o ne x p e r i e n c ec a p a c i t yi sv e r yw e a k S o t oc a r r yo u tt h i sr e s e a r c h i Sv e r yu s e f u l Ih a v em a d ean u m b e ro fs e l f m a d ee q u i p m e n t s a n ds u n l m a r i z e d t h e i rm e t h o d s t h e s ee x a m p l e sc a nb ei n t r o d u c e dt ot h ef r o n tl i n et e a c h e r s A t1 a s t I h o p et h e s ee x a m p l e s c a na r o u s et h e i re n t h u s i a s mo ns e l f m a d ee q u i p m e n t T h i sa r t i c l ei sd i v i d e di n t of i v ec h a p t e r s c h a p t e rI i st h ep r e f a c e a n a l y z e st h e g a po fe x p e r i m e n t a lt e a c h i n ga th o m e a n da b r o a d a n a l y z e st h eu n i q u ea d v a n t a g eo f I I I A b s t r a c t t h es e l f m a d ee q u i p m e n fi nd e v e l o p i n gs t u d e n t s a b i l i t y F i n a l l y t h ea u t h o rp o i n t O U tt h es i g n i f i c a n c eo ft h i si s s u es p e c i f i c a l l y t h es e c o n dc h a p t e ri n t r o d u c e st h e d e f i n i t i o n f u n c t i o n s i g n i f i c a n c eo ft h es e l f m a d ee q u i p m e n t S O w ec a nl e a r na l l a s p e c t sa b o u ti t t h et h i r dc h a p t e rd e s c r i b e sh o wt od e s i g na n dm a k es e l f m a d e e q u i p m e n t t h ef o u r t hc h a p t e ri n t r o d u c e ss e l f m a d ee q u i p m e n te x a m p l e s a m o n g t h e m I n c l i n e dp l a n ew i t hi n c l i n a t i o nc h a n g ef o r c ed e m om a c h i n e s A n d c o m b i n e ds t a t i cd e m o n s t r a t o r a r ei n n o v a t i v ee q u i p m e n t s s h o u l db ep o p u l a r i z e d i nh i g hs c h 0 0 1 S p e c i a l l y t h e c o m b i n e ds t a t i cd e m o n s t r a t o r c a nd om o r et h a n10 d e m os t a t i ce x p e r i m e n t s T h ea u t h o rh o p e st os t i m u l a t et h ep a s s i o no ft a k i n gp a r ti n p h y s i c a le q u i p m e n tm a k i n gt