自制教具在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究

摘"要：物理教學(xué)內(nèi)容對(duì)學(xué)生而言往往較為抽象和復(fù)雜，而物理實(shí)驗(yàn)可以憑借其趣味性、直觀性和探究性等特點(diǎn)，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)物理課程教學(xué)的不足。隨著新課程改革的不斷推進(jìn)，教師可以通過制作自制實(shí)驗(yàn)教具來提升物理教學(xué)效果。以自制勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律演示儀為例，對(duì)自制教具在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了初步研究。關(guān)鍵詞：高中物理；自制教具；勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律演示儀；實(shí)驗(yàn)；科學(xué)素養(yǎng)0"引言隨著新一輪教育大綱的修訂和新課標(biāo)的實(shí)施，物理課程中配備的大量常規(guī)實(shí)驗(yàn)器材已難以滿足教學(xué)內(nèi)容的多樣化需求。同時(shí)，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材的使用周期限制，進(jìn)一步凸顯了自制教具的重要性和迫切性。利用生活中的常見“廢品”制作實(shí)驗(yàn)器材、借助生活中的現(xiàn)象研究物理規(guī)律，可以將教材中的知識(shí)具體化、生活化。這不僅能激發(fā)學(xué)生探究知識(shí)的熱情，還能提高其參與教學(xué)活動(dòng)的積極性，從而提升學(xué)習(xí)效率。1"自制教具在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀隨著教育技術(shù)的不斷發(fā)展，高中物理教學(xué)對(duì)教具的需求也在逐漸提高。傳統(tǒng)的教具往往局限于實(shí)驗(yàn)器材和教學(xué)模型，無法滿足學(xué)生直觀感知物理現(xiàn)象的需求。而自制教具作為一種創(chuàng)新性的教學(xué)手段，正逐漸在高中物理教學(xué)中得到應(yīng)用。目前，自制教具在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的成效。一方面，自制教具能夠根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)，從而更好地滿足教學(xué)需求。教師利用自制教具演示物理現(xiàn)象的過程，可以加深學(xué)生對(duì)物理原理的理解[1]。另一方面，學(xué)生在制作教具的過程中，既能提升動(dòng)手能力，又能培養(yǎng)創(chuàng)新精神，進(jìn)而促進(jìn)綜合素質(zhì)的全面提高。然而，自制教具在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用仍然存在一些問題。首先，自制教具的制作需要一定的時(shí)間和成本投入，對(duì)于一些資源有限的高中來說，難以全面推廣。其次，自制教具的質(zhì)量和教學(xué)效果也存在一定差異，需要教師在使用過程中不斷改進(jìn)和優(yōu)化[2]。最后，一些教師對(duì)教具的制作和使用缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)和技能，也制約了自制教具在高中物理教學(xué)中的廣泛應(yīng)用。綜上所述，自制教具在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但仍然面臨著一些挑戰(zhàn)和問題。為了更好地發(fā)揮自制教具在高中物理教學(xué)中的作用，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其制作和使用的研究和實(shí)踐。2"自制教具在高中物理教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)相較于傳統(tǒng)教具，在高中物理教學(xué)中應(yīng)用自制教具具有諸多顯著優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)不僅體現(xiàn)在教學(xué)效果的提升上，還體現(xiàn)在對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)上。首先，自制教具能夠更直觀地展示物理現(xiàn)象和原理。通過自制教具，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要靈活設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和模型，使抽象的物理概念和原理具體化、可視化。這樣的教學(xué)方式能夠幫助學(xué)生更好地理解和掌握物理知識(shí)，提高他們的學(xué)習(xí)興趣和積極性。其次，自制教具能夠培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。在教具的制作過程中，學(xué)生需要?jiǎng)邮謱?shí)踐，思考如何設(shè)計(jì)、制作和改進(jìn)教具。