新建本科院校物理師范生自制教具能力培養(yǎng)與實(shí)踐

孫麗華 劉亞麗

（漢江師范學(xué)院，湖北 十堰 442000）

與綜合性院校相比，師范院校更注重學(xué)生實(shí)踐教學(xué)能力培養(yǎng)，其中包括教學(xué)設(shè)計(jì)能力、模擬教學(xué)能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、自制教具能力等。以漢江師范學(xué)院物理學(xué)專業(yè)為例，本學(xué)院在已招收的四批物理學(xué)專業(yè)本科師范生專業(yè)知識(shí)培養(yǎng)上下足了功夫：一套較為完整的教學(xué)體系逐步形成，專業(yè)“六賽”也都爭(zhēng)相上演，學(xué)生不僅掌握了過(guò)硬的專業(yè)知識(shí)，也在層出不窮的賽事中不斷提升了自己的專業(yè)素養(yǎng)。要成為一名合格且優(yōu)秀的物理教師，物理師范生需全面發(fā)展并不斷提升物理學(xué)科實(shí)踐教學(xué)能力。其中，自制教具能力的培養(yǎng)是實(shí)踐教學(xué)能力提升的重要手段。

1 自制教具的涵義及作用

1.1 自制教具的涵義

所謂自制教具，顧名思義就是利用廉價(jià)或者廢棄的材料，自己動(dòng)手制作教學(xué)用具。自制教具具有教具的基本屬性，其特點(diǎn)是價(jià)格低廉、制作簡(jiǎn)單、易操作，同時(shí)也能達(dá)到性能可靠且直觀的要求[1]。自制教具應(yīng)遵循低成本、高智慧、深探究的原則[2]。

1.2 自制教具的作用

1）提升師范生創(chuàng)新實(shí)踐能力。培養(yǎng)我校物理本科師范生自制教具能力是對(duì)其學(xué)科素質(zhì)能力培養(yǎng)的一個(gè)必要組成部分。自制教具的創(chuàng)新構(gòu)思過(guò)程是思維能力強(qiáng)弱的體現(xiàn)，腦海中擁有一個(gè)完整的教具模型是教具制作的基礎(chǔ)，只有積極動(dòng)腦才能構(gòu)思出一個(gè)理想的可實(shí)用的教具模型；教具制作過(guò)程是動(dòng)手能力強(qiáng)弱的表征，只靠理論而不實(shí)踐永遠(yuǎn)無(wú)法真正解決問(wèn)題，只有利用身邊的廉價(jià)材料親手制作教具并親自操作整個(gè)物理實(shí)驗(yàn)或演示過(guò)程才能更深刻的掌握物理知識(shí)、認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象[3]。

2）熟悉實(shí)驗(yàn)原理，降低實(shí)驗(yàn)演示難度。物理教學(xué)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，無(wú)論是課前導(dǎo)入小實(shí)驗(yàn)，還是課堂中需要演示的課本實(shí)驗(yàn)，或是需要去實(shí)驗(yàn)室才能完成的復(fù)雜實(shí)驗(yàn)，都需要教師足夠熟練才能在操作時(shí)萬(wàn)無(wú)一失。自制教具操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)便為實(shí)驗(yàn)的成功提供了一定的保障，同時(shí)降低了實(shí)驗(yàn)演示的難度[4]。盡早培養(yǎng)物理師范生的自制教具能力，可使其在教具制作過(guò)程中更好地理解實(shí)驗(yàn)原理并在不斷改善和改進(jìn)中增強(qiáng)對(duì)該實(shí)驗(yàn)演示的熟練度。

3）發(fā)揮教師主導(dǎo)學(xué)生主體作用。師范生畢業(yè)后走上教學(xué)崗位，在任教時(shí)首先回憶的便是自己在大學(xué)期間所學(xué)習(xí)到的教學(xué)方式，顯而易見(jiàn)，教師的示范作用是中流砥柱。物理師范生自制教具能力的培養(yǎng)與提升有助于日后從教時(shí)在課堂中發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，有利于維持課堂秩序；同時(shí)教師利用自制教具教學(xué)并適當(dāng)要求學(xué)生自制教具，可提升學(xué)生的課堂參與度，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣并保持，發(fā)揮學(xué)生的主體作用[5]。