h r o u g hi n t r o d u c i n gt h ed e s i g na n dp r o d u c t i o nm e t h o d s T h ef i f t hc h a p t e ra n a l y z e st h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt e a c h i n ge f f e c ta n ds e l f m a d e e q u i p m e n t T h ea U t h o rd e s i g n e dat e a c h i n gc a s e t h et e a c h i n ge x p e r i m e n tp r o v e d t h a ts e l f m a d ee x p e r i m e n t sp l a y e da ni m p o r t a n tr o l ei ne x p e r i m e n t a lt e a c h i n g T h ea u t h o r Sm a i nj o br e f l e c t si n t w ow a y s f i r s t l y g i v es e l f m a d ee q u i p m e n ta c o m p r e h e n s i v ee x p o s i t i o ni nd e f i n i t i o n f u n c t i o n s i g n i f i c a n c e s t a t u s a n dt h e r e l a t i o n s h i pt ot e a c h i n ge f f e c t i v e n e s s t oe l i m i n a t et h ec o g n i t i v ed e f i c i e n c yo f t e a c h e r s S e c o n d l y t h r o u g h h i s o w np r a c t i c e t h ea u t h o rh a v e m a d e s o m e e q u i p m e n t s t h e s es e l f m a d ee q u i p m e n t sa r eg o o de q u i p m e n t st oa i de x p e r i m e n t a l t e a c h i n g T h i si sn o to n l y p r o v i d et h ev a s tn u m b e ro ft e a c h e r sar e f e r e n c ee x a m p l e b u ta l s oc a na r o u s et e a c h e r s e n t h u s i a s mi nm a k i n gs e l f m a d ee q u i p m e n t K e yw o r d s e x p e r i m e n t a lt e a c h i n g e x p l o r a t o r ys t u d y s e l f m a d ee q u i p m e n th a n d s o ne x p e r i e n c ec a p a c i t y i n n o v a t i v es p i r i t I V 四 ll1 开i 范大学学位论文独创性及 使用授权声明 本人声明 所呈交学位论文 是本人在导师渣鲎星丝撞 指导下 独立 进行研究工作所取得的成果 除文中已经注明引用的内容外 本论文不含任何 其他个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果 对本文的研究做出重要贡献 的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 本声明的法律结果由本人承担 本人承诺 已提交的学位论文电子版与论文纸本的内容一致 如因不符而 引起的学术声誉上的损失由本人自负 本人同意所撰写学位论文的使用授权遵照学校的管理规定 学校作为申请学位的条件之一 学位论文著作权拥有者须授权所在大学拥 有学位论文的部分使用权 