湖南中学物理年第期中学物理自制教具开发过程的案例研究以全国北京等奖自制教具作品为例、范亚颖北京市第三十五中学高中部卢慕稚李飞跃首都师范大学基地教育发展研究院北京摘物理实验要自采用人物传记访谈法实地观察法及文献研究对优秀的自制教具开发过程进行了案例剖析分析出了中学制教具开发选题的几类切入点和自制教具开发过程中些有效的解决问题的对策了相应的在此基础上针对分析出的开发自制教具的几个有效对策关键词为线中学物理教师开发自制教具提出些建议中学物理自制教具开发案例研究问题的提出展的有效对策自制教具就是师生利用简易便行的方法自自己动手制作或组合设计出的适合具己教学风格的教本文研究过程中主要经历了从优秀自制教具开发者中筛选确定研究内容个研究步骤确定研究对象①②自我国初中《物理课程标准》中对于实验室课程“资源的开发指出除专门配备的仪器外应提倡师进行调査研究③案例呈现开发生利用身边的物品器具材料等进行物理实验利用日常物品做实验不但具有简便直观等优点而且有利于学生动手能力和创新意识的培养”制教具的过程④分析处理调查资料并得出结论案例研究法是本文的主要研究方法案例研究是对这意某环境个对象组文献或个具体时间的个研究步骤味着我国基础教育更加强调了对学生素质教育的力度因为使用生活中的物品自制教具从而进行实验细致研究本文的案例研究主要经历蹄选研究对象理调查资料确立研究内容调查研究和分析处不仅可以提升学生的物理思维动手能力和创新意识而且能提高学生的“最后得出结果本文的案例资料主要以及查阅教具开发者真正实现做中学老”的目的是通过访谈与实地观察并行的笔者首先于事实上传统的物理教学中辈的专家学提供的资料或教具开发者发表的文章来进行收集年八月赴浙江大学紫荆港校区自者对于开发低成本实验教具就有很多优秀的案例教师直是时自己动手开发教具的举动在中学物理教学中进行第八届全国教师优秀研的制教具大赛的实地调种优良传统然而大部分中学都能将自制并参与了北京队赛前培训指导通过观看参赛教具良好开展吗是否有很多教师在尝试自制教具者作品及收听大会报告了解了优秀自制教具开发遇到了些许困难就浅尝辄止在此笔者希望些原则和评价标准并对获得全国等奖的几通过对优秀教师研发教具的过程做出的案例分析罗列出中学物理实验自位教师进行了采访期间笔者记录下了参赛者的等奖的两名笔者还通过资料查通过整制教具开发的切入点有哪参赛作品及修改思路并对获得全国些并且针对开发中学物理实验自制教具过程中普教师进行了详细的访谈佳绩的优秀教师发同时遍遇到的困难些开发给出解决策略最后根据分析出到以往多次参加全国教师优秀自制教具大赛并获得的开发自制教具的几个有效对策自给出线教师并对其进行了追踪访谈制教具的建议本文的研究问题主要有两理访谈资料和文献资料自制教具的过程笔者呈现了几个优秀的开个是开发中学物理实验自制教具应如何选题制教具开发过程的改进提供进并对上述过程进行了分析研二是如何为自步发究确定的研究对象如表年全国物理教育科研重点课题所示本文为中国教育学会物理教学专业委员会能力培养研究年中学物理教师团队教学研究阶段性成果之范亚颖卢慕稚李飞跃中学物理自制教具开发过程的案例研究表作品名称调查对象情况及作品以全国等奖自制教具作品为例览表获奖或发表情况朱国平电荷间作用力实验演示仪第七届全国教师优秀自制教具大赛自制教具大赛自制教具大赛等奖等奖等奖吴月江显示测力计第七届全国教师优秀第八届全国教师优秀吴月江高精度灵敏压强温度测量仪安培力演示仪汪维澄第八届全国教师优秀自制教具大赛发表于等奖李金坡刘杰牛顿第二定律演示仪物理通报》杂志水波多普勒效应演示仪第八届全国教师优秀自制教具大赛等奖二入现行教