淺談初中物理實(shí)驗(yàn)儀器的自制與改進(jìn)

張學(xué)敏

摘要：本文根據(jù)目前農(nóng)村中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，探討了物理儀器自制的必要性與可能性，提出了中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器自制的方法，指出了物理實(shí)驗(yàn)儀器改進(jìn)的方向。對(duì)于當(dāng)前和今后的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué);儀器;制作;改進(jìn)

儀器設(shè)備是完成物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奈镔|(zhì)基礎(chǔ)。多年來，我國(guó)教學(xué)儀器的研制和生產(chǎn)不斷得到加強(qiáng)，除一般實(shí)驗(yàn)儀器外，還重點(diǎn)地發(fā)展了一些較為先進(jìn)的現(xiàn)代儀器設(shè)備。中學(xué)添置實(shí)驗(yàn)儀器的經(jīng)費(fèi)逐年增加，不少農(nóng)村中學(xué)建立了實(shí)驗(yàn)中心，這是提升中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)物質(zhì)基礎(chǔ)的一條重要途徑。然而，我們也不應(yīng)忽視另一條重要途徑，即提倡師生自主更新，自制儀器和改進(jìn)器材，解決當(dāng)前的教學(xué)難題。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的自自制與改進(jìn)的必要性

（一）從我國(guó)農(nóng)村初中的現(xiàn)實(shí)看，有自制教學(xué)儀器的必要與可能

實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的的自作對(duì)農(nóng)村初中校來說具有重要的意義。應(yīng)當(dāng)看到，我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，學(xué)校眾多，教育事業(yè)發(fā)展迅速，就目前的儀器生產(chǎn)狀況，還難以很快地滿足全國(guó)教育發(fā)展的需要。因此，必須重視走自己動(dòng)手，自制儀器的道路。而且，初中物理實(shí)驗(yàn)的一般教學(xué)器材大都比較簡(jiǎn)單，精度要求也不高，多數(shù)實(shí)驗(yàn)是定性的，不少實(shí)驗(yàn)可以“隨手取材”，這就給自制儀器提供了可能性。更為重要的是，自制儀器的意義不僅有助于解決當(dāng)前儀器短缺問題，而且還是一項(xiàng)提高物理教學(xué)質(zhì)量，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義的重要措施。

（二）從當(dāng)前物理實(shí)驗(yàn)課堂的實(shí)際看，有自制與改進(jìn)教學(xué)儀器的必要與可能

在平時(shí)的課堂教學(xué)中，老師和學(xué)生最擔(dān)心的是實(shí)驗(yàn)失敗，對(duì)老師而言實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要內(nèi)容還是以演示實(shí)驗(yàn)為主，引入實(shí)驗(yàn)的目的是為了更有力地解釋某個(gè)物理概念或得出某個(gè)物理規(guī)律。然而在實(shí)驗(yàn)過程中往往因?yàn)閮x器的問題，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，或是測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差太大，從而不能有力地證明教材里的知識(shí)點(diǎn)，這樣就使得課堂教學(xué)顯得很牽強(qiáng)、教學(xué)內(nèi)容不具有吸引力和說服力。長(zhǎng)期以往就會(huì)使得學(xué)生對(duì)老師的教學(xué)能力失去信心，甚至對(duì)物理學(xué)科失去興趣，從而造成一種不良的后果。對(duì)學(xué)生來說課堂上參與最多的就是學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的目的是為了讓學(xué)生感受物理現(xiàn)象，重新認(rèn)識(shí)和理解物理規(guī)律，這對(duì)于學(xué)生在應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題方面具有很大的促進(jìn)作用。

（三）培養(yǎng)動(dòng)手能力的角度看，更有自制與改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器的必要

在實(shí)驗(yàn)的操作過程中，由于傳統(tǒng)儀器本身的問題而大大限制了學(xué)生的動(dòng)手能力。例如，有的儀器容易破損，學(xué)生會(huì)擔(dān)心將其弄壞。實(shí)驗(yàn)時(shí)就會(huì)顧慮較多，認(rèn)為能不做的盡量不做，這樣就失去了學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的意義，不能起到培養(yǎng)學(xué)生的操作能力的作用。有的儀器因?yàn)闀r(shí)間長(zhǎng)缺少維修，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程無法展現(xiàn)預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這對(duì)學(xué)生在理解物理規(guī)律或物理概念方面會(huì)產(chǎn)生一定的阻礙，使得學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用只停留在表面上。以上是實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中老師和學(xué)生最經(jīng)常遇到的問題。為了實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠順利進(jìn)行，我們有必要進(jìn)行儀器的自作和對(duì)某些儀器進(jìn)行改進(jìn)，而對(duì)儀器的自制與改進(jìn)又提升了學(xué)生的動(dòng)手能力。