即 1 已获学位的研究生必须按学校规定提交印 刷版和电子版学位论文 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库供 检索 2 为教学 科研和学术交流目的 学校可以将公开的学位论文或解密 后的学位论文作为资料在图书馆 资料室等场所或在有关网络上供阅读 浏览 本人授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到 中国学位论文 全文数据库 并通过网络向社会公众提供信息服务 保密的学位论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名 乡自 冈丑 导师虢编旨午 签字日期 z 呷年多月 日签字日期 印辛乡月 o 日 第一章引言 第一章引言 1 1 物理学科以实验为基础 物理学是一门基础自然科学 它所研究的是物质的基本结构 最普遍的相 互作用 最一般的运动规律以及所使用的实验手段和思维方法 随着人类对 物质世界认识的深入 物理 技术和社会之间形成了密切的联系 物理学一方 面带动了科学和技术的发展 另一方面推动了文化 经济和社会的发展 经典 物理学奠定了两次工业革命的基础 近代物理学推动了信息技术 新材料技术 新能源技术 航空航天技术 生物技术等的迅速发展 继而推动了人类社会的 变化 因此 在当今的基础教育中 物理教育有着至关重要的地位 然而 如何教好物理以及让学生学好物理成为教育者们长期以来不断探索的问题 要 寻找到丌展物理教学的有效途径 我们首先必须了解物理究竟是怎样的一门学 科 物理即 物中有理 理中有物 物理学家们通过实验对生活中的一些现 象加以分析 研究 总结出许多定律 探索到 物中之理 同时 物理学中 每一个物理模型都是从生活实践中抽象出来的 总能在生活中找到它的原型 也就是 理中有物 由此可见 物理与生活实践有着密切的关系 物理确实 是一门基于实验的学科 物理实验是获得感性材料 探索物理规律 认识物理 世界的基本手段 也是检验物理理论真理唯一的标准 在物理学产生和发展的 过程中 物理实验自始至终占有及其重要的地位 许多重要规律都是通过实验 总结出来的 如牛顿运动定律 阿基米德定律 欧姆定律等等 科学家们为了 探索自然的奥秘 往往会不惜进行几年 几十年的艰苦实验以探求科学真谛 如法拉第电磁感应定律的发现 科学家富兰克林冒着生命危险进行 费城电风 筝 实验 以及为了探索物质微观结构所进行的近代物理实验 此外物理实验 还承担着检验物理理论和测定物理常量等重要内容 这些都充分说明了物理实 验在物理学的发展中发挥着巨大的作用 既然物理学是从实验中产生的 所以观察和实验是学习和研究物理最基本 的方法 通过物理实验可以培养学生的观察思维能力 动手操作能力 分析解 决问题的能力和创造能力等 更能培养学生实事求是的科学态度 良好的学习 习惯和浓厚的学习兴趣 实验是其它任何手段都不可替代的 特别是在加强素 第一章引言 质教育的今天 实验更体现为实施素质教育的一条主要途径拉1 由此可见 物 理教学中实验教学有着举足轻重的地位 教好物理的前提就得教好实验 实验教学既然是物理教学的基础 那么我们开展实验教学的情况与国外相 比怎样呢 在国外 特别是经济比较发达的国家 通常都比较注重实验教学 例如笔者曾参阅了孙世军 汪志胜所著的 中美两国中学理科实验教学的比较 发现 我国的物理实验教学和美国相比 就有很大的差距 1 2 中美实验教学比较 1 2 1 实验教学的目标和形式比较 在我国 中学物理实验课 无论是演示实验还是学生实验 都有明确的目 标 即绝大多数是验证性的 即验证教科书上的某个结论 公式或定理 这种 实验课的目标可以说是以验证某个结论为出发点和归宿 谈不上创新和发现 也难于使学生产生激情和联想 在美国 把实验当作一个发现的过程 一个揭 示自然事物的过程 一个通过提高理解力的方式来发现这些事实之间是如何联 系起来的过程 是一个提高自己操作能力的过程 老师强调的是独立探索 自 主活动 大胆实践 学生在探索 发现的过程中 学会了科学的思维方法和科 学的探索能力 重要的是实验过程而不是实验结果 它是以学生亲自动手 大 胆创新为出发点 实验课的目标宽泛 试图让学生通过这些实验发现新的知识 和感觉 体验创造和发现的乐趣 实验课被学生当成一种娱乐 充满吸引力和 活力 4 1 2 2 教育者的比较 在美国 中学教师非常重视实验教学 