材中也会出现方向的实验中最重要的环节些错误在验证安培力教材选用了通电导线在两导轨上运选题是自制教具中最根本目选取的好坏题动的装置由于导轨的束缚由通电导线运动的方直接影响制作过程的可行性及实用自向不足以说明安培力的方向为了订正这种逻辑论自性等所以明确自制教具选题的切入点至关重要证不全面的错误汪维澄老师己开发了安培力定研究发现制教具的切入点主要包括以下方面的选择首先要具有实用性量演示仪此外该教具除了更正了教材中对于安从教学中发现问题自制教具题目培力方向研究的错误教具对该教具进行了开发在物理学中内还从他人鲜有研究过的角度主要用于教学中故在教学中发现问题进而研发再现物理学史可行的仪器是行之有效的切入点之教学中可以物理学史是很重要的部分学习发现的问题有很多种比如教学中的重点难点容物理学史不仅可以向学生传递物理知识物理学史可以向更最需要学生重要掌握的知识可以是制作教具的起因还有很多教学中的实验能向人们展示物理学的发展经历了怎样的历程重要的是定性研究很多但是定量学生展示前人做物理研研究却是空白究的过程中所应用到的物理思维方式因此物理实验现象稳定是定量研究的前提所以对于现学史的内容在物理学中占有举足轻重的地位因此象不明显或者不稳定的实验研究我们都可以对其进行为了提高教学效果物理学史中出现的经典实验也通过什么手段和方法可以控制其现象的稳定可以作为自制教具开发的选题之性或者放大微小的现象不稳定补充其定量研究的空白案例的牛顿第二定律演示仪的开发老师从朱国平老师就是发现了电荷间作用力演示实验现象物理学史再现的角度出发结合中学生的认知特点发现了学史中验证牛顿第二定律的实验装置是物体组不太适合中学生的认知规律而库仑扭秤实验实施起来可行性又不高个因此教学中对于库仑力的定量实验研究是白个空刘杰便想到要设计他便想到如何设计个实验来测量电荷间作用个以单物体为研究对象的验证牛顿第二定律的力的大小在开发水波多普勒效应演示仪中演示仪时另外朱老师在开发电荷间作用力演示仪老师发现多普勒现象已广泛地存在我们的生活中也是从物理学史中的库企扭秤实验出发发现但让学生很好地直观地感受这个现象的仪器却大多该实验操作起来的可重复性较差便想到如何开发都不太理想设计不能定量分析因此刘老师想到要个更加稳定精确的实验仪器个仪器可以使学生长时间直观地观察到这比如使用新型技术开发创造或对旧仪器进行改进个现象并对其进行定量分析另外上述屡次获得全国优秀教师自制教具大赛等教学中还有很多难以完成的实验奖的朱国平老师平发创造现日里也注重应用新型技术进行开前述的牛顿第二定律演示仪的开发锤质量要远远小于小车质量实验中要求重或者对旧仪器的功能进行改进朱老师发于才可以近似地看作重传统的验电器只能大致测出电量而想要精确锤的重力等于小车所受到的外力而由于摩擦力的测出物体所带的电量还需要开发新型的仪器了电子静电计存在内要求重锤的质量不能过小在这样个范围是他便应用电容板设计出其可以准重锤质量的调节会有局限实验中很难得到五确测量出物体所带电量的多少应用设计出的电子组有效的实验数据所以很多教师会想到从装置静电计可以对自然界的物体所带的电量进行测量更能将物体之间摩擦后得失电子的能力做出排序的布局或者仪器的原理上来改进该教具范亚颖卢慕稚李飞跃中学物理自制教具开发过程的案例研究以全国等奖自制教具作品为例四中学物理自制教具开发过程的有效对策来测量海拔高度的功能被吴老师充分地利用在了教学中在以上研究的基础上开发过程提出有效对策我们试图为自制教具的提高了压强计的精度并且与灵敏测温计结合使用使得很多经典实验中的问题都得以解决从原理上改变与进行教具的制作学习利用新技术成果曰新月