4）提高教學(xué)質(zhì)量，降低教學(xué)成本。在我們關(guān)于教具教學(xué)的小調(diào)查中，最終統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在全面貫徹教育方針加強(qiáng)素質(zhì)教育的實(shí)踐活動(dòng)中，自制教具更加貼近物理教學(xué)活動(dòng)，這些可以搬上講臺(tái)的，可以學(xué)生全員動(dòng)手參與的教具比起許多高端精密演示教具更能捕獲學(xué)生的興趣以及提升參與度，教學(xué)質(zhì)量同比視頻教學(xué)和演示教學(xué)顯著提升。俗話說(shuō)“百聞不如一見(jiàn)”，多少遍口頭講解也不如自制教具的視覺(jué)沖擊更能讓學(xué)生記憶深刻。這也體現(xiàn)出了自制教具的必要性，教師和學(xué)生利用手邊的廉價(jià)材料制作相應(yīng)的教具用于課程教學(xué)和學(xué)習(xí)，既直觀又能提高學(xué)生的積極性，還可以降低教學(xué)成本。由此可見(jiàn)，自制教具教學(xué)的方式將會(huì)是教育教學(xué)中一個(gè)永恒的話題。

2 物理本科師范生自制教具能力的訓(xùn)練及培養(yǎng)

2.1 創(chuàng)新思維與動(dòng)手能力的初步培養(yǎng)

新學(xué)期伊始，我們便去各班宣講，動(dòng)員我校所有物理師范生參與此次自制教具能力培養(yǎng)的訓(xùn)練活動(dòng)。同學(xué)們積極響應(yīng)，體現(xiàn)出對(duì)自制教具能力的興趣和重視。隨后，我們組織所有物理師范生在實(shí)驗(yàn)室觀看自制教具能力相關(guān)培訓(xùn)視頻以及以往優(yōu)秀的教具大賽獲獎(jiǎng)實(shí)例視頻。

在大家對(duì)自制教具有了初步認(rèn)識(shí)與了解之后，由此次活動(dòng)指導(dǎo)老師發(fā)表講話，啟發(fā)大家產(chǎn)生自制教具的意識(shí)，引導(dǎo)大家發(fā)展創(chuàng)新思維，鼓勵(lì)大家積極動(dòng)手制作簡(jiǎn)單的教具，體會(huì)自制教具的過(guò)程。在老師的引導(dǎo)下，大家根據(jù)自己選擇的教學(xué)內(nèi)容查找相關(guān)資料后，腦海中都已經(jīng)有了教具的基本模型。大家各施所長(zhǎng)，有的仿照教材中教具，有的改進(jìn)資料中的教具，也有很多同學(xué)自己創(chuàng)新設(shè)計(jì)了新教具。大家在制作過(guò)程中遇到不少問(wèn)題，但都在老師和同學(xué)的幫助下找到了解決辦法。一個(gè)月的訓(xùn)練不僅培養(yǎng)了大家的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力，也體現(xiàn)出同學(xué)們孜孜不倦、攻堅(jiān)克難、堅(jiān)持不懈的科學(xué)精神。

2.2 舉辦第一屆“巧手杯”自制教具大賽

一個(gè)月的訓(xùn)練結(jié)束之后，我們正式開(kāi)啟了自制教具大賽的篇章。大賽采用隊(duì)伍競(jìng)賽制，五人一隊(duì)，參加比賽的同學(xué)自行組隊(duì)，共計(jì)十個(gè)隊(duì)伍。每個(gè)隊(duì)伍于每周五晚統(tǒng)一在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行設(shè)計(jì)或改進(jìn)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教具的進(jìn)一步訓(xùn)練，自主設(shè)計(jì)并合作完成教具后參加初賽。初賽根據(jù)十個(gè)隊(duì)伍的創(chuàng)新點(diǎn)和改進(jìn)結(jié)果選拔出六個(gè)隊(duì)伍進(jìn)入最終的決賽，進(jìn)入決賽的每個(gè)隊(duì)伍配有一名指導(dǎo)老師進(jìn)行指導(dǎo)。在進(jìn)行一個(gè)月反復(fù)制作改進(jìn)教具的緊張訓(xùn)練之后，這些隊(duì)伍都在最后的決賽中展示出了他們最優(yōu)秀的作品。其中一個(gè)隊(duì)伍榮獲一等獎(jiǎng)，兩個(gè)隊(duì)伍榮獲二等獎(jiǎng)，三個(gè)隊(duì)伍榮獲三等獎(jiǎng)。

3 師范生自制教具實(shí)踐及反思

我校物理師范生在自制教具的過(guò)程中各顯神通，實(shí)現(xiàn)了從“無(wú)”到“有”，從“有”到“易”，從“一物”到“多用”，從“繁”到“簡(jiǎn)”，從“難”到“易”等等教具制作的新模型。

在自制教具的具體實(shí)踐中，我校物理師范生以廢棄窗簾導(dǎo)軌為材料對(duì)此展開(kāi)了一系列的討論與探究：

以下以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)為例，高中教材中的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法及器材有三種：一是利用氣電導(dǎo)軌加光電門(mén)，此種實(shí)驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)但是器材昂貴，尤其許多偏遠(yuǎn)地區(qū)學(xué)校并沒(méi)有進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)的條件，且器材笨重不易攜帶；二是用繩子拉小球去碰撞另一靜止小球，可通過(guò)繩子角度計(jì)算出速度，此實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)便又便宜，但難在測(cè)量角度，尤其是在小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不易測(cè)量繩子的角度；三是利用兩小車(chē)碰撞以及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的方法，此法方便簡(jiǎn)單易操作，但小車(chē)易走偏，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大誤差，且計(jì)算相對(duì)繁雜[6]。