這樣的過程不僅能夠鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，還能夠培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。同時(shí)，學(xué)生在參與教具制作的過程中，還能夠加深對(duì)物理知識(shí)的理解和應(yīng)用，提升他們的綜合素質(zhì)。最后，自制教具還具有成本較低、可重復(fù)使用等優(yōu)勢(shì)。相比于購買昂貴的實(shí)驗(yàn)器材和教學(xué)模型，自制教具的制作成本相對(duì)較低，更易于在高中物理教學(xué)中推廣使用。同時(shí)，自制教具可以根據(jù)需要進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，具有更強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性。綜上所述，自制教具在高中物理教學(xué)中具有諸多優(yōu)勢(shì)，不僅能夠提升課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，還有效降低了成本，具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，如何更好地發(fā)揮自制教具的優(yōu)勢(shì)，需要廣大物理教師在教學(xué)實(shí)踐中不斷探索和總結(jié)[3]。3"自制教具在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例勻變速直線運(yùn)動(dòng)是高中生遇到的第一個(gè)物理探究實(shí)驗(yàn)，其探究思路和思維邏輯與初中實(shí)驗(yàn)相比有了很大變化。學(xué)生需要通過探究實(shí)驗(yàn)歸納得出勻變速直線運(yùn)動(dòng)物體的基本規(guī)律。該實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)操作到知識(shí)的歸納總結(jié)，對(duì)學(xué)生的要求有了很大的提高。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，提高課堂效率，本文創(chuàng)新設(shè)計(jì)了勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律演示儀。3.1"設(shè)計(jì)原理高中物理自制教具的設(shè)計(jì)原理主要基于物理學(xué)科的知識(shí)體系和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過程中，教師需要充分考慮教具的直觀性、趣味性和實(shí)用性，以便更好地輔助教學(xué)。同時(shí)，教具的設(shè)計(jì)還應(yīng)該注重與教材內(nèi)容的緊密結(jié)合，確保學(xué)生在使用中能夠深入理解物理知識(shí)。勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律演示儀以從輸液器中自由下落的液滴作為研究對(duì)象，水滴在下落過程中做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。連續(xù)滴落的水滴在空中排成一條直線。通過研究下落過程中排列的水滴的運(yùn)動(dòng)規(guī)律得出勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。3.2"制作材料自制教具的選材非常關(guān)鍵，直接影響到教具的質(zhì)量和使用效果。在選擇材料時(shí)需注意幾點(diǎn)原則。1）注意材料的安全性：確保所選材料無毒、無害，不會(huì)對(duì)學(xué)生造成傷害。2）注意選擇耐用性好的材料，確保教具能長(zhǎng)期使用。3）選擇易于加工的材料，方便教師根據(jù)需要進(jìn)行裁剪、粘貼等操作。4）在保證教具精密度的前提下，盡量選擇性價(jià)比較高的材料，以降低制作成本[4]?；谝陨显瓌t，本次實(shí)驗(yàn)教具的制作材料包括：高度1.2米的木質(zhì)支架一個(gè)、方木板一塊、注射器一支、輸液器一套、長(zhǎng)度1米的刻度尺一副，手機(jī)一部。3.3"制作過程在制作過程中，需要注意對(duì)自制教具的細(xì)節(jié)處理，確保其精度和耐用性。此外，制作過程中還需注意安全，避免發(fā)生意外傷害。1）將高度1.2米的木質(zhì)支架、1.2米的PVC塑料管和方木板組成主體框架，如圖1a所示。2）將輸液器掛在木質(zhì)支架上，調(diào)整輸液管的位置，使其與刻度尺在一條直線上，如圖1b所示。3）將長(zhǎng)度1米的刻度尺貼在豎直放置的木板上，如圖1c所示。4）檢查與調(diào)整：檢查教具的結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)固，功能是否正常，并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，確保教具符合設(shè)計(jì)要求。3.4"操作方法1）在輸液瓶中裝滿水，通過調(diào)節(jié)流量控制器讓水滴連續(xù)滴落，如圖2a所示。2）打開手機(jī)拍照功能，選擇專業(yè)模式，然后設(shè)置快門曝光時(shí)間選擇1/1000s，如圖2b所示。3）將手機(jī)攝像頭設(shè)置好后，對(duì)自由下落的水滴進(jìn)行拍照。然后將照片投影到多媒體上進(jìn)行研究。