教室里摆满了各种教具和实验器材 这些器材大部分是教师自行设计和制作的 很多自制教具构思巧妙 结构简单 效果明显 美国教师认识到 实验教学比起直接讲述来 确实要花费更多的时 间和精力 而且在得到结论方面常常反不如直接讲述来的简洁而明确 但物理 科学是 I J 实验科学 学生从物理实验中所获得的感性认识 探索能力和动手 技巧等 不是直接讲述所能给予的 而且物理实验在增加物理教学的趣味性方 面 也有它不可替代的作用瞄 在重视实验教学方面 我们与美国还有一些差 2 第一章引言 距 我们很多物理教师都比较喜欢讲授知识 一些书本上的趣味实验也只是做 理论的分析 而美国的物理教师非常注重实验教学 他们花很多功夫在物理实 验器具的设计与制作上面 比如物理课本上 射击猴子 一例 我们的老师教 学时多进行理论推导 而美国的老师他们自己设计演示器具 让学生观察并得 出结论 他们设计的演示器具构思巧妙 原理简单 效果也很显著 学生非常 容易通过观察演示实验得出实验结论 通过这样的教学 美国学生学习物理的 兴趣 观察和分析问题的能力都得到很好的锻炼 1 1 2 3 实验教学的效果比较 由于中美两国理科实验教学上的差异 教学的效果也必然存在着较大的差 异 美国培养出来的中学生在知识面 创造力 适应性 独立性和实践能力方 面明显强于中国学生 而中国式教育培养出来的学生 在知识的精深上 逻辑 思维上 理解能力上 统一规范和集体主义精神上 强于美国学生 中国的学 生思维不够开阔 缺乏独创精神 美国学生思想活跃 敢于动手实践 不怕失 败 7 1 通过上面的比较 我们意识到在开展物理实验教学上 还存在着许多的不 足 改革势在必行 1 3 新课程标准中体现实验教学的改革 在本次物理课程改革中 提到了 科学探究 科学探究既是学生的学 习目标 又是重要的教学方式之一 将科学探究列入内容标准 旨在将学习重 心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化 从学生被动接受知识 向主动获取知识转化 从而培养学生的科学探究能力 实事求是的科学态度和 敢于创新的探索精神 学生在科学探究活动中 通过经历与科学工作者进行科 学探究时的相似过程 学习物理知识与技能 体验科学探究的乐趣 学习科学 家的科学探究方法 领悟科学的思想和精神睛 新课程标准 中关于 科 学探究 的七要素包括 提出问题 猜想与假设 制定与设计实验 进行实验 与收集数据 分析与论证 评估 交流与合作 因此 笔者认为中学物理实验 课是培养学生创新精神的重要阵地 教师在实验课上应激发学生的探究兴趣 第一章引言 在实验的过程和结果上少一些规矩和约束 多呈现一些不确定性 在尝试探究 的过程中 要让学生感受到发现的喜悦 尝到探究成功的甜头 要鼓励学生大 胆动手 勇于实践 尽量少给学生框框饽1 在 新课程标准 中体现了 探究式 实验教学改革的趋势 那么我们国 家实验教学的现状是怎样的呢 是否已经具备开展探究式实验教学的条件 呢 对此 笔者作了题为 中学物理自制教具情况调查 的调查 此调查涉及 对中学实验室建设 教师开展实验教学及教师自制教具情况的调查 见附录 一 调查发现各中学的教育资源分布不均衡 教师们没有根据学校自身的实 际情况开展丰富多彩的实验教学活动 在实验教学中也很少体现科学探究的精 神 自制教具活动也没有很好地开展起来 1 4 实验教学现状调查 笔者通过调查 见附录二 各个地方中学物理实验室建设情况发现 各中学 的实验室设施都得到了改善 但仍然存在着差异 总体来讲 大城市中学的实 验条件明显优于乡镇中学 大城市中学基本完成了电教设备的普及 教师可以 运用多媒体进行教学 这些学校的实验室建设情况也比较好 实验器材比较齐 备 如电火花计时器 光电效应演示器 平抛运动实验器等很多先进仪器都具 备 相反 在地方中学 如泸县九中 蓬溪中学等乡镇中学实验室条件就比较 差 不但电教设备没有普及 而且实验器材非常紧缺 就连气垫导轨 摩擦力 演示器等都没有 从开展实验教学的情况来看 大城市中学的老师可以利用完善的设施开展 丰富多彩实验教学活动 老师可以用演示仪器重现物理现象 也可以利用形象 生动 交互式的教学软件 对自然界不常见的自然现象和实验室不易展现的现 象进行模拟 大大地提高教学水平和教学效率 可是也有一些老师一味使用电 脑模拟实验 不愿用演示仪器做实验 把传统的 老师灌 变成 T V 灌 把黑板上做实验变成屏幕上做实验 引 学生看了很多电影 熟知许多特技效果 