二、如何開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的自制與改進(jìn)

（一）分組實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的自制與改進(jìn)

根據(jù)初中物理教材的課程內(nèi)容要求，演示實(shí)驗(yàn)的器材數(shù)量相對(duì)比較少，實(shí)驗(yàn)一般由教師來操作學(xué)生參于的機(jī)會(huì)很少，所以沒有得到太多的鍛煉。而學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的主角是學(xué)生，能夠得到鍛煉的機(jī)會(huì)較多。因此，我們提倡要有針對(duì)性選擇儀器進(jìn)行自作，特別是學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)所需要的器材。

教師在改革教學(xué)時(shí)，往往同時(shí)體會(huì)到改革儀器的需要。例如，在科學(xué)探究“電流做功與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，教材中是通過兩個(gè)電加熱器對(duì)水進(jìn)行加熱，然后觀察在水中的溫度計(jì)的示數(shù)變化大小來判斷電流做功多少的。在農(nóng)村中學(xué)由于受到儀器的限制，課堂上無法安排學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，如果是當(dāng)作演示實(shí)驗(yàn)來教學(xué)，又不具有說服力，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的主要現(xiàn)象是觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化，這個(gè)現(xiàn)象學(xué)生幾乎看不到，就變成教師在唱獨(dú)角戲，課堂上會(huì)缺乏氣氛。如果這個(gè)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)成用燈泡來做演示實(shí)驗(yàn)，效果可能會(huì)更好，因?yàn)闊襞莅l(fā)光時(shí)現(xiàn)象明顯，又便于觀察比較，學(xué)生比較容易接受、便于理解，這樣使學(xué)生對(duì)電功概念的理解有很大的幫助。

（二）簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的自制

選擇儀器自作應(yīng)當(dāng)力求原理簡(jiǎn)單、便于學(xué)生的理解、不會(huì)給學(xué)生帶來困難，而且儀器自作的材料要容易選取。比如：簡(jiǎn)易彈簧測(cè)力計(jì)，只需要幾根橡皮筋和一把刻度尺就可以做成簡(jiǎn)易彈簧測(cè)力計(jì)。在制作的過程中，教師可以放心地讓學(xué)生去獨(dú)立完成，不要束縛他們能力的發(fā)展，但可以給學(xué)生適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。

（三）激勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器

學(xué)生在老師的指導(dǎo)下參與制作儀器的過程中是學(xué)生得到較為全面鍛煉的過程。例如，讓學(xué)生自制潛望鏡模型。在制作過程中學(xué)生首先就懂得光的反射定律;其次是設(shè)計(jì)制作方案，最后是尋找材料進(jìn)行加工、組合?？梢妼W(xué)生自制儀器不是一種簡(jiǎn)單的機(jī)械模仿，它要求學(xué)生應(yīng)掌握儀器的原理，能找出儀器的不足從而做出點(diǎn)滴的改進(jìn)。而且還要有創(chuàng)造性的思維活動(dòng)，能尋求合適的器材進(jìn)行組合，這也是一種難得的手腦并用的鍛煉活動(dòng)，從中培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手和創(chuàng)造能力。學(xué)生用自作的儀器向同學(xué)介紹，演示實(shí)驗(yàn)，其實(shí)又是一次總結(jié)、概括和口頭表達(dá)能力的鍛煉，甚至是其一生中志趣形成的關(guān)鍵點(diǎn)之一。

綜上所述，我們可以看到儀器在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的重要地位，完整精確的儀器對(duì)教學(xué)有著推波助瀾的作用。因此我們要大力提倡自制儀器和改進(jìn)儀器，以便能適合課堂教學(xué)需求。當(dāng)然，自制儀器和改進(jìn)儀器，只能是滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一些簡(jiǎn)單的儀器需求，并不能解決所有的問題。像一些精確的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，由于儀器落后無法維修，仍然影響著教學(xué)質(zhì)量，所以在這一方面還待進(jìn)一步改進(jìn)，這也是農(nóng)村初中校目前所面臨的最大困難。