异的现代科技为我们的生活带来了很多对于科学研究也有不少贡献有些教具由于制作原理的局限时候可能在些特便利尤其是新型技现在市面殊的教学用途上就达不到预期那样的实验效果这术的诸多特点可以有效弥补传统实验的不足或者我们可以考虑改变教具的制作原理针对我突破传统实验的局限性比如超级电容们需要解决的问题另辟溪径测力计由于制作原理的局限上出现的电容量可达几百法拉的超级电容安培力实验时可作为临时电源来使用在进行吴老师在开发数显测力计时指出原有的弹簧这样在不接在非平衡状态下不能外电阻时既保护了电源能源使其不被击穿又节省了功率损耗小最重要的是它充放电过程中不使用所以不能很好地应用在牛顿第二定律等的实验中即便如上文所说将弹簧测力计挂起来固存在化学变化长更加环保并且充电时间快寿命定使用实验中也会存在由于动滑轮转动所产生的可以重复多次使用效果良好摩擦力带来的误差有效弥并且操作相对复杂于是吴再如上文提到的朱国平老师开发电荷间作用力实验演示仪中用到的精度很高的电子天平汪维澄老师开发的安培力定量演示仪中老师便选择了与原来测力方法不同的原理应用桥式电阻等所制成的力传感器存在想到了虽然力传感器补了传统实验方法中对于微小量测不准的缺陷在个灵敏度不够高的问题但是它可以测量非之后就将主对于微小平衡状态下力的大小和方向大小的工具的原理了高精度吴老师转变了测量力的安培力的测量也是应用了精度为千分之的力传选择了力传感器感器用的另外朱老师在干燥电路板和实验装置中应要精力放在如何提高力传感器的精度上最终制成可定温陶瓷加热片可以很好地使整体实微小量程的显示测力计验环境都保持长时间的恒温干燥的状态简单方便稳定性好不像电阻丝加热时那样复杂还需要加所以能做教师在平日中可以注意对实验仪器的功个简单的分类通过改变教具的原理我们入温控电路等往往可以开发出更多新颖的实用性高的自制教具新型技术还可以简化教具的开发制作文提到的吴老师开发的显示测力计正如上充分利用计算机软件的功能当考虑如何提很多教师在开发自制教具的过程中用了计算机软件的各种功能也充分利软件中虽高测力计的灵敏度时他没有选择复杂的放大电路号的放大因为其自身的灵敏度高上述的吴老师在改进而是采用了当时的新型材料半导体技术来取代对信测温探头的精度时的分段拟合功能就利用了计算机所以应用半导他在网上找到的铜和康铜制成的体材料制作灵敏测力计时就显得尤为简便关注并解决生活中的问题热电偶所产生的热电动势随温度的变化关系表然范围很大不够高可以从零下几度到几百度但是精度在教学过程中物品很多教师更偏向于用生活中的为了提髙精度吴老师将热电动势与温度表格情景进行授课这种做法不仅可以形象具的函数关系输入了并将函数分段进行体地将教师所要传授的知识讲透彻还能使学生更拟合系得出了精度更高的热电动势与温度的函数关直观地感受到所学知识的实用性以此提高了测温探头的精确度些老师积累了很多生活经验并且根据教学注意基本的物理原理与全面的技术因素需要做了不少巧妙的结合里需要使用频闪的方法了很好的实验数据结果比如吴月江老师他曾些教师在进行教具改进时自为了力求实验效研究过如何应用生活中相机的连拍功能来代替实验果明显或者达到深入研究己预期的效果会在技术上加以并且利用相机的该项功能而往往在只关注于技术改进的点时会对自由落体运动和平抛运动进行了实验探究取得忽略原有的实验原理在不知不觉中改变了原本由于紫外另外上文提到的高精度实验的原理或者引入了新的效应进而影响了原本实验的初衷灵敏压强温度测量仪的制作过程中用品的细微关注里面对于高精比如在做光电效应的实验中度压强测量仪的开发灵感也是来源于作者对于生活光照射锌板在电路中很难用检流计检测