对模拟实验持怀疑态度 这样的实验教学远不如演示仪器演示的实验现象来的 直观 真切 另外 实验室的仪器越做越精密 很多都是密封的 而且仪器非 常贵重 学生往往无法了解其工作原理加之老师怕学生损坏仪器进行的诸多阻 4 第一章引言 挠 学生个个畏首畏尾 在仪器上测几组数据了事 在一些乡镇中学 由于资金短缺 导致教育设施短缺 教师无法开展实验 教学 有的教师仍旧用讲授代替学生的亲身感受 无法培养学生的观察 分析 和动手能力 那么如何针对实际情况开展实验教学呢 怎样在实验中体现探究式的教 学呢 笔者认为 教师设计并制作一些教具辅助教学是非常必要的 自制教具 往往构思巧妙 结构简单 效果明显 学生可以清楚了解自制教具的结构和工 作原理 加深对物理知识的掌握和运用 自制教具直观 形象 这正是一些精 密仪器的不足 自制教具选材来源于身边废旧物品和日常生活用品 可以培养 学生探究和创新思维 动手能力以及环保意识 不仅如此 自制教具还为农村 中学开展实验教学拓宽了道路 1 5 自制教具研究的意义 诺贝尔物理学奖获得者杨振宁教授也曾说过 自制的仪器永远比买来的 好 自制教具确实在培养学生探究性思维 创新能力等方面有着无与伦 比的优势 比如 我们以自制望远镜为例 首先我们要进行设计 设计制作什 么样的望远镜 是开普勒式的还是伽利略式的 接着就要取材 前者要两块凸 透镜 支架等 其中的凸透镜用老光镜或放大镜代替 而后者则是一块凸透镜 和一块凹透镜 凹透镜可用近视镜片代替 由于选材是开放的 可用你能找到 的东西来代替 关键是你能否找到 能找到 说明设计方案有可行性 接着可 按设计的思路往下走 那就是开始组装 而组装时涉及到固定以及位置的测量 和计算 这又要用到数学知识及器材安装技巧 就要靠知识累积和实践操作能 力了u 刳 可见 如果学生参与到自制教具的设计当中 动手能力 创新能力也 会得到很大的提升 另外 新课标指出我们要从生活走向物理 使实验器材生活化 物理课中 的科学探究最多的是通过实验来进行的探究活动 在科学探究的过程中 往往 难以预料学生的猜想和设计 所以目前的教学活动需要大量器材 而这些器材 又是多而杂 小而细 全部靠学校来配备是不现实的n 引 所以 无论是条件好 的还是条件差的学校都应大力提倡教师和学生自制教具以辅助实验教学 可 5 第一章引言 是 据调查有将近4 1 教师都没亲自做过教具 在动手制作方面也存在很多困 难 所以 笔者进行本课题的研究是比较有实用价值的 笔者通过收集并亲自 制作了几种中学物理教具 认真研究其制作方法 技巧 提供给广大一线教师 参考 制作的教具取材于身边的废旧物品 制作的教具演示的物理现象清晰明 了 笔者希望广大教师亲自制作这些教具 通过动手实践 熟悉教具制作的方 法 技巧 培养自制教具的兴趣 6 第二章对自制教具的认识 第二章对自制教具的认识 自制教具虽在缓解教学资源短缺 培养学生能力方面存在巨大优势 可自 制教具活动却始终没有蓬勃地开展起来 原因之一就是对自制教具的重要性没 有全面 准确的认识 因此 我们有必要从自制教具的定义 功能 意义 现 状等方面全面认识自制教具 扫清认识上的障碍 激发我们参与自制教具的热 情 2 1 对自制教具定义的认识 教具即一切辅助课堂教学的设施 器材 它的范围非常宽泛 特别是信息 技术飞速发展的今天 无论是先进的多媒体电教设备还是传统的粉笔黑板都是 教具 小到一颗螺丝钉 大到几公罩长的离子对撞机都可以作为教具 物理作 为一门基于实验的科学 其教学的辅助工具更是多不胜举 唾手可得 正如著 名物理教育家朱正元教授说过 坛坛罐罐当仪器 拼拼凑凑做实验 比如 两张纸片就可以推翻亚里士多德的 重物下落快 的学说 又比如 往一个装 有清水的矿泉水瓶罩滴入几滴红墨水就可以清晰演示扩散现象 因此 凡是可 以运用于教学的事物我们都可以称之为教具 既然教具成千上万 效果不一 那么师生就需要从中去筛选 组合甚至重新设计适合自己教学风格的教具 进 而实现知识建构以及智力和非智力因素的发展 我们称这一过程为自制教具的 过程 那些凝聚了师生劳动的教具就可以称为自制教具 然而 工厂批量生产 的仪器也是凝聚了人类劳动 但不能称之为自制教具 自制教具必须强调自己 制作为自己所用 尽管决大多数仪器的前身都是自制教具 在通过教学检验后 加以推广 可是它们不再是自制教具 因为制造者和使用者已经分离了 2 2 对自制教具功能和作用的认识 自制教具在我国有着悠久的传统 早在宋代 