自制教具乐享创新空间——利用创新性实验与自制教具培养学生创新能力

　　物理学科中新颖、有趣的实验现象是最能激发学生创造潜能的因素之一，本文就自己在物理课堂教学中如何利用自制教具、实验创新设计培养学生的创新意识与创新能力，浅议一二与同仁共勉。

　　教具制作与实验设计本身是一项艰辛而极具创造性的活动，如历史上的卡文迪许扭秤装置、威尔逊云室等，无一不是人类创造性智慧的体现；伽利略斜面理想实验、爱因斯坦的相对论等无不开创了科学研究与科学方法的先河；奥斯特实验、法拉第电磁感应实验等无不折射出科家们对真理的执著追求与献身！

　　何谓创新？在教学中对实验方法的改进、对实验原理的完善，甚至是一件器材的替换等等，都是创新。引导学生自己设计实验或制作实验器材，能很好地培养他们的创造性思维。

　　然而在平常教学中，难以实现以实验贯穿整个堂课，相反，大部分课堂都是重复讲解概念与习题，久而久之，本应生机勃勃的物理课变得让人恐惧和头痛。

　　随着教材的改版和新课程改革的深入，实验室的一些实验器材已过时，有的已经损坏，如果没有新的教具来替代，教学效果不免大打折扣。另外，有的实验小学时已做过，初中又做，到了高中如果还是用同样的器材、同样的方法演示，学生根本提不起学习兴趣，更谈不上培养创新意识与创新能力了。

　　这一点笔者感触颇深。一次在上完“牛顿第一定律”后我问学生们听课的感受，一位女学生似懂非懂地答道：“听懂了，有一个实验（指鸡蛋落入杯中惯性实验）初中老师做过。”另一个男同学补充道：“我们小学老师也做过，不新鲜！”我的脸一下子红了！

　　回到家，我按图1所示全新设计了一个验证惯性的实验：准备一个纸箱，将一根细线系上一个铁球并悬挂在纸箱的顶部，纸箱的两侧开大小合适的方孔，然后将整个装置固定在一辆带遥控器的玩具小车上。

　　第二天物理课上，我告诉同学们我做了一个“玩具”，但不让他们看到纸箱里的东西。接着我让运动中的小车突然刹车，铁球由于惯性摆动起来打在可滑动的木块上。同学们根本没想到会有一个木块从纸盒里飞了出来，课堂一下子就活跃起来了。

　　所以，如果教师能利用随处可得的材料，制作出适合课程内容的教具，对提高学生学习积极性将大有裨益。如何利用实验与自制教具培养创新能力？

　　1.创环境，设疑问

　　抓住教材中蕴含的创造性因素，设计新颖的实验，或对现有的实验进行合理改进，或自制简易教具，都能吸引学生的注意力，激发学生的创造意识。

　　例如，笔者在教授“电阻定律电阻率”时，利用自制教具“电阻率随温度变化演示装置”（如图2）引入课题：将一支HB型铅笔芯与一个小灯泡串联接在3伏干电池的两端，闭合开关，小灯泡看似没有发光，但已有电流通过。

　　之后笔者问学生：“不改变实验装置，根据电阻大小的决定因素，能否让小灯泡亮起来？”

　　当学生们议论时，笔者让一个学生用排成一排的四节蜡烛给铅笔芯加热，发现小灯泡逐渐亮了起来！移走烛焰，小灯泡又熄灭了，再给铅笔芯加热，小灯泡又亮起来！

　　接着笔者用事先改装过的录音机播放音乐，然后用滑动变阻器替换录音机的音量旋钮，忽左忽右地滑动滑片，音乐竟然随着滑片的移动时高时低！

　　将上述实验引入新课后，学生被带入两种情境：1.给HB型铅笔芯加热时小灯泡为什么会亮？2.录音机音量改变的原理是什么？学生的求知欲与创新意识被激发起来，为后面的“用电阻定律演示器探究电阻率与材料、长度、横截面积的关系”做好了铺垫。

　　看似平淡的一节课，如果加入精心设计的实验，课堂气氛与学生学习的积极性截然不同。又如，笔者在“日光灯原理”中，将两个废弃的日光灯灯管串联，接在教室照明电路上，两个废灯管竟然重新亮了！

　　这种化腐朽为神奇的实验难道还不能吸引学生的眼球、激发学生探求的欲望？

　　2.勤点拨，巧指引

　　笔者有意识地给学生提供创新思维的素材和机会，在适当时机因势利导启发、点拨，带领学生进入创造之路。

　　例如，进行“用电压表和电流表测电阻”的实验之后，让学生明白该实验的原理是将欧姆定律I=U/R变形为R=U/I，只要测出通过未知电阻R的电流和加在它两端的电压，便能求出电阻R的阻值。

　　这时，笔者进一步提问：“根据欧姆定律可以测出电阻的阻值，还有没有别的办法测出未知电阻的阻值？”

　　经笔者启发后，大家积极讨论并迫不及待地想进行实验。在接下来的活动课中，很多学生设计出了如图3所示的实验方案，并较准确地求出了未知电阻的阻值。

　　接着笔者又提出这样一个问题：能不能根据电阻并联中电流的分配与电阻成反比的规律测出未知电阻？没过多久，大部分学生设计出了如图4所示的实验方案。

　　可见学生通过启发，从模仿、对比中联想、创新，就能提高创造力。

　　3.自主探索，乐享创新空间

　　笔者平时设法创造条件让学生主动、有目的地从实验原理、目的、仪器装置、方法、操作可行性与简洁性、实验现象等方面分析，通过比较、判断，设计出更完善、装置更简便、方法更合理、实验现象与效果更明显的实验。

　　笔者还建立了自己的“小实验室”，每学期期末举办一次学具制作、教具发明竞赛。

　　例如，在上完“摩擦力”后，要求学生制作“测定滑动摩擦力动摩擦因素”与“探究摩擦力的方向”的实验装置。大部分学生都兴致勃勃地制成了自己的实验装置，其中有个学生还利用玩具小车将实验设计得极富创意———将小车的后轮转动起来后置于水面，从水花飞出的方向就很容易判断车轮所受摩擦力的方向！

　　在实验设计与改进方面，教师还应提倡破旧立新，创造出真正属于自己的东西。例如，笔者讲完“自动测定油箱内油面高度的装置”习题后，要求学生将此装置改进为一个洪水报警器。其中有一个学生没有根据滑动变阻器的原理设计，反而创造性地设计出如图5的电路。

　　可见，学生通过自主探求学习，学会了科学研究问题的方法，创造性思维得到了锻炼。

　　总之，在教学中，教师应适时创造条件，为学生提供自由活动空间，让学生的创新思维自由驰骋，在创新性实验设计和教具、学具制作及使用过程中成长为“智力型”、“创造型”人才。

　　文湖南省永州市综合职业中专永州六中 伍双林