到有电流的吴老师通过杂志报刊等了解到产生有些教师便想到可以提前在锌板上带上负范亚颖电荷卢慕稚李飞跃中学物理自制教具开发过程的案例研究以全国等奖自制教具作品为例改进后发现电路中产生的电流果真比之前未入的金属导轨对电荷间作用力有了干扰属导轨换成了塑料导轨由此可见进而将金改进时的电流大很多而些有经验的老师听过该所以检测到的电路中种改进方法后指出电离提前在锌板上带电可以使空气教师在改进教具的过程中对于新由于电离现象的存在添加的技术细节干扰应该加以全面的考虑首先想到其次的电流未必就是光电效应所产生的不能很确凿地该技术的改进会不会对我现有的实验装置的原理有证实紫外光照射锌板就会产生光电效应现象排除干扰后再考虑改进技术的可行性类似这样的问题出在开发自制教具过程中经常技术改进后定要反复对实验结果进行测试以防现笔者在调查中了解到送审北京市自制教具技术改进带来的不确定因素对实验的影响参考文献中比赛的资料中有教师设计的安培力演示仪以期形成并排的反向磁场为了达到使通电金属棒在磁场中往复运动的效果两组磁铁对接他将如图但师范大学华人民共和国教育部义务教育物理课程标准所示让通电金属棒在所形成的不同方向的磁场中年版王北京中学北京师范大学出版社自往复运动来说明安培力方向与磁场方向的关系是该老师未考虑到磁场的可叠加性永刚物理制教具研究成都四川因为两组相互靠近的反向磁场叠加后场强为零如图不能让通电金属棒在其中运动所示便汉王志敏曹丰物理实验教学与教具制作武该种改进不具有可华中理工大学出版社行性河北省衡水地区文教局」自制教具北京北京人民出版社刘炳升冯容士中学物理实验教学与自制教具上海上海教育出版社刘炎松物理实验创新研究北京非常规物理实验设计制作能力培养图图冶金工业出版社自吴月江用数码相机研究由落体运动和平抛运动朱国平老师在开发电荷间作用力演示仪过程中教学仪器与实验罗伯特也遇到了类似的情况当他思考如何使两个支波格丹教育研究方法萨利诺普比撑电荷的立柱间导轨尽量光滑以减小误差时忽略克伦北京定性研究的视角了金属导轨会与带电小球之间发生静电感应现象这中国人民大学出版社点导致实验数据很不稳定出现跳跃的现象国家教育委员会教学仪器研究所高中物理学生实经过长时间的测试和思考后朱老师才发现是新引验北京人民教育出版社上接第时页受力平衡闭合电路欧姆定律的同我们在进行高三物理总复习时在注重双基的同时着重考查分析综合应用数学处理物理问题等重点要把些常规经典的模型如传送带模型斜面学科核心能力颖而不偏怪水平的发挥试题不偏不怪科学合理具有新模型等双物体叠放水平面运动模型速度选择器巧妙而不繁难的特点能让不同层电磁流量计电磁感应中型框架单杠双杆模型次的学生发挥自己的潜能和水平有利于考生真实高考很多试题的通过巧妙以及重要物理方法物理思想如整体法隔离法逐差法控制变量法等效替代法要下大力气叠加法通过以上三道试题可以看出图像法守恒思想等认真分析情景都是选取学生所熟悉经典模型构思贴近学生生活的常规和真正弄懂切实掌握尤其对些学生所熟悉贴通过改造变形变化而来近学生生活实际的常规和经典模型改造变形变精心设问常规中出新意变化之中不繁难化而来的题目要多加分析题训练不要去搞那些偏有效考查学生能力和水平稳定学生心理这种命题思路有利于怪题和过于繁难的题目对于些全新情景的不宜多搞有利于考生真实水平的发挥同时题目少量练习即可让学生适应否也有利于促进中学物理教学摒弃题海训练生重视物理思维过程引导学则会使学生陷入题海事倍功半因此认真分析体验物理方法感悟物理思近年高考试题准确把握高考命题思路和命题方向想对中学物理教学具有良好的导向作用所以对于提高物理高考复习效能具有重要意义