科学家沈括就用纸人做共振 实验 证明弦线的基音与泛音间的共振关系 直到今天 素质教育的全面推进 新课程理念的贯彻落实 促使人们对自制教具活动进行不断审视和研究 逐渐 发现它的许多方面与新课程的倡导不谋而合 它是实施素质教育的一个好途 径 自制教具不是贫困地区师生的不得已而为之 不会随着经济和科技的进步 7 第二章对自制教具的认识 而自然消亡 它伴随着教育的进步与发展焕发出勃勃生机 突显出无可替代的 功能和作用 4 2 2 1 填补教具空缺 确保新课程的实施效果 教具永远也满足不了教学需要 国家颁布的 教学仪器配备目录 中所列 品种都是最基本的 不同层次的最低限度要求 这些厂制教具是教具中的正规 军 是教具的主体 它对突出教学重点 突破教学难点起到举足轻重的重大作 用 但它不是教具的全部 更多的 特别是看起来十分简单的教具 对厂家来 说不值得批量生产n5 1 因此 为了满足教学的需要 确保新课程的实施效果 我们还应该大力提倡师生自制教具 填补教具空缺 2 2 2 溶入现代技术 提升教具功能 促进教具的更新换代 自制教具往往是厂制教具的先导 自制教具是在广大实验教师不断实践 创新的基础上产生出来的 它为新教具的开发 生产提供了大量可供借鉴的素 材 自制教具中的一部分优秀作品 具有推广价值 通过工厂生产出来 就能 在更大的范围内产生社会效益 历史上流传至今的教具 多从自制开始 自制 教具是新教具产生的丰厚土壤和发展源泉 自制教具可较快的把现代科技溶入 其中 提升现有教具的功能乒 并推动教具的更新换代n 引 如做 静电除尘 等 静电实验口 以前采用感应起电机来产生静电 效果总是不太理想 这是因为 起电机产生的静电较少 稳定性差 效果有限 同时它受天气的影响又大 一 旦天气不好 很难起电 作者根据倍压整流原理制作的高压静电电源使得静电 实验的效果和可靠性大大增强 很好地解决了静电实验难做的问题 又如我们 可以用现代技术生产的集成运算放大器非常容易地设计制作一个微电流放大 器 它可以根据需要放大电磁感应现象中微弱的感应电流 使电磁感应现象更 加显著 还I L 女I 我们可以用当今市面上普遍使用的验钞笔代替以前昂贵 庞 大的激光器做微小形变显示实验 这样 把现代技术融入到自制教具中 就提 升了教具的功能 促进了教具的更新换代 8 第二章对自制教具的认识 2 2 3 转变学习方式 促进知识建构 提高学习能力 由于 应试教育 的影响 实验教学在有些学校停留于形式 教师做 学生看 教师准备好 学生照书做 教师讲实验 学生背实验 的现象普 遍存在 这种单一被动接受的学习方式限制了学生生动活泼地发展 扼杀了学 生的创造性n8 转变学习方式是新课程的重大举措 建构主义理论是我国基础 教育课程改革的主流指导思想 建构主义认为知识无法通过教学过程直接灌输 给学习者 而是学习者在一定的情境即社会文化背景下 借助其他人 包括教 师和学习伙伴 的帮助 利用必要的学习资料 通过意义建构的方式而获得 学生是知识的主动建构者 必须主动参与整个学习过程 根据自己先前的经验 与他人协商 会话 沟通 在交互质疑的过程中 建构知识n 钔 笔者认为 教师可以让学生参与到教具的制作中 也可以让学生独立制作 教具 学生自己动手制作使用教具是一种自主的实践活动 它为学习创设了真 实 复杂的情境 提供了协作 会话的机会 促进了意义建构的实现 活动中 学生通过自己独特的认知方式和生活经验与客体 材料 进行交互活动 对外在 信息理解 感知 体验 在特定情境下进行心理加工 一构建知识的意义和价值 理解 将客体 材料 生成具有科学意义的新结构 学生自筹器材 自制教具 挖掘学校设备的潜力 以实验观察为基础 学生独立地 主动地 生动活泼地 在物理环境里进行学习 这很好地体现了建构主义的学习观 能大大提高学习 效果 充分发展学习能力 这种学习方式正是新课程倡导的自主学习 合作学 习和探究学习 是实施素质教育的好途径 1 2 2 4 激发创新精神 提高创新能力 自制教具活动就是一种具有多种潜在价值的创造性活动 在制作中学生会 发现自己的创造潜能 激起创造的欲望和兴趣 进而培养起创新理想 制作过 程是艰辛曲折 充满挑战和困难的 失败和挫折再所难免 坚持到底才能成功 能够培养学生的创新勇气 锻炼创新意志 制作过程又是严谨求实 各具特色 的 有利于培养创新个性和创新品德 制作方案的制定 制作材料的选取 制 作工具和技术的使用都需要创造性思维的参与 更需要创造策略和技巧的使 用 