根據(jù)窗簾導(dǎo)軌易彎折、表面光滑等特點(diǎn)，我們將一廢棄窗簾導(dǎo)軌作為原材料自制了教具并用以改進(jìn)動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：將一長(zhǎng)一短兩導(dǎo)軌彎折同樣角度，彎折左端長(zhǎng)度相等，將兩軌左端對(duì)齊短軌在上水平固定于黑板上，兩軌之間空出適當(dāng)距離，在下軌右端粘上3M膠，并標(biāo)好刻度。準(zhǔn)備一小鐵球和一玻璃球，用天平測(cè)出質(zhì)量分別為m1和m2。將鐵球從上軌道某一固定高度靜止釋放，小球到達(dá)下端軌道時(shí)，因3M膠作用會(huì)立即停止，記下水平距離X0代表主動(dòng)球的初速度V0；再將被撞玻璃球放置在上軌道末端，鐵球從上軌道的同一高度靜止釋放撞擊玻璃球，分別記錄下鐵球和玻璃球的水平位置為X1和X2代表兩球速度V1和V2，最后驗(yàn)證碰撞前后系統(tǒng)動(dòng)量之和是否相等從而驗(yàn)證動(dòng)量是否守恒。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：由數(shù)據(jù)有

即

即系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)前后動(dòng)量守恒。

利用窗簾導(dǎo)軌改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)教具成本低，制作簡(jiǎn)單，易操作，小球不會(huì)走偏，實(shí)驗(yàn)結(jié)果較準(zhǔn)確，計(jì)算簡(jiǎn)單。經(jīng)過(guò)自制教具的體驗(yàn)和實(shí)踐，大家積極總結(jié)反思過(guò)程中存在的不足之處，例如起初大家未在下軌道右端粘上3M膠，小球碰到軌道后由于慣性會(huì)繼續(xù)滾動(dòng)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)位置記錄不夠精準(zhǔn)，給最終結(jié)果帶來(lái)了極大的誤差。經(jīng)過(guò)一次次的改進(jìn)，最終呈現(xiàn)出此實(shí)驗(yàn)較為完善的自制教具。經(jīng)過(guò)對(duì)自制教具的探究實(shí)踐，我校物理師范生親身體會(huì)了動(dòng)手制作教具的全過(guò)程，展現(xiàn)出他們不懼困難積極思考勇于動(dòng)腦的科學(xué)精神，也進(jìn)一步培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新和思維能力。

4 利用自制教具教學(xué)的新型教學(xué)方式探究

為改善我校許多教師在課堂中使用“干講”模式、自制教具意識(shí)和能力不足的現(xiàn)狀，解決實(shí)驗(yàn)室儀器不足的問(wèn)題，同時(shí)降低實(shí)驗(yàn)成本并讓全體學(xué)生都能參與到課堂演示教學(xué)中，我們探究出了利用自制教具教學(xué)的新型教學(xué)方式，并在十堰市周邊幾個(gè)中學(xué)進(jìn)行了實(shí)地教學(xué)實(shí)踐。老師和學(xué)生都可利用生活中的廢棄物品和廉價(jià)材料親自制作教具用以教學(xué)和學(xué)習(xí)，通過(guò)這種新型教學(xué)方式的實(shí)地教學(xué)我們得出以下結(jié)論：利用自制教具教學(xué)的新型教學(xué)方式不僅可以降低教學(xué)成本，還能引發(fā)學(xué)生的共鳴?！皬纳钭呦蛭锢恚瑥奈锢碜呦蛏鐣?huì)”，既達(dá)到物理課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，教學(xué)效果也更為理想[7]。

5 結(jié)束語(yǔ)

以上對(duì)新建本科院校物理師范生自制教具能力的培養(yǎng)與實(shí)踐最終完成以下成果：通過(guò)小調(diào)查總結(jié)出自制教具更加貼合物理教學(xué)需要，舉辦自制教具能力大賽并且創(chuàng)新改進(jìn)了以窗簾導(dǎo)軌為單件的一系列創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教具，將其應(yīng)用于實(shí)地教學(xué)，探究出以自制教具為主的新型教學(xué)方式并得到了很好的教學(xué)反饋，教學(xué)效果與傳統(tǒng)教學(xué)較之更好。因此，對(duì)于物理師范生尤其是新建本科院校的物理師范生而言，在大學(xué)期間對(duì)其進(jìn)行自制教具能力的培養(yǎng)與實(shí)踐是必要并且緊迫的。