4）記錄數(shù)據(jù)：①時(shí)間：讓水滴連續(xù)滴落，記錄1分鐘滴下水滴個(gè)數(shù)N，求出相鄰水滴時(shí)間間隔60/N；②位移：通過對(duì)照卷尺的刻度，記錄水滴間的位置，可以測(cè)量出水滴間的位移X（圖2c），分析水滴間距離的關(guān)系（表1）。3.5"實(shí)驗(yàn)結(jié)論1）勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在相等的時(shí)間間隔內(nèi)距離逐漸增大。2）在相鄰相等的時(shí)間間隔內(nèi)，水滴的位移之差相等。3.6"注意事項(xiàng)制作過程中，需要在輸液瓶頂部打孔，防止壓強(qiáng)變小，并注意水滴下落時(shí)間間隔變化。3.7"實(shí)驗(yàn)拓展學(xué)習(xí)自由落體以后，教師可以再讓學(xué)生利用X2-X1=X3-X2=…?X=aT2求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭，進(jìn)一步提升他們的探究能力。4"自制教具給高中物理教學(xué)帶來的積極影響4.1"激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律演示儀是利用生活中的常見材料制作而成的，其演示的是學(xué)生熟悉的“打吊瓶”場(chǎng)景。通過手機(jī)拍照，非常直觀地將勻變速直線運(yùn)動(dòng)過程展示在學(xué)生面前。這種貼近生活的情境能夠自然地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們主動(dòng)投入“猜測(cè)、觀察、解釋……”等一系列科學(xué)探究過程中。學(xué)生在這一過程中能夠放下對(duì)學(xué)習(xí)物理的畏懼心理，更自然且牢固地掌握實(shí)驗(yàn)規(guī)律和結(jié)論，從而顯著提升教學(xué)效果。4.2"在動(dòng)手實(shí)踐中自然提升學(xué)生的創(chuàng)造力從自制教具的選材到改良，教師需要發(fā)揮創(chuàng)意、深思熟慮和精心設(shè)計(jì)，這不僅是教師創(chuàng)造性勞動(dòng)的體現(xiàn)，更是其創(chuàng)新意識(shí)的彰顯。身教勝于言傳，教師將自制教具引入課堂，能夠?qū)⒆陨淼膭?chuàng)新精神傳遞給學(xué)生。此外，通過讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)，能夠進(jìn)一步提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新意識(shí)。4.3"培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與勤儉意識(shí)1）勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律演示儀的制作和使用過程需要反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和論證，切實(shí)培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度；2）勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律演示儀利用生活中一些常見的物品如輸液瓶、輸液帶等制作而成，很巧妙地變廢為寶，既節(jié)約了大量資金，降低了教育成本，又培養(yǎng)了學(xué)生勤儉節(jié)約的優(yōu)秀品質(zhì)。5"自制教具在高中物理教學(xué)中的局限性盡管自制教具在高中物理教學(xué)中具有諸多優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在一些局限性，在某種程度上限制了其應(yīng)用效果和推廣范圍。1）自制教具的制作需要較高的專業(yè)知識(shí)和技能。高中物理涉及的知識(shí)點(diǎn)多且復(fù)雜，要制作與教學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān)的教具，教師需要具備扎實(shí)的物理專業(yè)知識(shí)和一定的制作技能，這在一定程度上限制了自制教具的廣泛應(yīng)用。2）自制教具需要投入一定的制作成本。雖然自制教具相對(duì)于商業(yè)教具來說成本較低，但仍需要投入一定的材料和人力成本。3）自制教具需要教師耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試，這對(duì)于教學(xué)任務(wù)繁重的教師來說是一個(gè)不小的負(fù)擔(dān)。4）自制教具的可靠性和穩(wěn)定性有待驗(yàn)證。由于自制教具的制作過程中可能存在一些不可控因素，如材料選擇不當(dāng)、制作工藝不精細(xì)等，導(dǎo)致自制教具的質(zhì)量和性能不穩(wěn)定，可能會(huì)影響教學(xué)效果。因此，在使用自制教具時(shí)，教師需要對(duì)其進(jìn)行充分地測(cè)試和驗(yàn)證，確保其可靠性和穩(wěn)定性。5）自制教具的適用范圍有限。不同地區(qū)、不同時(shí)期的學(xué)生情況存在差異，自制教具可能無法完全適應(yīng)所有學(xué)生的需求。此外，一些復(fù)雜的物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)需要更專業(yè)的設(shè)備和儀器來展示，而自制教具可能無法滿足這些需求。綜上所述，自制教具在高中物理教學(xué)中雖然具有諸多優(yōu)勢(shì)，但也存在一些局限