能够有效地提高学生的创新能力 制作成果的使用是对学生创造性劳动的 9 第二章对自制教具的认识 最好奖赏和激励 能够点燃学生更大的创新热情 2 2 5 掌握劳动技能 增强实践能力 教具制作活动就是一种运用已有知识和技能设计方案 选择材料 加工组 装成新产品并且加以运用进而获取新知识的综合性实践活动 制作前需要学生 搜集材料 选择工具 制定方案 有利于学生接触社会 适应社会和培养发散 思维 聚合思维能力 制作时 首先要求学生掌握各种劳动工具的使用方法和 技巧 了解注意事项 如电烙铁焊接时要先 吃锡 玻璃刀切割时要走直线 且不能在同一地方重复两次 其次要了解各种材料的性能和用途 如铜材料导 电性好 可塑性强 适合作链接导线 放电针 开关等 泡沫塑料密度小 易 切割适合作浮体 废饮料瓶透明 绝缘性 密封性好适合用作演示压强 静电 现象等实验所需的材料 再次要学会各种加工技术 如粘接技术 焊接技术 简单的木工 金工技术等 教具装好后 还要进行调试 改进 反思 并用来 开展实验研究等 这些劳动技能和实验技能是实践能力的基础和重要组成部 分 制作中还为学生提供了合作交流的空间和时间 能提升学生的合作精神和 语言表达能力 制作实验的过程也是一个不断发现问题 解决问题并产生新问 题的过程 会提高学生的问题意识及解决能力雎2 2 2 6 培养教师职业情感 提高教师职业技能 传承和发展人类精神文明及科学文化是教师的崇高职责 也是一项复杂 的 专业性很强的技术工作 需要掌握较高的职业技能才能胜任 培养人格健 全 个性鲜明 能创新 会实践的社会主义新一代接班人是教师的神圣使命 也是一项事关祖国和民族的前途及命运的伟大事业 需要教师全身心的投入和 无私的奉献 要做到这些只有具备深厚的教师职业情感才行 自制教具能力是 一个优秀教师必备的职业技能之一 教具制作过程也是增强教师职业情感 提 高教师职业技能 塑造教师优秀品格的过程 要制作出适用的教具 需要教师 认真钻研教材 知道教材的重点 难点和教学要求 需要教师了解学生 知道 学生的年龄特征 智力发展水平和学习习惯 需要教师认真研究教法 知道各 种教法的优势和不足 了解其适用对象 需要教师了解教具 知道现有教具的 l O 第二章对自制教具的认识 种类 数量 性能及适用范围 知道还需要补充哪些教具 需要教师了解传统 的制作材料 技术和项目 也需要教师关注现代科技 了解新材料 新技术 开发新项目眩3 自制教具活动对提高教师的职业技能有直接和间接的促进作 用 2 3 对自制教具意义的认识 自制教具的研制 开发是实验教学和实验室建设工作的一项重要内容 实 践证明 中小学校大力开展自制教具活动 可以促进教育改革和发展 提高教 学效率 推进素质教育进程 全面提高教育教学质量 对实现教育现代化具有 深远的历史意义和现实意义 2 3 1 开展自制教具活动是缓解教育设施短缺的需要 中小学实验室建设程度 是办学条件和办学水平的一项重要标志 我国是 穷国办大教育 历来把开展自制教具活动列入实验室建设工作的一项重要内 容 由于自制教具研制过程当中 不需要设计费 生产过程中不计算加工费 所需原材料除特殊材料或零部件需要购买外 大部分来自于人们生活中经常接 触到的废旧物品或工业生产边角废料 因此 自制教具的成本仅限于材料的投 入 廉价实用是自制教具的最大特点之一瞳制 改革开放以来 随着我国国民经济的快速发展 办学条件得到了大幅度改 善 教育经费严重不足的局面有所缓解 但同时必须看到 由于我国教育摊子 大 底子薄 虽然国家每年都不断加大教育经费投入 但仍无法跟上改革的步 伐 尤其是实验室建设 无论是在教学仪器设备的品种 数量 质量上 还是 在现代化程度上 仍然不能满足教育改革和发展的需要 随着教育改革步伐的 加大 教育发展速度的加快 教育技术装备需求量将大幅度增加 教育经费的 有限投入仍将是制约实验室建设水平 影响教育发展速度的重要因素 可以预 言 中学开展自制教具活动 仍将在一个相当长的时间罩成为一个重要的 长 期的 不可缺少的重要措施心钔 第一二章对自制教具的认识 2 3 2 开展自制教具活动是适应探究式教学的需要 开展自制教具活动是调动广大教师积极 深入开展教学研究 努力提高教 学质量的有效径 中小学教学方法的改革 教学质量的提高 要取决于教师 中小学教师研制教具的过程 是学习 标准 吃透教材 拓宽知识领域 促 进形象思维 开发教师潜能的过程 大力开展自制教具活动 有利于促进教师 深入研究教材 挖掘教材 有利于研究探究性实验教学的规律 充分发挥自制 教具直观演示的作用 有助于促进实验教学改革 提高实验教学质量 有助于 克服原有定型教具的缺点和不足 从这个意义上讲 自制教具活动的开展 是 适应探究式教学的需要 可以促进教学改革 有利于教师队伍素质的提高 2 3 3 开展自制教具活动是实施创新教育的需要 开展自制教具活动有利于培养师生的创新精神 创新能力和创新意识 促 进创新型实验教学师资队伍的形成 自制教具的过程 就是创新的过程 自制 教具绝不是简单的仪器仿制 制作者首先要过思考 创意 构思 设计等过程 才能形成完整的 科学的 合理的设计方案 这是个创造性的劳动 要有创新 精神 自制教具过程中还要经过选材 加工 试验等多种关键环节 涉及到多 门类的科学知识 生产技术和新材料 新技术 新方法的应用 既增强了师生 的科技意识 同时由于付出大量的脑力劳动和体力劳动 提高了教师的实践能 力和动手能力 培养了师生的敬业精神和艰苦创业精神 因此 自制教具活动 的开展 有助于高素质教师队伍和高质量学生的培养与形成 是实施创新教育 的需要啪3 2 4 对自制教具现状的认识 从 科学课程标准 中可看出 新课程十分提倡 利用自制教具进行探究 活动 要求科学教师 不仅要运用已有材料完成观察实验 更为重要的是要 善于利用身边的事物和材料 经过自己的精心设计和加工 提出更多的简单明 了的效果优异的观察实验 如今 虽然部分学校自制教具情况较好 但是从 总体上看其现状不容乐观 存在着一些不容忽视的问题 突出表现在以下方面 1 2 第二章对自制教具的认识 2 4 1 对自制教具意义的认识不到位 笔者认为很多教师对自制教具意义认识存在误区 误区之一 随着科学技 术的高速发展 电脑 多媒体等现代化的技术手段已在教学中广泛应用 什么 样的实验 什么样的现象都能够模拟出来 再搞自制教具已落后于时代 误区 之二 现在实验教学的成品仪器己非常丰富 学校的实验设备配备充足 完全 可以满足教学的需要 没有必要再花精力去搞自制教具 误区之三 制作教具 是仪器生产厂家的事 教师只是教具的使用者 误区之四 自制教具只是教师 的活动 误区之五 自制教具只局限于课堂教学的内容和教材中实验难点的部 分晗7 1 基于以上对自制教具意义认识的不足 使得自制教具活动没有得到蓬勃 的发展 2 4 2 为参赛而自制教具的现象较为普遍 我国对自制教具历来十分重视 教育部每隔四年就要组织一次全国性的评 选活动 每次活动都会涌现出大量优秀的作品 自制教具贵在使用 重在过程 开展自制教具评选活动 其出发点是要大力发展自制教具 而其根本目的是为 教学和教育服务 但是 当前普遍存在着 重参赛轻使用 现象 在要比赛时 赶制一些教具 而赛后就 束之高阁 自制教具纯粹成了一种参赛行为 为 了参赛 就必须突出创新性 因而又出现了 重创制轻仿制 的现象 教师思 考得较多的是什么样的自制教具能获奖 而较少思考如何开发和利用身边的事 物和材料 以提出更多的简单明了 效果优异的观察实验 或把人家的一些具 有极大使用和推广价值的成熟自制教具积极引进教学中啪 2 4 3 教师的自制教具能力有待提高 通过调查显示 见附录二 在教师自制教具能力的自我评价中 认为较 强 般和较差的比例各为1 5 3 3 0 5 和5 4 2 可见 从总体上看 教 师队伍的自制教具能力较差 具体表现在以下方面 设计能力较差 取材能力 较差 制作能力较差等方面 因此 教师的各项能力都亟待提高 第二章对自制教具的认识 2 4 4 学生参与自制教具的程度不够 自制教具并不是只要教师的参与 更重要的是要让学生参与 使他们能更 主动 更生动活泼地学 通过自制教具过程培养学生的创新精神和动手实践能 力啪3 但是 笔者在调查表中问及 您是否经常让学生参与自制教具活动 回答 经常 的占9 2 有时 的占1 8 1 很少 的占6 3 6 不会 的占9 1 另外 我们从和学生的谈话中了解到 有的教师是这样给他们说 的 如同学们感兴趣 可回家后自己找材料制作 可见 科学教师组织 学生自制教具 大部分是在课外进行 并且基本处于放任状态 大都是布置过 就了事 学生参与自制教具的程度明显不足 1 4 第三章设计和制作自制教具的要求 第三章 设计和制作自制教具的要求 上一章中笔者对自制教具功能 意义做了比较全面的分析 阐述了自制教 具在培养学生能力 填补教具空缺 提高教师职业技能等方面的独特优势 读 者阅读后 心中也许或多或少萌发了自制教具的想法 那么设计和制作自制教